一種汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝及模具的製作方法
2023-04-22 18:45:01
一種汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝及模具的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝及模具，尤其是採用溫擠壓—冷鍛複合精密鍛造方法加工齒輪精鍛件。坯料準備過程為鋼棒下料、退火、噴丸表面處理、水洗、磷化和皂化工藝；溫擠壓預鍛過程通過凸模分流實現材料充滿齒腔的工藝，為終鍛成形做準備。溫擠壓終鍛過程，材料同時向齒形部分和凹入內腔部分填充，實現了材料分流，降低鍛造載荷；精密冷鍛整形過程採用浮動凹模法降低擠壓載荷，獲得高精度的齒輪零件。本發明的優點在於獲得的齒輪產品，不僅具有節材、節能、低成本、降低鍛造載荷等顯著優勢，而且可提高模具壽命，齒輪的力學性能和加工效率。
【專利說明】一種汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝及模具【技術領域】
[0001]本發明屬於一種齒輪的精密鍛造新工藝及模具技術，用於汽車及精密工具機的變速箱。
【背景技術】
[0002]在傳統的齒輪生產大多採用傳統的切削加工方法，材料利用率低，產品成本高。隨著市場對齒輪產品性能和成本要求的不斷提高，由於切削加工方法的高製造成本和底的加工效率，這使得人們把注意力轉到一些新的製造工藝。
[0003]汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝及模具，以生產儘量接近齒輪最終形狀的產品，甚至完全提供成品齒輪零件為目標，不僅具有節材、節能、低成本等顯著優勢，而且可以提高齒輪的力學性能和加工性能。
[0004]在汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝及模具中，採用溫擠壓一冷鍛複合精密鍛造方法製造接近齒輪零件形狀的精鍛件，較傳統的閉式精鍛、熱鍛和冷鍛等單一成形方法獲得的鍛件精度更高、成形載荷更小和實用性更高。在溫擠壓工藝中採用預鍛和終鍛兩步工藝，使直齒輪的成形工藝性得到提高，同時採用中心分流的工藝降低了鍛造載荷，提高了模具壽命。在冷鍛過程中通過浮動凹模法實現了汽車用直齒圓柱齒輪零件精密冷鍛整形。上述新工藝使汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造有著更高的生產效率，獲得的零件的力學性能得到更大的提高，因此，直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝及模具具有更加光明的使用價值與發展前景。
【發明內容】
[0005]在此處鍵入
【發明內容】
描述段落本發明專利的目的是:針對上述問題，降低汽車用直齒圓柱齒輪加工的高製造成本和底的加工效率。以溫擠壓一冷鍛複合精密鍛造方法製造接近零件形狀的毛坯，較傳統的成形技術減少了後工序的切削量，減少了材料能源的消耗。採用精鍛工藝生產齒輪，不僅具有節材、節能、低成本及高效率等顯著優勢，而且有助於在齒輪的內部形成緻密、均勻的材料組織，沿齒形輪廓具有連續合理的金屬流線，形成表面加工硬化層及圓滑過渡的齒根，從而大大提高齒輪的耐磨損、抗腐蝕的能力及根部的彎曲強度，明顯改善齒輪的疲勞性能。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明專利的技術方案是:本發明一種汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝及模具，包括坯料的準備過程、溫擠壓預鍛過程、溫擠壓終鍛過程和精密冷鍛整形過程四個相應的階段 。
[0007]坯料的準備過程主要包括鋼棒下料、材料軟化退火、噴丸表面處理工藝、水洗、磷化和造化工藝；溫擠壓預鍛過程主要包括帶有實現材料充滿齒腔的工藝，模具頂杆表面增加了凸臺，從而得到了上端凹入的預鍛件，這樣可實現溫擠壓終鍛時凹入部分分流；溫擠壓終鍛過程，材料向齒形部分填充的同時，向凹入的內腔填充。齒形充填完畢後，內腔尚未充滿或接近充滿，使材料在充填型腔的過程中始終有自由流動的餘地，從而提高型腔填充性，降低變形阻力和加工載荷；精密冷鍛整形過程主要包括精密淨成形達到所要求的汽車用直 齒圓柱齒輪零件的尺寸和形狀精度和力學性能。
[0008]採用此種方案，通過溫擠壓一冷鍛複合精密鍛造方法，該新工藝可以實現汽車用 直齒圓柱齒輪的成形加工，成形模具使用壽命長，工作平穩。
[0009]作為本發明的一種改進，精密冷鍛整形過程採用浮動凹模法，此過程的鍛壓力比 閉式模鍛所需壓力要小。
[0010]採用此種方案，有利於提高模具的使用壽命，變有害摩擦為有力成形條件，最終模 具閉合時，能獲得所要求的汽車用直齒圓柱齒輪零件的尺寸、形狀精度和力學性能。
[0011]【專利附圖】
【附圖說明】:
