一種用於斜齒圓柱齒輪的旋轉精衝模具及精衝方法與流程

2023-06-05 00:07:01 2

本發明屬於精衝成形的技術領域，尤其涉及一種用於斜齒圓柱齒輪的旋轉精衝模具及精衝方法。

背景技術：

斜齒圓柱齒輪作為一種傳動零件，具有傳動平穩，噪聲小等優點，被廣泛運用於機械，電子，航空航天和汽車工業等領域。採用旋轉精衝的方法加工斜齒圓柱齒輪，既能克服機械切削加工時，材料利用率低，成本高等缺點，也能解決其精鍛成形時材料流動性差，充填困難，精度較差等問題。旋轉精衝斜齒圓柱齒輪是通過V形壓邊圈施加壓邊力，反頂凸模施加反頂力，凸模施加主衝裁力使得坯料在三向壓應力(靜水壓應力)的作用下發生剪切塑性變形的過程。在整個精衝過程中，模具的運動形式為：V形壓邊圈以壓邊力壓緊坯料，凸模隨之旋轉向下衝裁，與此同時反頂凸模在凹模型腔內施加反頂力，並以與凸模同樣的旋轉速度向下旋轉，直到坯料完成成形過程。在精衝過程中，由於材料進入凹模型腔時發生旋轉，隨著這種複雜的變形逐漸進行，發生剪切塑性變形區域的受力狀態會過早地從三向壓應力的受力狀態轉變成拉應力的受力狀態，使得該區域的裂紋提前產生並擴展，最後造成精衝件的撕裂帶過大，影響精衝件質量。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於針對上述存在的問題，提供一種用於斜齒圓柱齒輪的旋轉精衝模具及精衝方法，改善精衝過程中靜水壓應力，提高精衝件質量。

本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是：一種用於斜齒圓柱齒輪的旋轉精衝模具，包括凸模、凹模和反頂杆，所述凸、凹模上下中心對正設置，所述反頂杆與凹模相配置，其特徵在於，還包括壓板，所述壓板與所述凹模頂部設有的壓板槽相配置，壓板槽底面上設有內凹的坯料槽，壓板底部設有內凹的壓緊槽，所述壓緊槽與所述坯料槽的輪廓線均與坯料的輪廓線一致，壓緊槽底面上沿周向設有環形的凸圈，所述凸圈的截面為三角形。

按上述方案，所述壓板對應於所述壓緊槽的位置上均勻間隔設有數個貫通的頂料孔，所述頂料孔與頂料杆相配置，頂料杆可沿頂料孔上下滑動。

按上述方案，所述坯料槽與坯料間隙配合安設。

一種斜齒圓柱齒輪的旋轉精衝方法，其特徵在於，包括如下步驟：

S1)模具安裝，首先將坯料置於凹模頂部的坯料槽內間隙配合定位，再將壓板置於壓板槽內，坯料上部置於壓緊槽內，然後將凸模相對凹模上下中心對正設置；

S2)坯料鐓粗，壓板下行壓住坯料，並在壓邊力的作用下，將坯料鐓粗，鐓粗量根據坯料的形狀與尺寸確定，鐓粗後的坯料緊壓壓板，利用壓緊槽槽壁的反作用力給鐓粗後的坯料施加徑向力，壓板上的凸圈壓入坯料；

S3)旋轉精衝，保持壓板的壓邊力，反頂杆以反頂力壓緊鐓粗後的坯料，凸模在衝裁力的作用下將鐓粗後的坯料衝進凹模，直至斜齒圓柱齒輪成形完成；

S4)廢料頂出，開模後，將頂料杆沿頂料孔下滑將廢料頂出，完成整個精衝過程。

按上述方案，所述步驟S2)中鐓粗後壓板的底面與壓板槽的底面存在間隙。

本發明的有益效果是：提供一種用於斜齒圓柱齒輪的旋轉精衝模具及精衝方法，通過壓板鐓粗坯料，當坯料在壓邊力的作用下發生徑向流動時，壓緊槽的槽壁阻礙其徑向流動，由於此時坯料緊壓壓緊槽的槽壁，故槽壁以反作用力對坯料施加徑向力，增強了普通旋轉精衝斜齒圓柱齒輪成形過程中的三向壓應力，從而改善精衝過程中靜水壓應力的分布狀態，有效控制了精衝過程中發生剪切塑性變形區域的拉應力過早出現，從而抑制裂紋提前產生並擴展，減小甚至消除精衝件的撕裂帶，提高精衝件質量。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例的旋轉精衝模具的裝配示意圖；

