齿轮模具设计及有限元仿真讨论 模具是工业生产上通过注塑、吹塑、挤出、压铸、锻压成形、冶炼、冲压等成形方法获得所需工业产品的各种模子和工具的统称。齿轮作为重要的传动件，在各行各业中得到了广泛的应用。齿轮成形按加工方式分为无切削加工和有切削加工两大类，其中无切削加工主要包括热轧、冷轧、精锻、粉末冶金等新成形工艺，该类成形方式需要齿轮模具；有切削加工主要包括成形法和展成法等成形方式。齿轮模具是齿轮制造成形过程中的重要组成部分，直接影响齿轮成形精度和疲劳寿命，因此对齿轮模具进行相关讨论显得尤为必要。基于其他学者对齿轮成形模具的讨论，以某齿轮模具为讨论对象，运用模具建模软件 UG 对齿轮模具进行设计，运用有限元仿真软件 ANSYSWorkbench 对设计的齿轮模具进行有限元仿真，为齿轮模具优化设计及仿真分析提供参考。 1 模锻齿轮分析 （1）齿轮结构特性讨论对象为某带偏心轴的直齿圆柱齿轮，该类齿轮广泛应用于煤矿机械、汽车、工业品生产机械设备中，带偏心轴的直齿圆柱齿轮主要用于实现特别轨迹的齿轮传动系统中，要求传动平稳可靠、齿轮精度高、振动噪声小。带偏心轴的直齿圆柱齿轮三维模型及主要二维尺寸如图 1 所示。为了获得图 1 所示的带偏心轴的直齿圆柱齿轮，需要对齿轮材料和模锻模具材料进行选型和分析，同时对齿轮模锻成形模具进行精确设计和优化。（2）齿轮及模具材料选型及特性根据带偏心轴的直齿圆柱齿轮形状，结合齿轮实际使用工况，选取齿轮精度为 7 级，齿轮要求有较高的强度和刚度，综合力学性能和耐磨性优良，自润滑性好，耐疲劳和耐热性好。选取齿轮模锻坯料材料为 40Cr，模锻模具材料为 H13 模具钢，齿轮及模具材料特性如表 1 所示。 2 齿轮模具设计 为了提高加工效率及保持模锻力均衡，在模具设计中考虑同时加工 2 件带偏心轴的直齿圆柱齿轮，比单件加工生产效率提高了1 倍。齿轮模锻模具主要由模锻上模、定位销、模锻下模等零部件组成，运用专业三维模具建模软件 UG 建立由模锻上模、定位销、模锻下模等零部件组成的直齿圆柱齿轮模锻模具三维模型如图 2 所示。根据图 2，结合模具设计原则和工作原理，得到带偏心轴直齿圆柱齿轮模锻模具的主要二维尺寸如图 3 所示。 3 有限元建模及工况添加 将所建立的齿轮模具三维装配模型保存为可被有限元软件识别的中间格式，建立齿轮模具有限元仿真网格模型如图 4 所示。由图 4 可知，在齿轮模具有限元仿真网格...
