差速器是汽车中常见的传动部件之一,在车辆行驶中起到调节车轮转速差的作用,其齿轮的生产质量密切影响着差速器的工作性能及驾驶安全。随着汽车产量的快速增长,差速器齿轮的需求量随之节节飙升,质量标准也大幅度提高,采用传统的切削加工方法不可避免地存在加工效率低、材料利用率低等问题。冷挤压技术是一种生产快速、节能环保、绿色高质的精密塑性成形技术,该成形技术能保证大批量生产中产品的质量,节约企业的生产成本,因此高新的冷挤压成形技术正在逐步代替传统的切削加工工艺。但由于差速器齿轮形状结构的特点,冷挤压成形过程中金属流动规律复杂,导致挤压件易有成形缺陷;在挤压过程中模具的弹性变形及成形结束后挤压件的回弹均会影响差速器齿轮的成形精度,降低齿轮的啮合性能,这些严重制约了冷挤压技术在差速器齿轮生产制造中的应用。因而,提高汽车差速器齿轮的成形质量和成形精度对汽车零部件制造业的发展具有重要的理论意义和较高的实际应用价值。本文以某汽车差速器齿轮为研究对象,针对正挤压成形差速器齿轮中易有的齿形缺陷问题,使用GearTrax及SolidWorks软件建立三维几何模型,应用刚塑性有限元软件数值模拟再现其挤压过程,通过观察金属的流动情况,提出了差速器齿轮轴向分流冷挤压成形方法,数值模拟结果显示采用该方法可以有效避免齿顶“缺肉”的问题分析齿形缺陷产生的原因,表明了该方法的可行性。为了进一步优化此方法,研究了凸模球面直径、入模半角、分流口台阶厚度对齿轮成形的影响规律,分析确定了最优工艺参数。基于弹塑性有限元模拟最优工艺参数条件下的差速器齿轮冷挤压成形,得到模具和挤压件弹性变形规律及回弹数据。利用MATLAB软件将收集的节点数据进行曲线拟合从而获得齿形轮廓线图,直观显示齿面的回弹情况。釆用模具型腔返补偿修形的方法,通过齿向修形和齿形修形途径进行返补偿修正,为保证能获得精确的修形量,减少工艺试验次数,使用齿轮测量中心和齿轮啮合仪对成形齿轮的齿面进行精度质量检测,经过多次迭代试验得到了最佳齿形型腔修形量,保证了齿面成形精度,提高了差速器齿轮的啮合性能。
