新四季網

齒輪的成形方法

2023-06-03 01:59:26 1

專利名稱:齒輪的成形方法
技術領域:
本發明涉及一種齒輪的成形方法,特別是涉及一種全程連續冷間鍛造的齒輪的成 形方法。
背景技術:
請參照圖IA所示的現有技術的齒輪熱鍛成型方法的流程示意圖。公知的一般傳 統齒輪成形方式大多利用熱鍛方式成形,其製造流程大致為先將所取得的如棒材之類的胚 料加熱到再結晶溫度以上,再以熱鍛鍛粗至所需要的胚料長度,之後再經由噴砂及機械加 工等步驟來形成齒輪。然而上述熱鍛成形的主要缺點在於其成形過程中是採用將胚料(如 棒材等)加熱到再結晶溫度以上,往往造成該齒輪成形後會有氧化皮的脫落及造成表面脫 碳,使最終製成的齒輪的尺寸精度與表面粗糙度不易控制,甚至超過所設計的鍛胚製造公 差,造成精度不佳,無法應用於較微小齒輪的製造。公知的一般傳統齒輪成形方式,近年已逐漸針對需要較高精度尺寸要求的部分而 在終段採用冷鍛精整方式,以確保齒輪成形的精度,然而採用熱冷鍛複合方式雖可提高小 齒輪精度,但仍需要先行處理熱鍛所造成的氧化皮及表面脫碳層部分,增加後續的再加工 與時間上的耗費。另外請參照圖IB所示的現有技術的齒輪冷熱鍛成型方法的流程示意圖。其是先 將所取得的如棒材之類的胚料加熱到再結晶溫度以上,再以熱鍛鍛粗至所需要的胚料長 度,之後再經由修整、冷鍛整形及壓印加工等步驟來形成齒輪。公知的一般傳統齒輪成形方 式是利用單道次冷鍛方式成形,對於所要開發的微小齒輪(其模數在1以下且齒數為13 20齒左右),易因瞬間冷間成形的加工硬化而產生極大的變形抵抗負荷,造成微小齒輪不 易成形,甚至導致衝頭斷裂。

發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種連續式全程冷間鍛造成形方法,其利用多道工 步的體積分配設計,分段降低負荷以完成齒輪成形鍛造。本發明為解決上述問題所提出的齒輪成形方法包含如下步驟對一胚料進行後向 擠制,以形成具有一盲孔的鍛胚,該鍛胚具有適當的軸向長度及徑向尺寸;進行精密衝切, 以去除鍛胚的盲孔所餘的實心胚料部分而形成通孔;以及基於通孔進行鍛胚外輪廓齒型的 衝鍛作業的定位,並衝鍛形成齒輪。上述的齒輪成形方法中,在應用成型模具對一胚料進行後向擠制的步驟之前,可 預先在垂直於胚料軸向的端面衝制定位孔。上述的齒輪成形方法中,可在進行精密衝切步驟的同時或之後修整該鍛胚的通 孔,以形成較佳的真圓度及表面粗糙度的高精度內孔。上述的齒輪成形方法中,其盲孔所餘實心胚料部分的厚度小於或等於進行精密衝 切時可直接切削下料的厚度。
上述的齒輪成形方法中,其齒輪為微型齒輪,並且為正齒輪,且上述的齒輪成形方 法的全步驟為連續全程冷鍛方式。本發明的特點在於,本發明的製造方法是利用連續式冷間鍛造成形方法,主要利 用精微水平鍛造機臺的連續操作來進行短時間內極大量的齒輪生產,其為此製造技術的一 大優點,其原理為將原本一單道次的冷間鍛粗成形,因過大的負荷而造成模具損壞(大多 為衝頭斷裂),而本發明先行在齒輪最終成形前(第六道工步)利用前面五道工步的體積分 配的設計,使得負荷能夠分段降低,並且在一定的機臺設備規格內(大多為六道次以內)完 成該齒輪的成形鍛造。如前所述,本發明的製造方法因其負荷經由多道次的降低,使得模具的成形負荷 減少許多,除可避免模具損壞之外,還同時增加了該模具可進行大批量生產的次數(模具 壽命相對提高),可大幅降低生產成本,提高其產能效益。本發明的製造方法摒除了公知的齒輪熱鍛法,一般熱鍛法由於其精度受其氧化皮 層與表面脫碳層的影響,往往在後段高精度切削中耗費許多人工,若依據本發明所提的制 造方法,不僅可減少加工成本,還可減少材料上的浪費。本發明的製造方法摒除了公知的齒輪熱冷複合鍛法,由於一般熱鍛法的精度不 佳,所以現已有採用冷鍛精整方式代替傳統高精度切削的後加工,然而,若採用本發明所提 出的製造方法,可減少熱冷間鍛造所需要的換模時間,並可由單一冷間鍛造成形法完成,可 大幅減少加工時間與成本。本發明是先行針對內孔以一定精度成形,再以內孔為基準,利用衝壓成形外輪廓, 使齒輪在裝配時的內孔精度與組裝時的外形精度可達到所要求的公差精度內,提高齒輪的 傳動效率。本發明利用精微齒輪連續冷間成形方式(Micro-gear progressive cold forming method),其具有諸多有益特點精度高,可避免熱鍛所產生的尺寸誤差;全程冷鍛方式可 減少熱鍛至冷鍛過程中的繁雜的加工與合模操作;利用多道次的成形負荷分配,可突破冷 鍛微小齒輪不易成形的瓶頸;因全程採用冷間鍛造成形,其材料易同時因應變情況而使得 機械強度更高,使齒輪的使用壽命提高許多。


