李永堂，巨麗，牛婷，宋建麗，劉志奇

(1.太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024；2.金屬材料成形理論與技術(shù)山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030024）

齒形軸類件冷體積成形研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

李永堂，巨麗，牛婷，宋建麗，劉志奇

(1.太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024；2.金屬材料成形理論與技術(shù)山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030024）

齒形軸類零件是各種機(jī)械裝備中傳動(dòng)和承載的關(guān)鍵零部件，傳統(tǒng)的機(jī)械加工制造方法浪費(fèi)材料、機(jī)械性能和表面質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低，采用冷體積精密成形工藝可以克服上述缺點(diǎn)。本文分析了齒形軸類零件各種加工成形工藝;介紹了冷體積成形技術(shù)的原理、特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì);重點(diǎn)探討了齒形軸類零件冷敲精密成形工藝原理、技術(shù)特點(diǎn)和裝備研發(fā)的最新進(jìn)展，以利于這種高效少無(wú)切削工藝和裝備的推廣應(yīng)用。

齒形軸類件;冷體積成形;塑性成形;成形裝備

齒形軸類零件如花鍵軸和汽車離合器齒轂等是裝備制造業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域典型的傳動(dòng)、承載關(guān)鍵機(jī)械零件，品種多，用量大，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電力、船舶、航空、航天和裝備制造等行業(yè)。隨著我國(guó)高端裝備制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)齒形軸類零件的加工精度和機(jī)械性能提出了更高的要求。傳統(tǒng)的齒形軸類件的生產(chǎn)主要采用插齒、滾齒和銑削等切削加工技術(shù)。這種機(jī)械加工方法存在效率低、材料浪費(fèi)嚴(yán)重、零件生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，尤其是由于纖維被切斷造成了表面質(zhì)量和機(jī)械性能差，因而無(wú)法滿足國(guó)防工業(yè)等高端裝備制造的需求［1-3］。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新的加工和成形方法不斷涌現(xiàn)。在軸類零件批量生產(chǎn)方面，無(wú)切削加工的冷體積成形技術(shù)得到了快速發(fā)展［4-9］，例如螺紋、花鍵類零件的冷搓成形和冷滾壓成形技術(shù)由于具有生產(chǎn)率高、制件表面質(zhì)量和機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。然而用冷搓和冷滾壓成形方法，只能生產(chǎn)模數(shù)小于1.5的花鍵軸和螺紋軸類零件。對(duì)于較大模數(shù)花鍵和汽車離合器齒轂等其他齒形軸類零件的來(lái)說(shuō)，冷敲成形技術(shù)作為一種新的成形加工方法，由于具有高效、低成本，制件精度高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到科學(xué)技術(shù)人員的關(guān)注和研究。本文綜合分析和論述了冷滾壓、冷搓成形理論、工藝和裝備的發(fā)展研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)探討了大模數(shù)花鍵等齒形軸類零件冷敲成形工藝和裝備研發(fā)的最新進(jìn)展，以利于推動(dòng)和促進(jìn)這種新工藝和裝備的推廣應(yīng)用。

1 齒形軸類零件切削加工技術(shù)

傳統(tǒng)的齒形軸類零件加工方法是采用切削加工工藝。切削加工工藝通過(guò)去除金屬，獲得零件形狀，主要包括插齒加工、滾齒加工和銑削加工等。插齒加工時(shí)所用插刀的模數(shù)與壓力角和被加工工件是相同的，插刀沿工件軸線方向做往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)，同時(shí)插刀與工件按恒定的傳動(dòng)比做范成運(yùn)動(dòng)。為了防止插刀在退刀時(shí)擦傷已切好的齒面，工件與刀具之間還要有讓刀運(yùn)動(dòng)。滾齒加工利用滾刀在工件表面去除金屬，加工過(guò)程中滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一方面要產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)，一方面又類似于齒條在移動(dòng)，與工件的軸向旋轉(zhuǎn)一起構(gòu)成范成運(yùn)動(dòng)。銑削加工也屬于仿形法加工范疇，在加工過(guò)程中，利用剖面形狀與花鍵的齒槽形狀完全相同的銑刀依次銑出花鍵槽。加工完一個(gè)齒槽后，使分度頭將齒坯轉(zhuǎn)過(guò)360°/z，再銑出下一個(gè)齒槽，依次加工出整個(gè)花鍵軸。為了提高利用切削方法加工的齒形軸類零件的表面精度和質(zhì)量，切削加工的工件齒形表面往往還需要經(jīng)過(guò)磨削或滾壓加工［10］。

