雙螺旋齒輪的鍛造成形模具及製造方法與流程

2024-03-29 10:24:05

本發明涉及一種成形模具，尤其是涉及一種雙螺旋齒輪的鍛造成形模具及製造方法。

背景技術：

雙螺旋齒輪是指圓柱齒輪，圓柱齒輪有直齒和斜齒之分，圓柱斜齒輪也稱螺旋齒輪(有螺旋角β)。當一個齒輪的兩端設置有相同或不同旋向的斜齒就是雙螺旋齒輪，俗稱人字齒輪。雙螺旋齒輪有兩種形式:一種是在一個毛坯上加工成人字齒輪，一種是兩個不同不同旋向的齒輪組合成人字齒輪，前者為大型齒輪，後者一般是較小的齒輪。

圓柱齒輪類零件的常規製造方法一般為：下料，熱鍛，正火，機械加工，熱處理，精加工成為成品零件。其中在機械加工中把大量的金屬材料經刀具的切削成為鐵屑，浪費了大量的鋼材材料，同時由於使用各種工具機和刀具的加工，使得加工的周期變長，佔用了大量的加工時間，消耗了大量的電量，且抗彎強度不夠好。

近些年來汽車驅動橋用螺旋錐齒輪開始採用精鍛近淨成形工藝，藉助於模具在壓力機上通過熱鍛成形將螺旋齒輪輪齒形加工出來，然後以齒為基準，加工安裝孔和安裝面。這種精鍛工藝克服了現有的切削加工所造成的材料利用率低、生產效率低以及切斷了金屬纖維流線而造成的彎曲強度降低等缺點，符合高效、精密、綠色清潔的21世紀先進位造技術的發展趨勢，是螺旋錐齒輪加工變革的主要途徑之一。

如圖1所示為雙螺旋齒輪，包括位於兩端的第一螺旋齒11、第二螺旋齒12。現對雙螺旋齒輪的加工，通常採用先對圓柱零件的一端進行加工成型得到第一螺旋齒11，再對半成品的另一端進行加工成型得到第二螺旋齒12。而採用這種方式加工得到的雙螺旋齒輪，不但製作成本高，生產效率低下，齒輪精度不高，且對於第一螺旋齒與第二螺旋齒的軸線的角度相位的控制精度低。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種雙螺旋齒輪的鍛造成形模具及製造方法，構造簡單、結構信賴度高、而且控制較低的模具製作費用，能夠有效抑制製造成本的增加，螺旋齒形之間軸線圈的角度相位高精度。

本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為：雙螺旋齒輪的鍛造成形模，包括裝配在衝壓成形機的壓機上的模具上部與設置在衝壓成形機定盤上的模具下部，所述的模具上部設置有通過旋轉塊活動安裝在模具上部內的、附設著螺旋齒形的上模，所述的上模上部設置有在同軸上、可上下滑動的衝頭，模具下部固定設置有附設著螺旋齒形的下模，所述的下模下部設置有在同軸上、可上下滑動的頂出杆，所述的模具上部設置有動力組件來控制旋轉塊旋轉或靜止。

本發明進一步的優選方案：所述的動力組件包括旋轉手臂與兩個液壓彈簧，所述的旋轉手臂固定設置在旋轉塊的中心且兩端伸出所述的旋轉塊，所述的液壓彈簧一端與模具上部活動連接，兩個液壓彈簧的另一端與分別與旋轉手臂的兩個端部活動連接。設置旋轉手臂與液壓彈簧來作為旋轉塊迴旋的驅動力，使得上模與雙螺旋齒輪脫離後旋轉塊在液壓彈簧的作用下迴旋至初始位置。在旋轉塊上設置了朝半徑方向延伸的旋轉手臂，在液壓彈簧擠壓旋轉手臂使旋轉塊旋轉，構造簡單、結構信賴度高、而且控制較低的模具製作費用，能夠有效抑制製造成本的增加。

本發明進一步的優選方案：所述的動力組件還包括旋轉零件與調節零件，所述的調節零件包括固定在模具上部的支持塊與銜接在支持塊的一側的基準塊，所述的基準塊的一側與支持塊銜接且邊沿為外凸的圓弧形結構，基準塊的另一側為平面結構與旋轉零件接觸連接，所述的基準塊可繞中心軸進行旋轉調節，所述的支持塊的一側為與基準塊相適應的內陷的圓弧形。設置旋轉零件與調節零件，對旋轉塊的初始位置進行限位，並可以旋轉基準塊，來調節與旋轉零件接觸連接的基準塊的平面所在位置。因模具上部

