【作 者】周淑娟

　　齒輪軸是汽車傳動裝置中比較常見的零部件，其特征結構如圖1所示，兩端為長度不等的齒形結構，中間為一個大法蘭及花齒形結構，其結構復雜、加工難度大，傳統(tǒng)多使用鍛造及鑄造的加工方式。采用豎直鍛造時，由于坯料高徑比非常大，若采用一次成形，在前期墩粗過程中會出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象[1]，故需要經(jīng)過多次鍛造方能成形，工序繁瑣、效率低下、鍛件質(zhì)量不易控制;采用軸向分模、臥式鍛造時，法蘭及齒部極易出現(xiàn)填充不滿缺陷，同時，飛邊槽設計不當，容易造成較大的成形力，使得模具壽命縮短;采用鑄造時，容易出現(xiàn)氣孔等缺陷，表面粗糙質(zhì)量差、產(chǎn)品性能低下[2-3]、產(chǎn)品合格率較低。隨著全球汽車行業(yè)的快速發(fā)展，對汽車各類零件的強度、精度、壽命等要求越來越苛刻，而企業(yè)在如此激烈的市場競爭下仍需控制成本，傳統(tǒng)成形工藝難以滿足，因此，提出采用小飛邊模鍛和閉塞式模鍛成形工藝進行齒輪軸的生產(chǎn)。

　　本文根據(jù)工藝要求及齒輪軸的特征，設計了兩種模鍛成形工藝:小飛邊模鍛和閉塞式模鍛成形工藝，并通過剛塑性有限元法，利用Deform 3D軟件實現(xiàn)齒輪軸的虛擬成形，對比分析仿真結果，以期獲得最合適的成形工藝。有限元法作為一種高效的輔助設計技術[10]，能夠極大地減少工藝研發(fā)階段的試模成本，并能夠可靠地預測產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷、模具的載荷情況，針對性地彌補工藝的不足，從而保障零件的成形質(zhì)量。

　　【結 語】

　　通過剛塑性有限元法，利用Deform 3D軟件對齒輪軸的兩種模鍛成形工藝進行了數(shù)值模擬，首先，通過材料流動規(guī)律分析可知，兩種工藝方案均能完成齒輪軸鍛件的成形;其次，通過等效應力分布規(guī)律、成形力和合模力變化規(guī)律以及鍛件成形質(zhì)量分析可知，采用閉塞式模鍛工藝獲得的齒輪軸鍛件質(zhì)量更好，同時也更利于模具壽命的延長;最后，通過實際閉塞模鍛試驗獲得了符合質(zhì)量要求的齒輪軸鍛件，并通過對比小飛邊模鍛工藝與閉塞式模鍛工藝的產(chǎn)品，驗證了閉塞式模鍛工藝更優(yōu)的結論，同時驗證了模擬的準確性。

　　以下是正文：