圖IA示出現有技術的齒輪熱鍛成型方法的流程示意圖;圖IB示出現有技術的齒輪冷熱鍛成型方法的流程示意圖;圖2示出本發明實施例的齒輪連續冷間鍛造成形的流程示意圖;圖3A示出本發明實施例的取得胚料步驟的結構示意圖;圖3B 圖3C示出本發明實施例的衝雙邊定位孔步驟的結構示意圖;圖3D示出本發明實施例的對一胚料進行後向擠制步驟形成一鍛胚的結構示意 圖;圖3E示出本發明實施例的進行精密衝切步驟的結構示意圖;圖3F示出本發明實施例的修整該通孔以形成一高精度內孔的結構示意圖;圖3G示出本發明實施例的進行該鍛胚外輪廓齒型的衝鍛作業的結構示意圖;以 及
圖3H示出圖3G的正面剖視圖。
其中,附圖標記說明如下
10胚料10'鍛胚
11定位孔12盲孔
13通孔14高精度內孔
15外輪廓齒型20齒輪
t軸向長度d徑向尺寸
b 齒面寬度
具體實施例方式現配合附圖將本發明優選實施例詳細說明如下。首先請參照圖2所示的本發明實施例的齒輪連續冷間鍛造成形的流程示意圖。其 中齒輪成型的步驟包含取得胚料10,一般鍛造齒輪所使用的胚料10為一棒狀金屬材料,如碳鋼,由該棒 狀金屬材料剪取適當的長度作為待加工的胚料10(步驟S100),請同時參照圖3A所示的本 發明實施例的取得胚料步驟的結構示意圖。在垂直於該胚料10軸向的兩個端面衝雙邊定位孔11 (步驟Sl 10),以將胚料正確 定位在加工設備的成型模具中,請同時參照圖3B 圖3C,其所示為本發明實施例的衝雙邊 定位孔步驟的結構示意圖。於本實施例中,該胚料10的兩個端面均衝制定位孔11,但本發 明的應用並不以此為限,也可僅於該胚料10的一端面衝制定位孔11。應用成型模具(圖中未示出)對該胚料10進行後向擠制,以形成具有一盲孔12 的鍛胚10',進行後向擠制加工時,該胚料10的前向受成型模具的限制而無法向前流動, 而該胚料10的後向具有一開放的空間,該胚料10可由此向後流動而形成一具有適當的軸 向長度t的鍛胚10',另一方面,也因為成型模具的限制,鍛胚10'在徑向尺寸d上可獲得 適當的變形度(步驟S120),優選地,該鍛胚10'的徑向尺寸d與軸向長度t之間存在下列 關係t < d < 3t,請同時參照圖3D所示的本發明實施例的對一胚料進行後向擠制步驟形 成一鍛胚10'的結構示意圖。進行精密衝切,應用衝切模具去除該鍛胚10'的該盲孔12所餘留的實心胚料部 分而形成一通孔13(步驟S130),請同時參照圖3E所示的本發明實施例的進行精密衝切步 驟的結構示意圖。優選地,於進行精密衝切步驟的同時或之後,可應用更精密的衝切模具修整該鍛 胚10'的通孔13,以形成較佳的真圓度及表面粗糙度的高精度內孔14(步驟S140),請同時 參照圖3F所示的本發明實施例的修整該通孔以形成一高精度內孔的結構示意圖。基於該通孔13或高精度內孔14進行該鍛胚10'的外輪廓齒型15的衝鍛成形 的定位,並進行衝鍛作業,該鍛胚10'因衝鍛模具的擠壓而徑向流動並充滿衝鍛模具的模 穴,而形成齒輪20的外輪廓齒形15,以確保最終外輪廓齒形15與該通孔13或高精度內孔 14的相對精度,使齒輪在裝配時的內孔精度與組裝時的外形精度可達到所要求的公差精度 範圍(步驟S150),進行衝鍛步驟時,鍛胚10'因衝鍛模具的擠壓而徑向流動,使得該鍛胚 10'的軸向長度t大於齒輪20成形後的齒面寬度b,且該鍛胚10'的徑向尺寸d小於齒輪20的齒冠圓直徑,請參照圖3G所示的本發明實施例的進行該胚料外輪廓齒型的衝鍛作業 的結構示意圖、以及圖3H所示的圖3G的正面剖視圖。優選地,本發明齒輪的成形方法適用於模數小於或等於1,齒數約介於12至20齒 之間的微型齒輪,優選地,前述的微型齒輪為正齒輪。