方法，包括 以下步驟：
[0045] 步驟S10,根據(jù)待成形的螺旋圓柱齒輪零件尺寸在UG軟件中建立其三維幾何模 型；
[0046] 建立待成形的螺旋圓柱齒輪零件的三維幾何模型具體步驟如下：
[0047] -、根據(jù)螺旋圓柱齒輪的基本參數(shù)，在UG軟件中輸入相應(yīng)的表達(dá)式；
[0048] 二、利用UG軟件繪制一條漸開線曲線，根據(jù)螺旋齒輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)繪制出完整的端面 漸開線齒槽輪廓曲線；
[0049] 三、在掃略過(guò)程中采用多條螺旋線作為齒槽掃略路徑引導(dǎo)線，并在上下端面之間 均勻地插入多個(gè)平面并將齒槽輪廓曲線投影其上作為掃略曲線，掃略出完整的齒槽，提高 了齒輪建模的精確性；
[0050] 四、將生成的單個(gè)齒槽與齒根圓圓柱體進(jìn)行布爾求差運(yùn)算，再利用陣列生成螺旋 圓柱齒輪實(shí)體。
[0051] 步驟S20,根據(jù)待成形的螺旋圓柱齒輪零件尺寸確定其鍛件尺寸和坯料尺寸，并根 據(jù)鍛件尺寸和坯料尺寸計(jì)算成形下壓量，設(shè)定上凸模1和凹模2的軸向速度后，根據(jù)上凸模 1和凹模2的軸向速度以及成形下壓量確定凹模2的型腔高度、上凸模1高度、下凸模3高 度、下凸模3繞中心軸所旋轉(zhuǎn)的角度以及下凸模3的旋轉(zhuǎn)角速度；
[0052] 鍛件尺寸即在螺旋圓柱齒輪零件對(duì)應(yīng)的鍛件圖中的尺寸。具體地，在步驟S20中， 根據(jù)待成形的螺旋圓柱齒輪零件尺寸確定其鍛件尺寸和坯料尺寸，并根據(jù)鍛件尺寸和坯料 尺寸計(jì)算成形下壓量的過(guò)程如下：
[0053] 根據(jù)待成形的螺旋圓柱齒輪零件尺寸確定出其鍛件尺寸，根據(jù)待成形的螺旋圓柱 齒輪零件尺寸在UG軟件中計(jì)算其零件體積，并根據(jù)鍛件尺寸和零件體積確定坯料尺寸，根 據(jù)所述坯料尺寸和鍛件尺寸通過(guò)下式計(jì)算成形下壓量：
[0054] L = h-h，其中，L為成形下壓量，匕為鍛件的高度，h為坯料4的高度。
[0055] 在步驟S20中，設(shè)定上凸模1和凹模2的軸向速度后，根據(jù)上凸模1和凹模2的軸 向速度以及成形下壓量確定凹模2的型腔高度、上凸模1高度、下凸模3高度、下凸模3繞 中心軸所旋轉(zhuǎn)的角度以及下凸模3的旋轉(zhuǎn)角速度的具體過(guò)程如下：
[0056] 當(dāng)上凸模1的軸向速度為，凹模2的軸向速度為= bv±，b為常數(shù)時(shí)，凹模2 的型腔高度Hh，上凸模1高度H±、下凸模3高度H±、下凸模3繞中心軸所旋轉(zhuǎn)的角度以及 下凸模3的旋轉(zhuǎn)角速度ω通過(guò)以下公式計(jì)算：
[0063] 其中，ΔΗ為上凸模1下端面與凹模2上端面的高度差，Δν為上凸模1與凹模2 之間的軸向速度差，t為成形螺旋圓柱齒輪所用時(shí)間，1為機(jī)械加工余量和裝配余量，β b = arctan(tan(P)cos(at))，t = L/min(v上，v凹），^為基圓螺旋角，β為齒輪螺旋角，a t 為齒輪分度圓端面壓力角，rb為基圓半徑。
[0064] 設(shè)定上凸模1和凹模2的軸向速度（即V±和vH )時(shí)，根據(jù)螺旋圓柱齒輪浮動(dòng)模 具對(duì)應(yīng)的壓力機(jī)的參數(shù)選擇，選取壓力機(jī)后，上凸模1和凹模2的軸向速度均在選取的壓力 機(jī)的工作行程速度范圍之內(nèi)。