利用切削加工技術(shù)生產(chǎn)齒形軸類零件，加工效率低、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，在加工過(guò)程中去大量的金屬被切除，造成了材料的浪費(fèi)，所制造的零件由于切斷了金屬纖維，導(dǎo)致了零件的表面質(zhì)量和機(jī)械性能差，不能滿足航空航天、國(guó)防工業(yè)和高端裝備制造等對(duì)高性能齒形軸類件的需求，因此研究、開發(fā)新型高效、優(yōu)質(zhì)、高精度、高效率、節(jié)能節(jié)材的齒形軸類零件的先進(jìn)制造工藝與裝備具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。

2 花鍵軸類零件冷滾壓成形技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和高性能零件與裝備制造要求的不斷提高，利用先進(jìn)的冷體積塑性精密成形工藝與技術(shù)加工制造齒形軸類零件，已被科研人員高度關(guān)注，成為高性能零件制造的重點(diǎn)研究方向。冷體積塑性成形是指在外力作用下，金屬材料在其再結(jié)晶溫度以下發(fā)生塑性變形，同時(shí)產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，但不出現(xiàn)回復(fù)及再結(jié)晶現(xiàn)象的成形工藝。應(yīng)用冷體積精密塑性成形工藝可直接成形出齒形軸類零件，不需要再經(jīng)過(guò)切削加工，具有精密、高效、綠色和節(jié)能等突出優(yōu)點(diǎn)。由于齒形表面是通過(guò)直接壓力成形，因此工件的表面精度和機(jī)械性能顯著的提高，可以滿足航空航天、國(guó)防工業(yè)以及高端裝備制造的需求。

花鍵軸類零件冷體積塑性成形技術(shù)是在常溫狀態(tài)下，利用金屬的塑性通過(guò)對(duì)工件整體或局部連續(xù)加載使毛坯發(fā)生塑性變形，從而得到所需要的成形零件。近年來(lái)研究開發(fā)的技術(shù)有冷擠壓成形、冷搓成形和冷滾壓成形等工藝。

花鍵軸冷擠壓成形是利用模具，通過(guò)壓力作用使材料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的花鍵軸。由于在擠壓過(guò)程中，部分金屬產(chǎn)生軸向流動(dòng)，所以成形的工件容易產(chǎn)生局部鐓粗現(xiàn)象;另外冷擠壓成形花鍵的精度主要靠模具保證，所以模具的磨損比較嚴(yán)重，壽命低，增加了生產(chǎn)成本。

花鍵軸冷搓成形工藝是將被加工工件放置在上下兩個(gè)齒條形式的滾軋板之間，在外載荷作用下，上下滾軋板做同步、反向交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，工件隨之轉(zhuǎn)動(dòng)并產(chǎn)生塑性變形，逐步獲得所需形狀和尺寸的花鍵軸。用該方法加工的花鍵表面精度可達(dá)到Ra0.4，可以加工小模數(shù)近軸肩花鍵。但是由于受工藝條件的限制，該方法只能加工直徑較小的小模數(shù)花鍵。此外該工藝兩齒條的同步性精度要求高，設(shè)備比較復(fù)雜，制造成本高。

花鍵軸類零件冷滾壓成形原理是將冷搓成形的齒條模具改為圓柱形滾輪模具，利用工件和滾壓輪的嚙合對(duì)滾運(yùn)動(dòng)和加載來(lái)實(shí)現(xiàn)工件的成形。在冷滾壓機(jī)的兩個(gè)傳動(dòng)主軸上，分別安裝具有相同參數(shù)和相同齒形的兩滾輪模具。兩滾壓輪做同方向，同步旋轉(zhuǎn)，一軸或兩軸同時(shí)以均勻的速度做徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)并施加載荷。通過(guò)滾輪與工件接觸產(chǎn)生的摩擦力矩，帶動(dòng)工件同步旋轉(zhuǎn)，在外載荷作用下發(fā)生塑性變形，使工件形成與滾輪模具相同的齒形，生產(chǎn)出所要求齒廓形狀的花鍵軸。

