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中空分流锻造是在传统闭塞模锻基础上发展起来的一种将锻件内孔作为分流降压腔的精密模锻新工艺。研究表明,中空分流锻造能有效降低成形载荷,而目前对其如何影响尖角型腔的填充性能及其内在机理尚缺乏深入研究。在工业生产中,提高齿尖型腔充填性能是精密模锻的重要目标,因此有必要研究中空分流锻造对尖齿型腔填充性的影响及其内在机理。本文结合实验和有限元模拟,从静水压力、等效应力、表面摩擦及金属流动特性等多个方面,研究了中空分流锻造对尖齿型腔填充性的影响,并结合塑性成形理论,分析其内在机理。同时,将分流效应应用到20CrMnTi同步环锻造成形,并对模具进行了结构设计和优化,通过数值模拟分析其对成形过程的影响。主要结论如下:(1)研究表明,中空分流锻造对尖齿型腔填充性的影响与型腔填充率ε、分流孔初始内径d0有关。当ε较小时,中空分流锻造有利于型腔的填充,且d0越大型腔填充效果越好;当ε较大时,分流锻造不利于齿腔的充填,且d0越大填充效果越差。(2)中空分流锻造时,分流孔会影响齿部静水压力σm以及等效应力σ。当ε较小时,齿部σm、厅随着d0的增大而增大;而当ε较大时,齿部σm、σ反而随着d0的增大而减小。(3)物理实验结果与DEFORM-3D在常剪切摩擦模型下的模拟结果有更好的一致性,而与在库伦摩擦模型下的模拟结果误差相对较大。这说明中空分流锻造时,摩擦边界条件更接近常剪切摩擦模型。(4)在同步环齿顶圆与阻力墙之间增加一个1mm高凸台,有助于改变金属流动方向、提高齿形充填,并降低整体载荷。而在锻件非重要部位的模膛设置分流槽,当槽宽△d较大时,分流槽先于齿腔被填充满;△d较小时,可以适当降低成形载荷,但效果并不明显。