直齒輪滾軋和擠壓組合精成形的裝置的製作方法
2023-06-03 02:02:36
專利名稱：直齒輪滾軋和擠壓組合精成形的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於金屬塑性加工技術領域，涉及一種金屬滾軋和擠壓成形的裝置及工藝的改進。
現有直齒輪的加工技術中的插齒、刨齒、銑齒、滾齒，冷、溫擠壓等，都存在一些不足，插齒、刨齒、銑齒不但材料利用率低，而且把坯料的金屬纖維切斷，其機械性能差，滾齒加工的效率低，而且加工較為硬脆的材料的困難很大；冷、溫擠壓不但需要很大噸位的壓力機，而且對模具材料硬度和耐磨性都有很高的要求。
這就需要根據金屬熱塑性成形的變形規律研製一種既能降低設備噸位、提高材料利用率和加工率，又能替代機械粗加工並保證機械性能的直齒輪塑性精成形的裝置與工藝，這種工藝再與機械加工的插齒、刨齒和銑齒相結合，是現代製造技術中加工齒輪的一個新的發展方向。
本實用新型為達到上述目的而提供的一種直齒輪滾軋和擠壓組合精成形的裝置。
本實用新型裝置如下該裝置有板式滾壓塑性精成形機(見專利號ZL 95109500.5)和液壓機上安裝的直齒輪熱滾壓制坯和熱擠壓精成形的裝置。
直齒輪熱滾軋制坯是在板式滾壓塑性精成形機上完成的。
滾軋的上、下模板為完全相同的反對稱型槽，上、下模板分別裝在上、下滑動壓板上，上、下滑動壓板分別與上、下壓輥相切接觸，上、下模板隨上、下壓板相對滑動。
直齒輪熱擠壓精成形裝置是由上裝置和下裝置組成在上裝置中，導向套和壓板固定在固定板上，導向柱和彈簧導柱固定在下固定板上，上凸模和芯杆導套由下固定板的下方裝入下固定板，上凸模杆是裝在上凸模和芯杆導套中，在上凸模芯杆與上凸模和芯杆導套之間設有空氣彈簧室，在空氣彈簧室中設有進氣閥和排氣閥，而且進氣閥與高壓氣源相通，當空氣彈簧室的壓力低於所設定的最高壓力時，高壓氣源就通過進氣閥供氣，當空氣彈簧室的壓力高於所設定的最低壓力時，便通過排氣閥排氣，壓蓋用螺栓旋緊在上凸模和芯杆導套上，導向柱固定在下固定板上，裝有導向套的上固定板可套入裝有導向柱的下固定板上，把上固定板裝在活動橫梁的下方，把下固定板固定在機架上。
在下裝置中，工作檯的下方裝有下凸模導套，下固定板上裝有下凸模和芯杆導套，下固定板固定在機架上，在下凸模和芯杆導套上裝有彈簧，下固定板的下方可將芯杆插入下凸模和芯杆導套，並可使其與下頂出缸柱塞的上端面連接。
本發明的優點是1、滾軋制坯和擠壓成形的組合工藝需要的設備噸位小、材料利用率高，並可充分發揮材料塑性的潛在能力。
2、坯料對模具的充填性好，大大減少了機械加工的切削量、金屬纖維分布合理，機械性能高。
3、生產效率高，易於實現自動化。
4、無衝擊、噪聲及其它的環境危害。
5、設備投資低，對工人技術要求低。
圖1.1是本發明板式滾壓塑性精成形機的主視圖；