由于冷滾壓成形技術(shù)具有高效、節(jié)材、制件機(jī)械性能和表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，因此受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工業(yè)界的關(guān)注和重視。在冷滾壓裝備研發(fā)方面，美國(guó)肯尼福集團(tuán)公司(KINEFAC CORPORATION)和德國(guó)寶飛螺技術(shù)有限公司(Profiroll)具有領(lǐng)先水平，我國(guó)一些汽車零部件企業(yè)也引進(jìn)了一些國(guó)外產(chǎn)品。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的冷滾壓機(jī)的技術(shù)水平不斷提高。青島生建機(jī)械廠研發(fā)和生產(chǎn)了系列數(shù)控冷滾壓機(jī)，其技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。由于具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此市場(chǎng)占有份額不斷增加。

在冷滾壓成形理論與工藝研究方面，德國(guó)學(xué)者R.Neugebauer等研究了板式和滾輪式模具冷滾壓成形累計(jì)誤差和提高精度方法［11］;美國(guó)密西根大學(xué)的Amir A.Kamouneh等利用有限元分析軟件對(duì)齒形零件冷滾壓成形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，預(yù)測(cè)了成形件的硬度分布［12］;鄭昆等利用有限元分析軟件，對(duì)小模數(shù)花鍵軸的成形過(guò)程進(jìn)行了模態(tài)分析和動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析［13］;青島生建機(jī)械廠的研究人員對(duì)冷滾壓加工精度和螺紋、花鍵等零件成形工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究;在國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持下，太原科技大學(xué)對(duì)花鍵、螺紋類零件冷滾壓成形過(guò)程金屬變形機(jī)理、冷滾壓成形工藝與裝備進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，建立了花鍵冷滾壓成形坯料直徑的計(jì)算方法和計(jì)算公式，提出了冷滾壓成形過(guò)程滾壓接觸面積的計(jì)算方法，分析了花鍵幾何參數(shù)對(duì)滾壓力等工藝參數(shù)和滾壓機(jī)設(shè)備參數(shù)的影響，利用有限元分析軟件建立了冷滾壓過(guò)程中三維有限元模型，對(duì)花鍵冷滾壓成形過(guò)程進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬，揭示了花鍵冷滾壓成形過(guò)程中等效應(yīng)力、等效應(yīng)變的分布和金屬流動(dòng)規(guī)律［14-18］;國(guó)內(nèi)外這些有關(guān)冷滾壓理論和工藝方面的研究成果，有助于促進(jìn)這種先進(jìn)的少無(wú)切削技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用。

3 齒形軸類零件冷敲成形技術(shù)

花鍵類零件冷滾壓成形、冷搓成形工藝和技術(shù)大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了原材料，改善了制件的機(jī)械性能、精度和表面質(zhì)量，更好地滿足了航空航天和國(guó)防工業(yè)等對(duì)高性能、高精度制造的要求。然而對(duì)于大模數(shù)花鍵和離合器輪轂等齒形軸類零件的生產(chǎn)，上述工藝技術(shù)存在局限性。而冷敲成形工藝則是生產(chǎn)這類零件的先進(jìn)和高效的技術(shù)。

齒形軸類件冷敲成形是在室溫狀態(tài)下依靠材料的塑性成形原理，通過(guò)工件的間歇旋轉(zhuǎn)與滾打輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)在工件的表面進(jìn)行高速敲擊，迫使制件表面金屬流動(dòng)形成局部變形，從而在連續(xù)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生累積效應(yīng)，最終成形要求的齒形形狀，成形原理如圖1所示。兩滾打輪分別由兩旋轉(zhuǎn)主軸帶動(dòng)同步反向高速旋轉(zhuǎn)(B軸)，兩滾打輪為偏心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)由于滾打輪與工件的摩擦力作用使?jié)L打輪做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其模具齒形與被加工工件相對(duì)應(yīng)。滾打輪兩次敲擊間隙，工件主軸完成精確旋轉(zhuǎn)分度。并通過(guò)帶滾打輪的旋轉(zhuǎn)主軸的徑向運(yùn)動(dòng)和工件主軸的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(Z軸)，直至完成整個(gè)工件的成形加工。

圖1 冷敲成形原理Fig.1 Principle of cold strike forming

由于冷敲成形工藝加工的工件纖維組織不被破壞和塑形加工過(guò)程的冷作硬化效應(yīng)，工件齒面強(qiáng)度及耐磨性相對(duì)切削加工有很大的提高，表面質(zhì)量可達(dá)到Ra0.4;增強(qiáng)了零件機(jī)械性能，抗拉強(qiáng)度可提高15%左右，產(chǎn)品壽命可提高2～3倍;相對(duì)于傳統(tǒng)加工方法，花鍵冷敲成形技術(shù)可提高效率20～30倍，節(jié)約材料15%～30%.特別適合于大模數(shù)花鍵、汽車離合器齒轂等齒形軸類件的批量生產(chǎn)。