通過本發明齒輪的成形方法的前五個步驟(步驟SlOO 步驟S140)的預胚成形 過程,可減少其在第六步驟(步驟S150)齒輪衝鍛成形的成形負荷,以便替代現有技術中的 熱鍛加熱過程,減少加工硬化現象的產生。由上述實施例的說明可知,在齒輪成形過程中均 無需加熱設備的加熱,現今雖已有部分齒輪採用冷熱鍛的方式成形,然而該冷熱鍛成形法 在生產過程中仍需要加熱設備,且冷鍛精整的效果仍受制於熱鍛精度的優劣;反觀本實施 例的製造方法,與傳統的齒輪成形的差異點在於傳統的齒輪成形大多先進行鍛粗成形,再 由機械加工或是冷鍛成形修整,本發明的一特點在於適當地採用後向擠製成形技術,其用 意有兩方面第一,利用後向擠制方式成形所需的鍛胚長度,而非利用鍛粗方式;第二,利 用後向擠制方式,使盲孔實心部分減少至在第四步驟(步驟S130)可直接衝切下料的厚度, 以便於第五步驟(步驟S140)的內孔精整,以提高整體齒輪內孔精度,還有助於第六步驟 (步驟S150)最終衝鍛時的定位精度。綜上所述,以上僅記載了本發明為解決其技術問題所採用的技術手段的實施方式 或實施例而已,而並非用來限定本發明專利實施的範圍。即凡是與本發明權利要求書的內 容相符,或依據本發明權利要求書所做的等效變化與修飾,均為本發明的權利要求書所涵益。
權利要求
一種齒輪的成形方法,其包含下列步驟應用成型模具對一胚料進行後向擠制,以形成具有一盲孔的鍛胚,該鍛胚形成適當的軸向長度及徑向尺寸;進行精密衝切,以去除該鍛胚的該盲孔所餘的實心胚料部分而形成一通孔;以及依據該通孔進行定位,以進行該胚料外輪廓齒型的衝鍛作業,形成該齒輪。
2.如權利要求1所述的成形方法,其中在應用成型模具對一胚料進行後向擠制的步驟 之前,還包含在垂直於該胚料的軸向的端面衝制定位孔的步驟。
3.如權利要求1所述的成形方法,其中該盲孔所餘的實心胚料部分的厚度小於或等於 進行精密衝切步驟可直接切削下料的厚度。
4.如權利要求1所述的成形方法,其中在進行精密衝切步驟的同時或之後,還包含修 整該通孔以形成一高精度內孔的步驟。
5.如權利要求1所述的成形方法,其中該鍛胚的徑向尺寸大於或等於該鍛胚的軸向長 度且小於或等於3倍的該鍛胚的軸向長度。
6.如權利要求1所述的成形方法,其中該齒輪為微型齒輪。
7.如權利要求6所述的成形方法,其中該微型齒輪為正齒輪。
8.如權利要求7所述的成形方法,其中該正齒輪的模數小於或等於1。
9.如權利要求1所述的成形方法,其中該成形方法為連續全程冷鍛的方式。
10.一種如權利要求1所述的成形方法所製成的齒輪,其中該齒輪為一微型齒輪。
11.如權利要求10所述的齒輪,其中該微型齒輪為一正齒輪。
12.如權利要求11所述的齒輪,其中該正齒輪的模數小於或等於1。
全文摘要
本發明揭示一種齒輪的成形方法,該成形方法包含如下步驟首先取得一胚料,其後應用成型模具對胚料進行後向擠制,以形成一內孔,並同時形成適當的胚料軸向長度,隨後進行精密衝切,以去除胚料的內孔在軸線方向上所餘的實心胚料部分而形成通孔,接著修整該通孔以形成高精度內孔;以及基於該高精度內孔進行定位,以進行胚料外輪廓齒型的衝壓作業而形成齒輪。採用本發明,可減少熱冷間鍛造所需要的換模時間,並可由單一冷間鍛造成形法完成,可大幅減少加工時間與成本。
文檔編號F16H55/08GK101907159SQ200910141400
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月4日 優先權日2009年6月4日
發明者林俞廷, 林志浩, 鄭淙仁 申請人:財團法人金屬工業研究發展中心