圖1.2是本發明板式滾壓塑性精成形機的側視圖；圖2.1和2.2是本發明板式滾壓塑性精成形機的滾軋的工裝與模具結構圖；圖2.3是本發明板式滾壓塑性精成形機的滾軋的工裝與模具結構A-A剖視圖；圖2.4是本發明板式滾壓塑性精成形機的滾軋的工裝與模具結構A-A剖視圖的B-B剖視圖；圖2.5是本發明板式滾壓塑性精成形機的滾軋模具模板型槽圖；圖3是本發明直齒輪熱擠壓液壓機和擠壓精成形裝置的結構圖；圖4.1是本發明直齒輪的精確幾何形狀和尺寸圖；圖4.2是本發明直齒輪的精確幾何形狀和尺寸和熱滾軋後直齒輪幾何形狀和尺寸圖；圖4.3是本發明考慮加工餘量的熱擠壓精成形直齒輪的幾何形狀和尺寸圖；圖5.1是本發明的板式滾壓塑性精成形機經第一道滾軋制出的直齒輪坯結構圖；圖5.2是本發明的板式滾壓塑性精成形機經第二道滾軋制出的直齒輪坯結構以下結合附圖對本發明做進一步描述其中1是上滑動壓板、2是上模板、3是上壓輥、4是模板型腔、5是下模板、6是下滑動壓板、7是下壓輥；8是液壓機基礎、9是頂出缸、10是機架、11是工作檯、12是活動橫梁、13是上固定橫梁、14是工作主缸、15是平衡側缸、16是上裝置上固定板、17是導向套、18是導向柱、19是上裝置壓板、20是壓蓋、21是彈簧導柱、22是上凸模芯杆、23是空氣彈簧室、24是上裝置下固定板、25是上凸模和芯杆導套、26是擠壓凹模、27是擠壓凹模預應力外套、28是直齒輪坯、29是下凸模和芯杆導套、30是下凸模芯杆、31是下凸模導套、32是下裝置固定板、33是彈簧、34是頂出缸柱塞。
上、下模板分別裝在上、下滑動壓板上，上、下滑動壓板分別與上、下壓輥相切接觸，以增大上、下壓板的剛度，在滾軋過程中，上、下模板隨上、下壓板相對滑動，於是置於型腔中的坯料便被滾軋成形。
在滾軋過程中，按照體積不變定律，適當考慮氧化耗損量、切斷用量，根據直齒輪坯料的體積和分度圓的直徑及一次滾軋的直齒輪數，選擇圓棒料的直徑和長度。
本實用新型工藝如下將加熱至鍛造溫度的圓棒料送至板式滾壓塑性精成形上下模板的入口處，並保證圓棒料的中心線和上下壓輥的中心線在同一垂直平面內，在上、下滑動壓帶動上下模板板相對滑動過程中，圓柱棒料就被滾軋成精成形直齒輪擠壓用的齒輪坯，齒輪坯由上下模板的出口處落入傳送帶。
直齒輪熱擠壓精成形裝置先把模具預應力套加熱後再將凹模壓入套中，然後將其裝在工作檯上並使上凸模和芯杆導套、下凸模和芯杆導套與凹模滑動配合，然後便可固緊在工作檯上，把加熱至鍛造溫度的直齒輪坯置入凹模，開動壓機，上凸模和芯杆導套壓入凹模，便對毛坯中間部分產生鐓粗變形，當壓力增大到規定數值時，上凸模芯杆便克服了空氣彈簧室的彈性阻力向下移動，壓入齒輪坯中心，使毛坯的齒形完全充填到凹模的模具型槽中，與此同時，下凸模因受到下固定板的限制，不能向下移動而下凸模芯杆便在頂出缸的作用下由齒輪坯料的下面壓入齒輪坯的中心，使齒輪坯的齒形完全充填到凹模的型槽中，隨後在壓機的活動橫梁向上移動的同時，頂出缸便把熱擠壓精成形的齒輪頂出，完成了直齒輪的熱擠壓精成形。
在直齒輪熱擠壓精成形的工藝過程中，當擠壓壓力增大到一定數值時，上凸模芯杆便克服了空氣彈簧室的彈性阻力向下移動(在空氣室內設有壓力傳感器、進氣閥和排氣閥，在工作過程中，由於溫度的上升，室內的最大壓力可能超過設定的最大壓力時，排氣閥便自動打開，由於室內溫度下降等原因使室內的最小壓力低於設定的最小壓力時進氣閥便自動打開。
空氣彈簧室可代替雙動液機。
