【作 者】吳敏輝;徐曉;夏琴香;程秀全

　　【前 言】

　　內(nèi)外齒形件作為汽車離合器中的關(guān)鍵零部件，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車領(lǐng)域中，隨著汽車輕量化要求的提高，其市場(chǎng)需求也日益增強(qiáng)[1]。汽車內(nèi)外齒形件是離合器必不可少的零配件，其形狀復(fù)雜、尺寸精度及性能要求高，市場(chǎng)需求量大。然而傳統(tǒng)的加工方式如切削、拉削或插削等工藝生產(chǎn)離合器轂等產(chǎn)品，在成形內(nèi)外齒時(shí)存在加工效率低和加工成本高等缺點(diǎn)，不利于進(jìn)一步擴(kuò)大此類產(chǎn)品的生產(chǎn)。近年來(lái)國(guó)外各大汽車零部件廠商紛紛嘗試以金屬板體積成形的方式制造該零件，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益[2—3]，但是相關(guān)的技術(shù)研究為國(guó)外公司所保密，國(guó)內(nèi)由于前期積累較少而鮮有報(bào)道，技術(shù)能力尚不成熟，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)自主研發(fā)內(nèi)外齒形件成形技術(shù)的發(fā)展[4]。

　　采用旋壓方法成形內(nèi)外齒時(shí)，在成形時(shí)屬于局部塑性成形，有利于提高制件的力學(xué)性能，且由于旋輪和預(yù)制坯的接觸面積小，所以對(duì)于設(shè)備的功率和壓力要求較小。文中以某內(nèi)外齒形件為對(duì)象，利用有限元軟件 DEFORM-3D 對(duì)內(nèi)外齒旋壓成形進(jìn)行模擬，研究成形過(guò)程中材料的流動(dòng)及應(yīng)變分布，獲得成形時(shí)材料流動(dòng)的規(guī)律；設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，以飽和度 Sr 為評(píng)判指標(biāo)，以預(yù)制坯壁厚（t0）、預(yù)制坯內(nèi)徑（d）、芯模與預(yù)制坯之間摩擦因數(shù)（f1）和旋輪與預(yù)制坯之間摩擦因數(shù)（f2）為試驗(yàn)因素，分析4種因素對(duì)內(nèi)外齒形件成形質(zhì)量的影響規(guī)律，并獲得最佳的成形參數(shù)組合，為離合器轂成形提供理論參考。

　　【結(jié) 論】

　　1）內(nèi)外齒形件旋壓成形時(shí)，工件徑向的內(nèi)外齒頂處產(chǎn)生負(fù)應(yīng)變而減薄；工件切向產(chǎn)生正應(yīng)變而拉伸；軸向產(chǎn)生正應(yīng)變并集中在工件底部而產(chǎn)生飛邊。

　　2）針對(duì)內(nèi)齒圓角填充效果，4 個(gè)工藝參數(shù)對(duì)其影響程度為：預(yù)制坯壁厚 t0（因素 A）＞預(yù)制坯內(nèi)徑d（因素 B）＞芯模與預(yù)制坯間的摩擦因數(shù) f1（因素  C）＞旋輪與預(yù)制坯間的摩擦因數(shù) f2（因素 D）。

　　3）通過(guò)對(duì) 25 組試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析后，找出了最優(yōu)方案為 A5B3C1D1（即預(yù)制坯壁厚2.4 mm、預(yù)制坯內(nèi)徑 153.2 mm）、芯模與預(yù)制坯間的摩擦因數(shù)為 0.06、旋輪與預(yù)制坯間的摩擦因數(shù)為 0.06），獲得了最大的飽和度，為有限元模擬和實(shí)際內(nèi)外齒形件生產(chǎn)時(shí)提供指導(dǎo)。

　　4）將最優(yōu)方案用于實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品的外齒壁厚與內(nèi)齒壁厚的最大相對(duì)誤差分別為 1.90%和 1.77%，與模擬結(jié)果吻合，驗(yàn)證了有限元模型的可靠性以及工藝方案的可行性。

　　以下是正文：