1．概述
齿轮是应用最广的一种机械传动零件，具有结构紧凑、传递动力大、效率高、寿命长、可靠性好和传动比准确等特点。齿轮的精密锻压技术由于其显著优点；正日益受到各国研究人员的重视，得到了蓬勃发展。
齿轮精锻技术是指齿轮轮齿由坯料经过精 密锻压直接获得完整的齿形，而齿面不需切削加工或仅需少许精加工即可进行使用的齿轮制造技术。与传统的切削加工工艺相比，齿轮精锻工卜艺具有以下特点：
(1)改善了齿轮的组织，提高了其力学性能。精锻使得金属材料的纤维组织沿齿形均匀连续分布，晶粒及组织细密，微观缺陷少，因此，精锻齿轮的性能优越，齿的弯曲强度、接触疲劳强度和耐冲击性明显高于切削齿轮。一般来说，精锻可使轮齿抗冲击强度提高约15%，抗弯曲疲劳寿命提高约20%。
(2)提高了生产效率和材料利用率。通过精锻成形，齿轮精度能够达到精密级公差标准，不需或仅需少量后续精加工，即可以进行热处理或直接投人使用，生产率和材料利用率高。
(3)精锻齿轮减少了热处理时的齿廓变形，提高了齿的耐磨性和齿轮啮合时的平稳性，提高了齿轮的使用寿命。
尽管齿轮锻造有许多优点，并且直伞齿轮精锻技术已成功地应用于生产，但
由于直齿圆柱齿轮精锻具有齿形型腔（特别是上下角隅处）充填困难、成形力大、模具设计与制造精度要求严格等特点，成形中遇到了许多困难。多年来，各国研究人员运用各种理论、技术手段和试验方法，对直齿圆柱齿轮精锻技术进行了不懈的研究。
2．直齿圆柱齿轮精锻的理论研究
英国曼彻斯特大学科技学院的Chitkara N R等人对直齿圆柱齿轮的塑性成形作了数值模拟分析，用能量法和上限法分析了镦锻直齿轮的变形规律；Dohamann F等人用数值逼近法和主应力法分析了冷精锻齿轮时的金属流动和模具应力情况，给出了沿齿面轮廓的法向应力分布图。韩国学者J.H.Song和Y.T.Im开发了一种直齿圆柱齿轮冷正挤压辅助系统，这个系统可根据输人的齿轮参数给定可供实用的齿轮成形工装。 Kondo K和Ohga K提出了齿轮分流减压锻造法Choi J C发展了分流法，提出了向内分流成形的直齿圆柱齿轮精锻工艺，并进行了二维有限元模拟分析。 Jongung Choi和Hae-Yong Cho等人提出了一种直齿圆柱齿轮锻造时的新的动可容速度场，并用上限法对其成形过程进行了深入的研究，得到了成形力主要与齿轮齿数有关的结论Yang D Y采用刚、粘塑性有限元法对直齿圆柱齿轮精锻成形进行了数值模拟。KnoerrM在1992年用DEFORM模拟了圆环状齿轮坯的三工位热锻过程，预测了该成形过程中可能出现的折叠缺陷，并根据模拟结果改进成形参数，获得了无缺陷的零件。德国Th.Herlan应用有限元分析方法，采用ANSYS软件来优化齿轮的几何形状，从而降低锻造压力和模具应力，给出了FEM分析的模具的受力图和优化齿轮形状，最后将精锻齿轮进行疲劳测试并与传统工艺生产的齿轮进行了比较。
吉林大学寇淑清等人利用有限元模拟理论与三维成形模拟软件对齿轮冷精锻技术进行了较全面的研究，首次将弹塑性大变形有限元数值模拟分析应用于直齿轮冷精锻成形过程中。山东大学夏世升等人提出了一种由空心坯成形直齿圆柱齿轮的新工艺：预锻分流区一分流终锻，用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D进行了数值模拟研究，得到了锻造载荷一行程曲线以及整个成形过程的应力、应变、速度分布等。程军、林治平等人采用环氧树脂模型对直齿圆柱齿轮精锻凹模进行三维光弹性试验模拟，通过对光弹图象的处理，获得了直齿精锻圆柱齿轮凹模的内壁应力分布。张治民等人采用三维大变形弹塑性有限元法对以闭式镦挤和以温挤径向导流一约束分流两步成形方式的成形情况进行了数值模拟分析，得到了新工艺成形过程的应力分布图以及载荷一行程曲线。数值分析结果表明：约束分流成形与闭式成形相比可明显降低成形力，有利于金属的流动，保证齿形充填良好，改善模具受力条件，提高成形件质量。李更新等人用优化后的凹模结构对直齿圆柱齿轮的温挤压成形进行了数值模拟，结果表明，以人模角为180°、挤压筒内径等于直齿轮齿顶圆直径，且在齿根圆处倒角为特点的凹模形式对齿形成形效果良好，此种凹模形式能够解决齿形角隅充不满的难题，非常适合直齿圆柱齿轮的挤压精密成形。
3．直齿圆柱齿轮精锻的工艺研究
1987年英国伯明翰大学Tuncer C等提出了浮动凹模精锻空心件思想，归纳了无飞边锻模制造和使用的各种工艺要点，设计了各种模具。 Nagai Y提出将预制杯形件作为某些圆柱齿轮冷锻的制坯措施，即通过拉延、整形、变薄拉延和压缩这四个工步实现具有较大沉孔的圆柱齿轮冷锻成形。伊朗Tarbiat Modarxes大学的M.H.Sadeghi与英国伯明翰大学的T.A.Dean用浮动凹模原理模具对直齿轮和斜齿轮作了系统的研究，包括模具结构