[0065] 步驟S30,根據(jù)待成形的螺旋圓柱齒輪零件尺寸以及確定出的凹模2的型腔高度， 在UG軟件中利用其布爾運(yùn)算功能建立凹模2的三維幾何模型，根據(jù)待成形的螺旋圓柱齒輪 零件尺寸、確定出的上凸模1高度、下凸模3高度以及坯料尺寸在UG軟件中分別建立上凸 模1、下凸模3以及坯料4的三維幾何模型；
[0066] 在步驟S30中，根據(jù)待成形的螺旋圓柱齒輪零件尺寸、上凸模1高度、下凸模3高 度以及坯料尺寸在UG軟件中分別建立上凸模1、下凸模3以及坯料4的三維幾何模型的具 體過(guò)程如下：
[0067] 根據(jù)待成形的螺旋圓柱齒輪零件尺寸和上凸模1高度在UG軟件中建立上凸模1 的三維幾何模型，上凸模1為螺旋圓柱齒齒形沖頭，根據(jù)待成形的螺旋圓柱齒輪零件尺寸 和下凸模3高度在UG軟件中建立上凸模1的三維幾何模型，下凸模3為螺旋圓柱齒齒形沖 頭，根據(jù)待成形的螺旋圓柱齒輪零件尺寸和坯料尺寸在UG軟件中建立坯料4的三維幾何模 型。
[0068] 步驟S40,根據(jù)所述成形下壓量和下凸模3繞中心軸所旋轉(zhuǎn)的角度將UG軟件中建 立好的凹模2、上凸模1、下凸模3以及坯料4的三維幾何模型裝配；
[0069] 步驟S50,將UG軟件中裝配后的凹模2、上凸模1、下凸模3以及坯料4的三維幾何 模型導(dǎo)入DEF0RM-3D有限元軟件中，建立螺旋圓柱齒輪浮動(dòng)凹模精密成形三維有限元模型 并輸入上凸模1和凹模2的軸向速度、下凸模3繞中心軸所旋轉(zhuǎn)的角度、下凸模3的旋轉(zhuǎn)角 速度以及成形下壓量模擬其成形過(guò)程，以確定各模具之間未產(chǎn)生干涉。
[0070] 本實(shí)施例中，以齒數(shù)為18,法向模數(shù)為2,壓力角為20度，螺旋角為16度，齒寬為 15_的螺旋圓柱齒輪浮動(dòng)凹模精密成形為例，結(jié)合附圖和實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描 述，當(dāng)然下述實(shí)施例不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0071] 參照?qǐng)D2至圖12,確定螺旋圓柱齒輪的浮動(dòng)模具具體步驟如下：
[0072] (1)建立螺旋圓柱齒輪零件的三維幾何模型，其具體過(guò)程如下：
[0073] -、根據(jù)螺旋圓柱齒輪的基本參數(shù)即齒數(shù)為18,法向模數(shù)為2,壓力角為20度，螺 旋角為16度，齒寬為15mm，在UG軟件中輸入相應(yīng)的表達(dá)式；
[0074] 二、利用UG軟件繪制兩條漸開線曲線，然后可以根據(jù)齒輪的基本參數(shù)繪制出完整 的端面漸開線齒槽輪廓曲線；
[0075] 三、為了有效地避免齒槽扭曲變形，在掃略過(guò)程中用多條螺旋線作為引導(dǎo)線，并在 上下端面之間均勻地插入多個(gè)平面并將齒廓曲線投影其上作為掃略曲線以建立精確的齒 槽，如圖2至圖3所示；
[0076] 四、將生成的單個(gè)齒槽與齒根圓圓柱體進(jìn)行布爾求差運(yùn)算，再利用陣列生成螺旋 圓柱齒輪零件，如圖4所示。