實施例1圓棒料尺寸的確定以三個直齒輪為一組，並考慮加工餘量0.5毫米和兩個切口6毫米，結合圖4.1及其所附參數，根據下式V=2Zl0ra2sin214-rbracosyx-rf212+(ra2-rf2)24+rf2l0]]>其中1=2inv+invrbra]]>2=sr-2inv(rbra)-inv]]>可求得所需總體積為635立方釐米。於是可選用長度126毫米，直徑為40毫米的圓棒料。
滾軋制坯利用裝在板壓滾動塑性精成形機(如
圖1)上的模板(如圖2)經過第一道滾軋，使棒料軋成圖5.1的形狀，再經過第二道滾軋，使其成為圖5.2的形狀，再經過第三道滾軋，並經第四道精整形，便軋成圖4.2粗實線的形狀，其中細實線為直齒輪的精確形狀，而滾軋成的粗實線形狀，在基圓半徑Rb以外的齒寬比精確直齒輪的寬度要小。
擠壓精成形把經滾軋制坯如圖4.2的工件置於圖3的凹模中，開動壓機壓下，在上凸模和導套芯杆和下凸模和芯杆導套的對向作用下，坯料中間部分被鐓粗的同時中間部分的齒牙也受到鐓粗，而齒根部分由於擠壓受到拉伸變形，在壓機的壓力繼續增加時，上凸模芯杆壓入坯料上端的中心，下凸模芯杆在頂出缸的壓力作用下壓入坯料下端的中心，於是坯料上端部和下端部同時被脹擠，在其根部也發生拉伸變形，最後抬起壓機活動橫梁，工件被頂出，完成了如圖4.3細實線所示的熱擠壓精成形的直齒輪。
權利要求1.一種直齒輪滾軋和擠壓組合精成形的裝置，由板式滾壓塑性精成形機和液壓機組成，其特徵是直齒輪熱擠壓精成形裝置由上裝置和下裝置組成在上裝置中，導向套和壓板固定在固定板上，導向柱和彈簧導柱固定在下固定板上，上凸模和芯杆導套由下固定板的下方裝入下固定板，上凸模杆是裝在上凸模和芯杆導套中，在上凸模芯杆與上凸模和芯杆導套之間設有空氣彈簧室，在空氣彈簧室中設有進氣閥和排氣閥，而且進氣閥與高壓氣源相通，當空氣彈簧室的壓力低於所設定的最高壓力時，高壓氣源就通過進氣閥供氣，當空氣彈簧室的壓力高於所設定的最低壓力時，便通過排氣閥排氣，壓蓋用螺栓旋緊在上凸模和芯杆導套上，導向柱固定在下固定板上，裝有導向套的上固定板可套入裝有導向柱的下固定板上，把上固定板裝在活動橫梁的下方，把下固定板固定在機架上。在下裝置中，工作檯的下方裝有下凸模導套，下固定板上裝有下凸模和芯杆導套，下固定板固定在機架上，在下凸模和芯杆導套上裝有彈簧，下固定板的下方可將芯杆插入下凸模和芯杆導套，並可使其與下頂出缸柱塞的上端面連接。
2.根據權利要求1所述的一種直齒輪滾軋和擠壓組合精成形的裝置，其特徵是滾軋的上、下模板為完全相同的反對稱型槽，上、下模板分別裝在上、下滑動壓板上，上、下滑動壓板分別與上、下壓輥相切接觸，上、下模板隨上、下壓板相對滑動。
3.根據權利要求1所述的一種直齒輪滾軋和擠壓組合精成形的裝置，其特徵是空氣彈簧室可代替雙動液機。
專利摘要一種直齒輪滾軋和擠壓組合精成形的裝置,屬於金屬塑性加工技術領域,其裝置由裝在板式滾壓塑性精成形機上的模具和裝在液壓機上的直齒輪熱擠壓精成形裝置組成;其優點是:1.滾軋制坯和擠壓成形的組合工藝需要的設備噸位小、材料利用率高,2.大大減少了機械加工的切削量、金屬纖維分布合理,3.生產效率高,易於實現自動化,4.無衝擊、噪聲及其它的環境危害,5.設備投資低,對工人技術要求低。
文檔編號B23F17/00GK2481442SQ01248079
公開日2002年3月13日 申請日期2001年6月4日 優先權日2001年6月4日
發明者宋玉泉 申請人:宋玉泉