設置調節零件，在旋轉塊上設置能和旋轉塊一起旋轉的旋轉零件，使旋轉零件與調節零件的基準塊對接，使上模和下模的軸線圈的角度位向回到初期位向，所以能使上模和下模準確並且高精度的回位到初期位向。這樣就能得到各螺旋齒形之間軸線圈的角度相位高精度的形成的雙螺旋齒輪。

本發明進一步的優選方案：所述的調節零件包括固定在旋轉塊上的支撐部，所述的支撐部上安裝有與基準塊接觸連接的對接部，所述的對接部與支撐部之間設置有可更換調節的墊片，更換墊片可調節旋轉塊的初始位移。更換墊片，可以調節旋轉塊的所在位置，即調節上模與下模的相對位置，確定上下齒輪輪紋的相對位置。而且，即使是同一形狀（角度位向）的產品（雙螺旋齒輪）的成形情況下，因素材機械的特性和潤滑狀態等條件的差異造成模具移動、旋轉塊的旋轉量的不同，這些條件產生的誤差，在試樣成形後進行產品精度檢查、根據與正規值的誤差插入旋轉零件的對接部與支撐部之間的墊片，就很容易能得到修正。

本發明進一步的優選方案：所述的模具上部包括底板與上模夾具，所述的上模夾具固定在底板上，所述的上模與衝頭都安裝在旋轉塊內，所述的旋轉塊與上模夾具之間設置有軸承。設置軸承使得旋轉塊與上模夾具之間摩擦較小，旋轉塊在上模夾具內旋轉順暢。

本發明進一步的優選方案：所述的模具下部包括下模夾具，所述的下模與頂出杆安裝在下模夾具上，所述的下模夾具的上頂面設置有凹陷，所述的旋轉塊的下底面設置有與凹陷結構相適應的凸起。設置相對應得凹陷與凸起，使得模具上部下壓後與模具下部的相對位置是固定的。

本發明進一步的優選方案：雙螺旋齒輪的製造方法，其特徵在於包括如下步驟：

1)初始狀態下，液壓彈簧處於微壓縮狀態，旋轉零件抵在調節零件上，將圓柱狀的素材安裝到模具下部內；

2)衝壓成形機的壓機工作，模具上部下降對素材加壓，附設在上模和下模上的螺旋齒形對素材滾壓成形，期間素材產生了軸線圈的扭轉力，使旋轉塊逆時針方向旋轉，但旋轉零件與調節零件相抵限制了旋轉塊、上模朝逆時針方向旋轉的旋轉動作，因此成形過程中，素材在成形模具中順時針方向旋轉；

3)衝壓成形機的壓機繼續加壓，模具上部運動至最終位置，完成對素材的衝壓成型；

4)衝壓成形機的壓機帶動模具上部上升，上模上升的同時驅動衝頭，衝頭壓素材的上端面，使得素材保持在下模內不發生運動，此時上模將沿著素材的螺旋齒形的軸向方向相對移動，即旋轉塊在軸線圈上呈順時針方向旋轉，液壓彈簧被進一步壓縮；

5)素材從上模脫離的時刻，液壓彈簧頂出，旋轉塊朝軸線圈的逆時針方向旋轉至調節零件與基準塊對接，上模、下模的軸線圈的角度位向恢復到初期位向；

6)衝壓成形機的壓機帶動模具上部繼續上升，驅動頂出杆上升擠壓素材的下端面，使素材從下模脫離，至此雙螺旋齒輪從成型模具中起模，得到高精度的雙螺旋齒輪。

與現有技術相比，本發明的優點在於設置附設著螺旋齒輪的上模、下模，通過壓機來對上模施力，同步進行對素材上齒輪、下齒輪的衝壓成型。相比較於傳統的雙螺旋齒輪，本發明簡化了加工了的步驟。在螺旋齒輪的衝壓以及脫模過程中，會產生沿螺旋齒形的方向產生一定的旋轉力，本發明設置有旋轉塊，旋轉塊可以在衝壓成型以及脫模過程中帶動上模進行旋轉或者保持不動，使得本發明能夠完成衝壓成型與脫模。本發明可以通過對旋轉塊的旋轉位移，來控制螺旋齒形之間的軸線圈的角度相位。本發明通過頂出杆來將素材從下模中脫出，通過衝頭來將素材從上模中脫出。本發明整體結構簡單、製作成本低。