[0077] (2)設(shè)計(jì)螺旋圓柱齒輪的鍛件圖：根據(jù)螺旋圓柱齒輪零件圖（如圖5所示），鍛件 圖中齒寬為15mm，設(shè)計(jì)其鍛件圖，鍛件圖是在零件圖的基礎(chǔ)上加上機(jī)械加工余量和鍛造公 差，鍛件圖中鍛件的高度為17mm，通過(guò)UG軟件計(jì)算螺旋圓柱齒輪零件的體積，依據(jù)體積不 變?cè)瓌t，根據(jù)鍛件的高度和零件的尺寸確定螺旋圓柱齒輪的坯料尺寸即為030 x26mm，從 而確定齒輪成形下壓量L = 11-1^= 26-17 = 9mm。
[0078] (3)采用基于浮動(dòng)凹模原理設(shè)計(jì)螺旋圓柱齒輪模具結(jié)構(gòu)（如圖6至圖7所示），其 具體步驟如下：
[0079] -、上凸模1和凹模2的速度應(yīng)根據(jù)壓力機(jī)的參數(shù)選擇，在本發(fā)明中采用液壓壓力 機(jī)成形螺旋圓柱齒輪時(shí)，其成形力F可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式F = zmAp來(lái)計(jì)算，
[0080] 其中，p= 〇s(l+〇.17d/h)，式中，F(xiàn)為成形力（N) ;z為變形條件系數(shù)，模鍛復(fù)雜外 形鍛件時(shí)z取1. 8 ;m為變形體積影響系數(shù)，當(dāng)毛坯體積小于25cm3時(shí)m取1 ;A為鍛件在垂 直于作用力方面內(nèi)的投影面積（mm2) ;P為單位壓力（MPa) ;〇s為坯料金屬的抗拉屈服極限 (MPa)，當(dāng)坯料材料為20CrMnTiH其抗拉屈服極限為835MPa。
[0081] 根據(jù)上式可計(jì)算在溫精密成形中，本發(fā)明中給定尺寸的螺旋圓柱齒輪所需成形力 為1262KN，因此選擇Y32-300液壓壓力機(jī)，其公稱壓力為3000KN，其工作行程速度4. 3~ 300mm/s，即上凸模1和凹模2的軸向速度均應(yīng)在4. 3~300mm/s之間，另外，上凸模1和凹 模2成形速度還需結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際來(lái)確定，且滿足所選定壓力機(jī)的工作行程速度。
[0082] 在本發(fā)明中，設(shè)定上凸模1速度不變v± = 10mm/s，凹模2速度分別取值為v± = vΗ、ν±= 0. 5νΗ、ν±= 2νΗ，則此時(shí)上凸模1與凹模2的速度差分別為0mm/s、10mm/s、-5mm/ So
[0083] 為使凹模2上下浮動(dòng)更加平穩(wěn)和齒輪成形效果更佳，上凸模1和下凸模3均設(shè)計(jì) 為螺旋圓柱齒齒形沖頭，其齒輪參數(shù)與螺旋圓柱齒輪的參數(shù)相同，如圖8所示。同理，坯料4 的齒輪參數(shù)與螺旋圓柱齒輪的參數(shù)相同。當(dāng)成形下壓量L為9_時(shí)，根據(jù)上述步驟S20中 公式可計(jì)算出凹模2型腔、上凸模1、下凸模3的高度并考慮一定的加工余量和裝配余量，得 出凹模2型腔的高度分別為28mm、37mm、28mm(對(duì)應(yīng)三種軸向速度差），上凸模1的高度分別 為15謹(jǐn)、lCtam、2Ctam，下凸模3的高度分別為lCtam、2Ctam、lCtam。
[0084] 二、因凹模2型腔屬于內(nèi)螺旋圓柱齒輪，在上述已有齒輪模型的基礎(chǔ)上利用UG軟 件中的布爾運(yùn)算功能即可反求出凹模2型腔，并根據(jù)凹