正因?yàn)槔淝贸尚渭夹g(shù)具有傳統(tǒng)的切削加工方法無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員的關(guān)注和研究。Krapfenbauer.H和Ernst Grob首創(chuàng)了齒形件的冷敲技術(shù)，并創(chuàng)立了冷敲成形花鍵和齒輪的GROB公司。Ernst Grob對(duì)花鍵冷敲設(shè)備的滾打輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及冷敲機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了研究和論述［19］，Krapfenbauer.H對(duì)用冷敲成形工藝加工內(nèi)、外花鍵分別進(jìn)行了探討［20］。Lange.K等基于滑移線理論和有限元等方法對(duì)冷敲過(guò)程的塑形變形建立了仿真模型，可用于冷敲成形過(guò)程的成形力及工件的應(yīng)力應(yīng)變值的計(jì)算［21-22］。國(guó)內(nèi)在冷敲成形方面的研究起步較晚，葛便京等人對(duì)滾打輪設(shè)計(jì)做過(guò)相關(guān)研究［23］。河南科技大學(xué)崔鳳奎教授對(duì)冷敲成形過(guò)程滾打輪和工件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以及冷敲過(guò)程的金屬流動(dòng)變形等進(jìn)行了研究和探討［24-25］。西安理工大學(xué)李言教授等對(duì)用冷敲成形工藝加工絲杠的金屬變形過(guò)程進(jìn)行了分析和仿真［26-27］。但由于沒(méi)有專用的冷敲機(jī)床，上述學(xué)者的實(shí)驗(yàn)研究只能依賴自制的簡(jiǎn)易裝置或改進(jìn)后的數(shù)控機(jī)床來(lái)完成［28］。太原科技大學(xué)在花鍵等軸類件冷滾壓成形理論、工藝和裝備的研究與開發(fā)的基礎(chǔ)上，近年來(lái)在國(guó)家自然科學(xué)基金和山西省科技重大專項(xiàng)的支持下，對(duì)大模數(shù)花鍵冷敲精密成形理論、工藝和裝備進(jìn)行了研究［29］。

一種新工藝的應(yīng)用與推廣，必然要靠相應(yīng)的新裝備來(lái)完成。因此齒形軸類零件冷敲成形裝備的研究與開發(fā)，就成為實(shí)現(xiàn)這種新工藝和制約這種新工藝發(fā)展的瓶頸和關(guān)鍵。在冷敲成形機(jī)的研究與開發(fā)方面，瑞士的GROB公司對(duì)花鍵冷敲技術(shù)與裝備研究比較早，技術(shù)成熟。該公司生產(chǎn)出的花鍵冷敲設(shè)備，可用于復(fù)雜零件的成形加工。美國(guó)肯尼福集團(tuán)公司(KINEFAC CORPORATION)和德國(guó)寶飛螺技術(shù)有限公司(Profiroll)也都在生產(chǎn)專用的冷敲設(shè)備。然而國(guó)外公司對(duì)我國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖，進(jìn)口的設(shè)備價(jià)格昂貴(單臺(tái)設(shè)備價(jià)格在1 000萬(wàn)元以上)，極大地制約了這種新工藝在我國(guó)的應(yīng)用和推廣［30］。

為了進(jìn)一步推動(dòng)高效、節(jié)材和高性能制造的冷敲成形工藝與技術(shù)的推廣應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員正在不斷地探索和研究。目前的主要研究領(lǐng)域和研究方向有:

(1)對(duì)齒形軸類零件冷敲精確成形工藝進(jìn)行理論分析，探討零件成形過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變和金屬流動(dòng)規(guī)律，研究和確定大模數(shù)花鍵等典型軸類件冷敲成形工藝參數(shù)，揭示齒形軸類零件冷敲成形工藝參數(shù)與冷敲裝備參數(shù)關(guān)系和影響規(guī)律。

(2)通過(guò)冷敲成形工藝分析，提出和研究冷敲機(jī)結(jié)構(gòu)原理和主要設(shè)備參數(shù)，通過(guò)冷敲機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、建模和仿真，探索冷敲機(jī)各種運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和各工作主軸傳動(dòng)之間的匹配關(guān)系及其運(yùn)行規(guī)律。