同类文章

一種新型多功能組合攝影箱的製作方法

一種新型多功能組合攝影箱的製作方法【專利摘要】本實用新型公開了一種新型多功能組合攝影箱,包括敞開式箱體和前攝影蓋,在箱體頂部設有移動式光源盒,在箱體底部設有LED脫影板,LED脫影板放置在底板上;移動式光源盒包括上蓋,上蓋內設有光源,上蓋部設有磨沙透光片,磨沙透光片將光源封閉在上蓋內;所述LED脫影

壓縮模式圖樣重疊檢測方法與裝置與流程

本發明涉及通信領域,特別涉及一種壓縮模式圖樣重疊檢測方法與裝置。背景技術:在寬帶碼分多址(WCDMA,WidebandCodeDivisionMultipleAccess)系統頻分復用(FDD,FrequencyDivisionDuplex)模式下,為了進行異頻硬切換、FDD到時分復用(TDD,Ti

個性化檯曆的製作方法

專利名稱::個性化檯曆的製作方法技術領域::本實用新型涉及一種檯曆,尤其涉及一種既顯示月曆、又能插入照片的個性化檯曆,屬於生活文化藝術用品領域。背景技術::公知的立式檯曆每頁皆由月曆和畫面兩部分構成,這兩部分都是事先印刷好,固定而不能更換的。畫面或為風景,或為模特、明星。功能單一局限性較大。特別是畫

一種實現縮放的視頻解碼方法

專利名稱:一種實現縮放的視頻解碼方法技術領域:本發明涉及視頻信號處理領域,特別是一種實現縮放的視頻解碼方法。背景技術: Mpeg標準是由運動圖像專家組(Moving Picture Expert Group,MPEG)開發的用於視頻和音頻壓縮的一系列演進的標準。按照Mpeg標準,視頻圖像壓縮編碼後包

基於加熱模壓的纖維增強PBT複合材料成型工藝的製作方法

本發明涉及一種基於加熱模壓的纖維增強pbt複合材料成型工藝。背景技術:熱塑性複合材料與傳統熱固性複合材料相比其具有較好的韌性和抗衝擊性能,此外其還具有可回收利用等優點。熱塑性塑料在液態時流動能力差,使得其與纖維結合浸潤困難。環狀對苯二甲酸丁二醇酯(cbt)是一種環狀預聚物,該材料力學性能差不適合做纖

一種pe滾塑儲槽的製作方法

專利名稱:一種pe滾塑儲槽的製作方法技術領域:一種PE滾塑儲槽一、 技術領域 本實用新型涉及一種PE滾塑儲槽,主要用於化工、染料、醫藥、農藥、冶金、稀土、機械、電子、電力、環保、紡織、釀造、釀造、食品、給水、排水等行業儲存液體使用。二、 背景技術 目前,化工液體耐腐蝕貯運設備,普遍使用傳統的玻璃鋼容

釘的製作方法

專利名稱:釘的製作方法技術領域:本實用新型涉及一種釘,尤其涉及一種可提供方便拔除的鐵(鋼)釘。背景技術:考慮到廢木材回收後再加工利用作業的方便性與安全性,根據環保規定,廢木材的回收是必須將釘於廢木材上的鐵(鋼)釘拔除。如圖1、圖2所示,目前用以釘入木材的鐵(鋼)釘10主要是在一釘體11的一端形成一尖

直流氧噴裝置的製作方法

專利名稱:直流氧噴裝置的製作方法技術領域:本實用新型涉及ー種醫療器械,具體地說是ー種直流氧噴裝置。背景技術:臨床上的放療過程極易造成患者的局部皮膚損傷和炎症,被稱為「放射性皮炎」。目前對於放射性皮炎的主要治療措施是塗抹藥膏,而放射性皮炎患者多伴有局部疼痛,對於止痛,多是通過ロ服或靜脈注射進行止痛治療

新型熱網閥門操作手輪的製作方法

專利名稱:新型熱網閥門操作手輪的製作方法技術領域:新型熱網閥門操作手輪技術領域:本實用新型涉及一種新型熱網閥門操作手輪,屬於機械領域。背景技術::閥門作為流體控制裝置應用廣泛,手輪傳動的閥門使用比例佔90%以上。國家標準中提及手輪所起作用為傳動功能,不作為閥門的運輸、起吊裝置,不承受軸向力。現有閥門

用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置的製作方法

專利名稱:用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置的製作方法背景技術:1-本發明所屬領域本發明涉及一種用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置,其中的管狀容器被放在循環於配送鏈上的文檔匣或託架裝置中。本發明特別適用於,然而並非僅僅專用於,對引入自動分析系統的血液樣本試管之類的自動識別。本發明還涉及專為實現讀