第 ３８ 卷 第 １１ 期
２００４ 年 １１ 月
西 安 交 通 大 学 学 报
JOURNAL OF XI′AN JIAOTONG UNIVERSITY
Vol ．３８ №１１
Nov ．２００４
圆 柱 齿 轮 冷 精 锻 数 值 模 拟 及 其 轮 齿 修 形 规 律
刘 华
１
， 席庆坡
２
， 霍艳军
２
， 孙红星
２
， 张燮昌
２
， 李元洪
２
， 刘百宣
２
， 陈金德
１
（１ ．西安交通大学机械工程学院， ７１００４９， 西安； ２ ．郑州机械研究所， ４５００５２， 郑州）
摘要： 建立了黑色金属直齿圆柱齿轮冷精锻的有限元模型 ．采用有限元数值模拟和试验研究相结合的方 法
对直齿圆柱齿轮冷精锻过程中轮齿尺寸的变化进行了研究，获得影响冷精锻轮齿精度的 ２ 个主要因素是：冷
锻时模具弹性膨胀和齿轮出模后的弹性回复，其中模具弹性膨胀是影响 齿形精度的最主要因 素 ．在冷精 锻
时，模具齿形变化可视为径向膨胀，越靠近齿顶变形量越小，根据数值模拟轮齿修形结果，分别绘制出了冷精
锻时模具膨胀和工件弹性回复后的齿形曲线 ．采用实际 制造出的冷精锻模具，对 ４５ ＃ 钢进行了成批量的冷
精锻，锻出的齿轮精度等级达到了 GB／ T１００９５．１２００１／ ７ 级，其试验结果与数值模拟吻合较好 ．
关键词： 直齿圆柱齿轮；冷精锻；弹性变形；轮齿修形；数值模拟
中图分类号： TG３７５． ４１ 文献标识码： A 文章编号： ０２５３９８７X（２００４）１１１１８６０５
Numerical Simulation to Mold Modification of Cold
Precision Forging of Spur Gear
Liu H ua
１
， Xi Qingpo
２
， H uo Yanjun
２
， S un Hong xing
２
， Zhang X iechang
２
，
Li Yuanhong
２
， Liu Baixuan
２
， Chen J inde
１
（１ ．School of Mechanical Engineering， Xi′an Jiaotong U niversity， Xi′an ７１００４９， China； ２ ．Zhengzhou
Research Institute of Mechanical Engineering， Zhengzhou ４５００５２， China）
Abstract： Finite element model of cold－forging precision process for cylindrical spur gear with ferrous met－
al was established ．A numerical simulation associated with the experiments was adopted to investigate gear
tooth surface dimension for cold－forging precision process of the cylindrical spur gear with ferrous metal ．
The results show that the elastic expansion of the mould and the elastic recovery of gear after mould unloa－
ding have a remarkable influence on the dimension of the gear tooth surface， and the former is dominant
during the procedure ． T he variation of the gear tooth dimension in the gear cold－forging process is mainly
considered as the radial expansion， and the variation appears slightly at the of top gear tooth ． The gear
tooth shape curves during the mould expansion and the gear elastic recovery were plotted respectively ．Ac－
cording to the modified value， the cold forging precision mould for the cylindrical spur gear with ４５ ＃ mild
steel was manufactured practically， and the gears were forged in batches， whose accuracy can meet the re－
quirements of GB／ T１００９５． １２００１／ ７ precision class ．
Keywords： cylindrical spur gears； cold precision f orging； elastic f orming； gear tooth modi f ying； nu－
merical simulation
使用黑色金属的直齿圆柱齿轮冷精锻是当今国
内外的研究热点问题
［１ ，２］
， 由 于目前冷精 锻圆柱齿
轮往往只有 GB／ T１００９５．１２００１／ ９１０ 级，因此无法
满足实际需要
［ ３］
．影响齿 轮冷精锻精度的因素较为
复杂，主要原因是冷锻时模具和 坯料都要承受很大
压力且该压力分布不均， 这一方面会使模具发生弹
收稿日期： ２００４０４０５ ． 作者简介： 刘 华（１９６２～），男，在职博士生，现在郑州机械研究所任研究员 ． 基金项目： 国家
高技术发展研究计划资助项目（２００１AA４２１２５０） ．
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