(3)通過(guò)對(duì)大模數(shù)花鍵等零件冷敲成形過(guò)程金屬變形分析，研究冷敲機(jī)工作過(guò)程動(dòng)態(tài)載荷及其變化規(guī)律，分析冷敲機(jī)打擊力、接觸力和接觸力剛度及其變化規(guī)律，通過(guò)對(duì)冷敲機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行模態(tài)、應(yīng)力和結(jié)構(gòu)剛度分析，探討冷敲機(jī)及其工作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)剛度對(duì)零件成形精度的影響，提出成形精度控制和補(bǔ)償方法。

(4)分析冷敲成形工藝要求和設(shè)備特點(diǎn)，探討滾打輪高速旋轉(zhuǎn)、徑向進(jìn)給、工件旋轉(zhuǎn)分度和工件軸向進(jìn)給的匹配關(guān)系，研究和設(shè)計(jì)工件軸精確旋轉(zhuǎn)分度機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主軸運(yùn)動(dòng)、滾打輪高速旋轉(zhuǎn)敲擊和工件間歇分度高精度同步傳動(dòng)與控制，研究大慣性、大質(zhì)量、高速度傳動(dòng)與控制的機(jī)電耦合時(shí)滯非線性系統(tǒng)，提高傳動(dòng)與控制精度。

4 結(jié)論

與傳統(tǒng)的切削加工工藝相比，軸類零件冷體積成形技術(shù)具有生產(chǎn)率大大提高、節(jié)約材料、制件機(jī)械性能好、尺寸精度和表面質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。圍繞軸類件冷滾壓、冷搓成形工藝金屬變形機(jī)理、材料強(qiáng)化機(jī)制和工藝裝備的自動(dòng)控制等方面，國(guó)內(nèi)為學(xué)者開展了進(jìn)一步深入的研究，必將有助于這種新技術(shù)的推廣應(yīng)用。

齒形軸類零件冷敲成形作為一種先進(jìn)成形技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)對(duì)該工藝進(jìn)行深入的理論研究和對(duì)冷敲機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，突破滾打輪高速旋轉(zhuǎn)敲擊與工件軸間歇分度高精度同步協(xié)調(diào)控制等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出國(guó)產(chǎn)齒形軸類零件精確成形冷敲機(jī)，完善冷敲成形理論和工藝水平，對(duì)于促進(jìn)齒形軸類件冷敲成形新工藝的推廣應(yīng)用，提高我國(guó)航空航天和國(guó)防工業(yè)等高端裝備制造水平，實(shí)現(xiàn)高效、低碳、節(jié)材、綠色和高性能制造，具有重要意義。

［1］JESWIET J，GEIGER M，ENGEL U，et al.Metal forming progress since 2000［J］.CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology，2008，1(1):2-17.

［2］KLEPIKOV V V，BODROV A N.Precise shaping of splined shafts in automobile manufacturing［J］.Russian Engineering Research，2003，23(12):37-40.

［3］AMIRKHANLOU S.High-strength and highly-uniform composites produced by compocasting and cold rolling processes［J］.Materials and Design，2011，32(4):2085-2090.

［4］韓鳳磷.漸開線花鍵冷滾軋工藝及設(shè)備研究［D］.秦皇島:燕山大學(xué)，2005.

［5］劉志奇.花鍵軸冷滾壓精密成形理論與實(shí)驗(yàn)研究［D］.蘭州:蘭州理工大學(xué)，2012.

［6］宋建麗，劉志奇，李永堂.軸類零件冷滾壓精密成形理論與技術(shù)［M］.北京:國(guó)防出版社，2013.

［7］崔鳳奎，李言，周彥偉等.漸開線花鍵軸冷滾扎工藝試驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2006，37(12):189-192.

［8］黃朝暉，付沛福.方花鍵軸開模冷擠壓的模具設(shè)計(jì)及工藝試驗(yàn)研究［J］.鍛壓技術(shù)，1999，24(5):51-53.

［9］張風(fēng)寬，門連通.漸開線齒外花鍵開式冷擠壓的理論模型與工藝參數(shù)的研究［J］.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006，41(3): 95-97.

［10］牛婷.大模數(shù)花鍵冷敲成形設(shè)備研究［D］.太原:太原科技大學(xué)，2013.

［11］NEUGEBAUER R，PUTZ M，HELLFRITZSCH U.Improved Process Design and Quality for Gear Manufacturing with Flat and Round Rolling［J］.Annals of the CIRP，2007，56(1):307-312.