其中：1-凸模；2-壓板；3-凹模；4-反頂杆；5-坯料；6-壓板槽；7-坯料槽；8-壓緊槽；9-凸圈；10-頂料杆。

具體實施方式

為更好地理解本發明，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。

如圖1所示，一種用於斜齒圓柱齒輪的旋轉精衝模具，包括凸模1、凹模3和反頂杆4，凸、凹模上下中心對正設置，反頂杆與凹模相配置，還包括壓板2，壓板與凹模頂部設有的壓板槽6相配置，壓板槽底面上設有內凹的坯料槽7，坯料槽與坯料間隙配合安設，壓板底部設有內凹的壓緊槽8，壓緊槽與坯料槽的輪廓線均與坯料5的輪廓線一致，壓緊槽底面上沿周向設有環形的凸圈9，凸圈的截面為三角形。

壓板對應於壓緊槽的位置上均勻間隔設有數個貫通的頂料孔，頂料孔與頂料杆10相配置，頂料杆可沿頂料孔上下滑動。

採用上述旋轉精衝模具進行斜齒圓柱齒輪的旋轉精衝包括如下步驟：

S1)模具安裝，首先將坯料置於凹模頂部的坯料槽內間隙配合定位，單邊間隙值為Δx，再將壓板置於壓板槽內，坯料上部置於壓緊槽內，然後將凸模相對凹模上下中心對正設置；

S2)坯料鐓粗，壓板下行壓住坯料，並在壓邊力的作用下，將坯料8鐓粗，鐓粗量Δh根據如下公式確定：

d1≥d+2Δx，其中，h為坯料厚度，h1為鐓粗後的坯料厚度，d為坯料直徑，d1為鐓粗後坯料直徑；

鐓粗後的坯料緊壓壓板，壓板的底面與壓板槽的底面存在間隙，利用壓緊槽槽壁的反作用力給鐓粗後的坯料施加徑向力，壓板上的凸圈壓入坯料；

S3)旋轉精衝，保持壓板的壓邊力，反頂杆以反頂力壓緊鐓粗後的坯料，凸模在衝裁力的作用下將鐓粗後的坯料衝進凹模，直至斜齒圓柱齒輪成形完成；

S4)廢料頂出，開模後，將頂料杆沿頂料孔下滑將廢料頂出，完成整個精衝過程。

實施例一

現採用旋轉精衝成形工藝進行製作直徑為40mm、厚度為3.6mm的斜齒圓柱齒輪，選用的坯料使直徑為d＝56mm、厚度為h＝4mm的圓板，設定單邊間隙值為Δx≤0.1mm，取Δh＝0.4mm。

首先將坯料放置在凹模上的定位槽中，壓板下行壓住坯料，並在壓邊力的作用下，將坯料向下鐓粗0.4mm。鐓粗後的坯料緊壓槽壁，利用槽壁的反作用力給鐓粗後的坯料施加徑向力，與此同時，壓板的凸圈壓入坯料，阻止在凸模衝裁過程中材料向凹模方向流動。壓板的下端面不能接觸到凹模的上端面，確保壓邊力完全施加於坯料上。保持壓板的壓邊力，與此同時反頂杆以反頂力壓緊鐓粗後的坯料，凸模在衝裁力的作用下將鐓粗後的坯料衝進凹模，直至斜齒圓柱齒輪成形完成。最後在開模時，利用在壓板上設置的頂料杆將廢料頂出，完成整個精衝的過程。