下面是結合附圖和實施例對本發明的具體實施方案進行詳細地說明。
[0012]圖1為傳統汽車用直齒圓柱齒輪的加工示意圖；
圖2為本發明汽車用直齒圓柱齒輪的成形示意圖；
圖3為本發明汽車用直齒圓柱齒輪的溫擠壓預鍛成形模具；
圖4為本發明汽車用直齒圓柱齒輪的溫擠壓終鍛成形模具；
圖5為本發明汽車用直齒圓柱齒輪的冷精整形模具中的浮動凹模裝置示意圖；
圖6為本發明汽車用直齒圓柱齒輪的冷精整形模具；
上述圖中的標記為:
圖3為汽車用直齒圓柱齒輪的溫擠壓預鍛成形模具的1.上模座，2.凸模墊板，3.銷 釘，4.凸模固定內六角落釘,5.凸模固定板,6.凸模，7、19.緊固螺釘,8.凹模,9.第一層壓 套，10.第二層壓套，11.凹模壓板，12.齒形墊板，13.下凸臺，14.下模座，15.頂料墊塊， 16.頂杆，17.上凸臺，18.導柱，20.導套。
[0013]圖4為汽車用直齒圓柱齒輪的溫擠壓終鍛成形模具的1.上模座，2.凸模墊板，
3.銷釘,4.凸模固定內六角螺釘,5.凸模固定板,6.凸模，7、17.緊固螺釘,8.凹,9.第一 層壓套，10.第二層壓套，11.齒形墊板，12.凹模墊板，13.頂料墊塊，14.頂杆，15.芯軸， 16.下模座，18.導柱，19.導套,20.凹模壓板。
[0014]圖5汽車用直齒圓柱齒輪的冷精整形模具中的浮動凹模裝置示意圖的1.頂杆，
2.反向衝頭，3.彈簧，4.工件(鍛件)，35.齒輪鍛件，6.內齒成形凹模。
[0015]圖6本發明汽車用直齒圓柱齒輪的冷精整形模具的1.下模座2.導柱3六角螺 栓4.浮動模板5.下墊板6.內六角固定螺釘7.帶預應力套圈凹模8.上模固定板9.內 六角固定螺釘10.上模座11.上墊板12.不帶凸臺上模13.不帶凸臺下模14.支撐彈 簧。
[0016]本發明的有益效果是:本發明由於採用帶有分流方法的溫擠壓預鍛和終鍛工藝， 極大降低了鍛造載荷，冷鍛精整形模具新增浮動凹模裝置，使凹模起到積極的摩擦作用，使 摩擦對金屬流動不利因素變為有利因素，從而使金屬易於充滿型腔。上述措施降低了鍛造 載荷，提高了模具使用壽命，進一步促進了汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝的實用 化，減少了齒輪加工的時間，提高了加工效率，同時拓寬了汽車用鍛造零部件的加工範圍。
【具體實施方式】
[0017]圖3是溫擠壓預鍛成形階段，在此階段，根據被加工汽車用直齒圓柱齒輪齒形加工製造凹模8的齒形型腔，加工製造凸模4的分流凸臺，在終鍛成形中實現中心分流。分流 凸臺的錐角參數:凸臺錐角圖2 (a)所示為50°時，在預鍛結束時，大部分的預鍛齒形型腔 已經充滿。圖4是溫擠壓終鍛成形階段，在鍛件上下端的中心部位由於凸臺的作用形成了 兩個凹腔。最終它們在終鍛中將起到分流金屬的作用。圖5為汽車用直齒圓柱齒輪的冷精 整形模具中的浮動凹模裝置示意圖，凹模在鍛造的過程中隨上模向下移動，這樣有助於金 屬向下流動，並且底部金屬要比中、頂部金屬流動快，使金屬易於充滿型腔，可有效降低鍛 造載荷，提高模具使用壽命。圖6為汽車用直齒圓柱齒輪的冷精整形模具圖，採用浮動凹模 法，此過程的鍛壓力比閉式模鍛所需壓力要小，當模具閉合時，最終獲得所要求的汽車用直 齒圓柱齒輪零件的尺寸、形狀精度和力學性能。
[0018]本發明所需設備為機械壓力機或液壓機。
【權利要求】
1.在一種汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝及模具，以溫擠壓一冷鍛複合精密鍛造方法製造接近汽車用直齒圓柱齒輪零件形狀的毛坯，其特徵是: a.整個工藝包括四個過程:坯料的準備過程、溫擠壓預鍛過程、溫擠壓終鍛過程和精密冷鍛整形過程四個相應的階段； b.溫擠壓預鍛過程主要包括帶有實現材料充滿齒腔的工藝，模具頂杆表面增加了凸臺，從而得到了上端凹入的預鍛件，這樣可實現溫擠壓終鍛時凹入部分分流；溫擠壓終鍛過程，材料向齒形部分填充的同時，向凹入的內腔填充，實現了材料流動分流，降低擠壓載荷； c.精密冷鍛整形過程採用浮動凹模法，此過程的鍛壓力比閉式模鍛所需壓力要小，能夠獲得高精度的汽車用直齒圓柱齒輪零件的尺寸和形狀精度和力學性能。
2.根據權利要求1所述的一種汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝，其特徵是:溫擠壓預鍛成形階段，通過凸模分流凸臺，在終鍛成形中實現中心分流；分流凸臺的錐角參數為 50。。
3.根據權利要求1所述的一種汽車用直齒圓柱齒輪的精密鍛造新工藝，其特徵是:採用溫擠壓一冷鍛複合精密鍛造方法，使整個工藝坯料加熱溫度在再結晶溫度以下，獲得制鍛件不會出現氧化皮，最終鍛件尺寸精度高、力學性能好，同時成形模具使用壽命長，工作平穩。
【文檔編號】B21J13/02GK103567340SQ201310604590
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】徐淑波, 劉婷, 李振東, 景財年, 趙忠魁, 林曉娟 申請人:山東建築大學