【作 者】李坤;趙升噸;張超;張大偉

　　【前 言】

　　力爭2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，是黨中央作出的重大戰(zhàn)略決策，“雙碳”口標(biāo)實現(xiàn)的技術(shù)創(chuàng)新也成為當(dāng)前討論、研究的熱點。‘雙碳”口標(biāo)的實現(xiàn)需要綠色制造業(yè)的發(fā)展，特別是在制造技術(shù)層面上進(jìn)行創(chuàng)新[1-2]。

　　目前，復(fù)雜曲面齒形的制造工藝主要包括傳統(tǒng)的切削加工和塑性成形加工兩種形式，而我國大部分齒輪生產(chǎn)企業(yè)主要以切削加工為主[3]，且以滾齒加工方法為普遍采用的切削加工方式，如圖1所示。滾齒加工方法會切斷材料的纖維組織，降低零件性能，同時加工效率低、材料浪費嚴(yán)重[4]。齒輪的塑性成形加工方法中，常用的多齒軋制方法如圖2a所示，該方法主要適用于漸開線齒輪的加工，對于復(fù)雜曲面齒形零件，由于嚙合關(guān)系復(fù)雜不易確定，滾齒法便不再適用[5]；而圖2b所示的整體擠壓成形方法，由于擠壓力大，對設(shè)備要求很高，不能很好地適應(yīng)綠色制造的發(fā)展理念[6]。

　　因此，本文針對復(fù)雜型面齒形的高效、高性能、綠色制造等問題，提出了單齒徑向鍛造成形復(fù)雜型面齒形新工藝，分別介紹了包覆式錘頭和單齒型錘頭的徑向鍛造方式，并應(yīng)用Forge軟件對兩種成形方式進(jìn)行了有限元仿真分析，探討了兩種不同徑向鍛造工藝成形復(fù)雜型面齒形的合理性，得到了可行的復(fù)雜型面齒形徑向鍛造近凈成形方法。

　　【結(jié) 論】

　　(1)傳統(tǒng)齒形成形工藝中的切削方法材料浪費嚴(yán)重，并且材料纖維組織被切斷而導(dǎo)致零件力學(xué)性能降低;而軋制、整體擠壓等塑性成形方法在成形大模數(shù)齒形時成形力太大，因此均不適用于大規(guī)格花鍵軸的成形。

　　(2)徑向鍛造工藝因其高頻率、小變形鍛造量的成形特點，成形力相比擠壓工藝小，較滾軋工藝更易鍛透心部，且可獲得內(nèi)部組織良好、表面品質(zhì)優(yōu)良的鍛件。

　　(3)包覆式錘頭徑向鍛造齒形成形工藝存在四錘頭同時鍛打齒形充不滿，四瓣模具交界處模具發(fā)生干涉，交界處齒形發(fā)生畸變，若齒形充滿模具則分瓣模具退出時齒形被切掉等致命缺點，不能成形出完整合理的齒形。

　　(4)單齒型錘頭徑向鍛造成形工藝在成形過程中涉及頻繁啟停、精確分度、重復(fù)定位的要求，需要通過伺服控制系統(tǒng)來實現(xiàn)各項動作，且該工藝形式可有效成形出具有合理齒形的齒形件，模具退出不會切斷齒形。

　　以下是正文：