附圖說明

圖1為雙螺旋齒輪的結構示意圖；

圖2為本發明的結構示意圖；

圖3為本發明的剖視圖；

圖4為初始狀態的旋轉塊位置；

圖5為素材從上模脫離時刻的旋轉塊位置。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

如圖1至圖5所示為本發明的實施例一：雙螺旋齒輪的鍛造成形模，包括裝配在衝壓成形機的壓機上的模具上部1與設置在衝壓成形機定盤上的模具下部2，模具上部1設置有通過旋轉塊5活動安裝在模具上部1內的、附設著螺旋齒形的上模3，上模3上部設置有在同軸上、可上下滑動的衝頭6，模具下部2固定設置有附設著螺旋齒形的下模4，下模4下部設置有在同軸上、可上下滑動的頂出杆7，模具上部1設置有動力組件來控制旋轉塊5旋轉或靜止。

動力組件包括旋轉手臂21與兩個液壓彈簧22，旋轉手臂21固定設置在旋轉塊5的中心且兩端伸出旋轉塊5，液壓彈簧22一端與模具上部1活動連接，兩個液壓彈簧22的另一端與分別與旋轉手臂21的兩個端部活動連接。

動力組件還包括旋轉零件31與調節零件32，調節零件32包括固定在模具上部1的支持塊33與銜接在支持塊33的一側的基準塊34，基準塊34的一側與支持塊33銜接且邊沿為外凸的圓弧形結構，基準塊34的另一側為平面結構與旋轉零件31接觸連接，基準塊34可繞中心軸進行旋轉調節，支持塊33的一側為與基準塊34相適應的內陷的圓弧形。

調節零件32包括固定在旋轉塊5上的支撐部41，支撐部41上安裝有與基準塊34接觸連接的對接部42，對接部42與支撐部41之間設置有可更換調節的墊片43，更換墊片43可調節旋轉塊5的初始位移。

模具上部1包括底板52與上模夾具51，上模夾具51固定在底板52上，上模3與衝頭6都安裝在旋轉塊5內，旋轉塊5與上模夾具51之間設置有軸承53。

模具下部2包括下模夾具61，下模4與頂出杆7安裝在下模夾具61上，下模夾具61的上頂面設置有凹陷，旋轉塊5的下底面設置有與凹陷結構相適應的凸起。

實施的形態不只限於上記所述形態，例如如下構成也可以。

實施例二的其他部分與實施例一相同，其不同之處在於：在模具上部1設置一個液壓彈簧22，在旋轉塊5的中心處設置齒輪，並使得齒輪與齒條式推動裝置嚙合，推動裝置則有液壓彈簧22提供動力。

實施例三的其他部分與實施例一相同，其不同之處在於：動力組件為伺服電動機，通過伺服電機控制旋轉件。

實施例四的其他部分與實施例一相同，其不同之處在於：成形時使衝頭6相對於上模3進行旋轉，解放作用於素材的扭轉力量這也是可以的。

雙螺旋齒輪的製造方法，其特徵在於包括如下步驟：

1)初始狀態下，液壓彈簧22處於微壓縮狀態，旋轉零件31抵在調節零件32上，將圓柱狀的素材10安裝到模具下部2內；

2)衝壓成形機的壓機工作，模具上部1下降對素材10加壓，附設在上模3和下模4上的螺旋齒形對素材10滾壓成形，期間素材10產生了軸線圈的扭轉力，使旋轉塊5逆時針方向旋轉，但旋轉零件31與調節零件32相抵限制了旋轉塊5、上模3朝逆時針方向旋轉的旋轉動作，因此成形過程中，素材10在成形模具中順時針方向旋轉；

3)衝壓成形機的壓機繼續加壓，模具上部1運動至最終位置，完成對素材10的衝壓成型；

4)衝壓成形機的壓機帶動模具上部1上升，上模3上升的同時驅動衝頭6，衝頭6壓素材10的上端面，使得素材10保持在下模4內不發生運動，此時上模3將沿著素材10的螺旋齒形的軸向方向相對移動，即旋轉塊5在軸線圈上呈順時針方向旋轉，液壓彈簧22被進一步壓縮；

5)素材10從上模3脫離的時刻，液壓彈簧22頂出，旋轉塊5朝軸線圈的逆時針方向旋轉至調節零件32與基準塊34對接，上模3、下模4的軸線圈的角度位向恢復到初期位向；

6)衝壓成形機的壓機帶動模具上部1繼續上升，驅動頂出杆7上升擠壓素材10的下端面，使素材10從下模4脫離，至此雙螺旋齒輪從成型模具中起模，得到高精度的雙螺旋齒輪。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。