［12］KAMOUNEH AMIR A，JUN NIA.Investigation of Work Hardening of Flat-Rolled Helical-Involute Gears through Grain-FlowAnalysis，F(xiàn)E-Modeling，and Strain Signature［J］International Journal of Machine Tools＆Manufacture，2007，47:1285-1291.

［13］鄭昆，蔡安江，賈爽.基于ANSYS的小模數(shù)花鍵軸動(dòng)態(tài)特性分析［J］.機(jī)械傳動(dòng)，2011，35(4):44-46.

［14］張大偉.花鍵冷滾壓工藝?yán)碚撗芯浚跠］.太原:太原科技大學(xué)，2007.

［15］齊會(huì)萍.螺紋冷滾壓理論與工藝參數(shù)研究［D］.太原:太原科技大學(xué)，2007.

［16］張興旺.花鍵冷滾壓工藝與實(shí)驗(yàn)研究［D］.太原:太原科技大學(xué)，2009.

［17］李永堂，張大偉，付建華，宋建麗.外花鍵冷滾壓成形過(guò)程單位平均壓力［J］.中國(guó)機(jī)械工程，2007(24):2977-2980.

［18］ZHANG DAWEI，LI YONGTANG，F(xiàn)U JIANHUA.Rolling Force and Rolling Moment in Spline Cold Rolling Using Slip-Line Field Method.Chinse Journal of Mechanical Engineering［J］，2009，22(5):688-695.

［19］ERNST GROB，KRAPFENBAUER H.Roller head for cold rolling of splined shafts or gears［P］.United States，3818735，1973.

［20］KRAPFENBAUER H.New methods to cold roll splines on hollow blanks［J］.european production engineering，1994，1(9):39-41.

［21］LANGE K，KURZ N.Basic research on cold rolling of involute spline and gears metals congress［C］∥Detoit:1984:16-20.

［22］SILVA M B，ATKINS A G，BAY N.Single point incremental forming＆formability/failure diagrams［J］.Journal of Strain A-nalysis for Engineering Design，2008，43(1):15-36.

［23］葛便京，楊有亮.漸開線花鍵軸冷滾打輪的設(shè)計(jì)［J］.工具技術(shù)，1998(1):24-26.

［24］崔鳳奎.高速精密冷滾打成形技術(shù)研究［D］.西安理工大學(xué)，2007.

［25］孫娟，徐永福，胡向軍，等.冷滾打花鍵動(dòng)力學(xué)分析與仿真［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009(4):196-199.

［26］李言，楊明順，李玢，等.絲杠冷滾打成形動(dòng)力學(xué)仿真及分析［J］.西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，25(4):383-387.

［27］張璐，楊明順，李言，等.高速冷滾打過(guò)程變形力解析方法及其修正［J］.塑形工程學(xué)報(bào)，2011，18(5):1-7.

［28］崔鳳奎，朱文娟，王曉強(qiáng)，等.高速冷滾打成形技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］.河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31(2):191-195.

［29］雷尚軍.花鍵冷敲成形理論與仿真研究［D］.太原:太原科技大學(xué)，2013.

［30］趙松渤，劉春祥.花鍵冷敲工藝及設(shè)備［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2013(4):47-48.

Research Status and Development Trend on Cold Forming of Tooth-like Shaft Parts

LI Yong-tang，JU Li，NIU Ting，SONG Jian-li，LIU Zhi-qi
(1.School of Material Science and Engineering，Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan 030024，China;2.Shanxi Key Laboratory of Metallic Materials Forming Theory and Technology，Taiyuan 030024，China)

Tooth-like shaft part is an important driving and load carrying element in various equipments.Traditional manufacturing methods used for these parts expose some disadvantages such as wasting materials，low production efficiency，poor mechanical behavior and surface quality.But these shortcomings could be overcome by cold accurate forming technology.In this paper，various methods used for manufacturing tooth-like shaft parts are analyzed.The principle，characteristic，research status and development trend of cold accurate forming technology are introduced.The process principles，technical features and new equipment development of cold striking technology for tooth-like shaft parts are mainly investigated.All of these are beneficial for the application of such advanced technology.

tooth-like shaft parts，cold forming，metal forming，forming machine

TG386

B

10.3969/j.issn.1673-2057.2015.03.001

1673-2057(2015)03-0165-05

2015-01-20

國(guó)家自然科學(xué)基金(51275331，51475316);山西省科技重大專項(xiàng)(20111101034);高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20131415110001);山西省自然科學(xué)基金(2013011022-1)

李永堂(1957-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榻饘偎苄猿尚喂に嚺c設(shè)備。