前言

齿轮滚轧成形工艺材料利用率高，力学性能好，能克服齿轮锻造过程中遇到的变形抗力大、齿轮角隅部位难充满等一系列问题，因而日益受到关注。齿轮滚轧成形技术根据其使用的模具而分为齿轮滚轧成形与齿条滚轧成形两种。该工艺成形过程中，齿形模具对圆柱形坯料的成形方式为范成加工，圆柱坯料在齿形模具连续滚轧中逐渐成形出齿形。齿轮模具旋转过程中可与坯料齿形反复啮合，获得的齿轮精度高。然而，滚轧初期的打滑和成形中期的突耳缺陷均严重影响成形质量。同时，齿轮滚轧成形工艺尚未形成完整的成形理论和技术体系，各影响因素对成形质量的影响规律等还未探明。本书针对圆柱直齿轮滚轧成形工艺研究与应用中遇到的上述若干问题，采用理论分析、数值模拟与优化及实验研究方法开展了研究。

本书根据金属塑性成形原理及滚压轮与坯料间的范成运动关系，分析齿轮滚轧成形方法中的相关工艺基础问题，推导给出了坯料初始直径确定方法；建立了齿轮滚轧初始阶段自然咬入条件；给出了滚压轮转速与坯料转速的匹配关系；建立了滚轧送进率合理取值的解析式；给出了滚压轮齿形结构参数的设计准则；求得了滚压轮与坯料接触弧长随滚压轮旋转角度变化的数值解。

齿轮滚轧成形起始阶段，滚压轮齿与坯料表面间易发生打滑，严重影响待成形齿轮质量。本书分析了滚轧初始阶段坯料的受力状况，对齿轮滚轧初期分齿阶段进行了模拟，分析齿轮滚轧过程中初始咬入量、摩擦系数、滚压轮齿数等主要因素对打滑程度的影响；使用自行开发的齿轮滚轧成形实验装置，对纯铝试样进行了滚轧成形初始阶段分齿实验研究，验证了有限元模拟结果的可靠性。

齿轮滚轧成形过程中突耳缺陷易导致金属折叠，降低齿轮力学性能。本书对齿轮滚轧成形过程进行了数值模拟，通过对齿轮滚轧成形模拟结果中坯料的受力状况、变形分布及金属流动情况进行分析，揭示了突耳的形成机理。对锻铝试样进行了滚轧成形实验研究，验证了有限元模拟结果的可靠性。

本书确定了影响齿轮滚轧成形过程中齿坯有效齿形体积的成形工艺参数及滚压轮结构参数，并对齿轮滚轧成形过程进行了模拟，分析了齿轮滚轧成形过程中成形工艺参数及滚压轮结构参数等对有效齿形的影响；对锻铝试样进行了滚轧成形实验研究，验证了有限元模拟结果的可靠性。

突耳缺陷的存在严重影响齿轮成形质量。本书基于突耳成形机理，对齿轮滚轧成形过程进行了模拟，采用正交实验方法，对影响齿形突耳的参数进行优化，获得影响齿形突耳的主要、次要工艺因素和滚压轮结构因素，筛选出最优的工艺方案组合及滚压轮齿形结构，优化分析并给出提高齿形成形质量的预制坯设计方法。考虑通过采用添加圆柱轮对齿形突耳施加机械外力的方法，阻碍及抑制突耳径向增长，并对滚轧成形过程进行了模拟。

本书述及的研究工作完善了齿轮滚轧成形工艺的基础理论，给出了齿轮滚轧工艺参数对成形质量的影响规律，揭示了齿形突耳缺陷的形成机理，提出了有效控制齿轮滚轧成形质量的具体措施，为促进齿轮滚轧技术的发展打下了基础。

由于作者水平有限，加之时间仓促，不足之处在所难免，请读者不吝指正。

著者
2018年4月

前 言

前言