[發明專利]一種齒輪軸向滾軋變齒厚模具

有效

• 申請號: 201710857277.X
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107626863B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 羅遠新;馬自勇;彭波;王勇勤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B21H5/02
• 分類號: B21H5/02;B21B27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種齒輪軸向滾軋變齒厚模具，主要消除常規模具導致的齒面痕跡和齒坯金屬難以流動等問題。該模具結構包括：一個切入段(100)，該部分齒高線性增大、而壓力角逐漸減小，用于在齒坯上滾壓出齒槽和包絡出齒廓；一個臨靠切入段(100)的校準段(200)，該校準段的齒全高和壓力角均不發生變化，主要是對已成形齒廓進行精整以得到精確的齒形；另一個是與校準段(200)相鄰的退出段(300)，該退出部分的齒高和齒厚逐漸減小，以避免軋輪輪齒脫離齒坯時劃傷齒面。本發明不但能消除齒面劃痕，而且也能使齒坯金屬更易流向成形齒的頂部，降低徑向成形力和主軸撓度變形，進而減小齒向偏差。

技術領域

本發明屬于齒輪成形的技術領域，涉及一種齒輪軸向滾軋成形模具，該滾軋模具用于制造傳動系統中的齒輪。

背景技術

滾軋成形是一種先進的齒輪近凈成形工藝，它結合了金屬鍛造和軋制成形的優勢。該工藝具有漸進成形的特點，所需成形力相對較小，而且一對軋輪可軋制模數相同、齒數和變位系數不同的齒輪，具有一定的柔性制造能力。

模具是滾軋設備中最重要的部件之一，其形狀復雜、制造困難、力學性能要求高；且它的制造精度和力學性能直接影響了被成形工件的參數和質量。現在無論是花鍵軸向滾軋，還是齒輪軸向滾軋，其模具都是在標準齒輪一端切削一定錐度而制成，如圖1所示。該類模具存在兩個缺陷：一個是成形過程中金屬難以流動。滾軋成形過程中的齒坯金屬流動如圖2所示，在第i個滾軋周期中，齒坯主要發生徑向變形，且①處的金屬流動至②處的阻礙作用很大，進而導致徑向軋制力和成形齒輪齒向偏差的增大。另一個缺陷是成形的齒面存在一定傾角的劃痕，如圖3所示。這兩個缺陷難以利用工藝參數調整來消除，只能通過軋輪結構的設計來克服，因此，先前的常規軋輪結構不適用于高質量齒輪滾軋成形。

發明內容

本發明旨在消除在常規滾軋模具中發現的前述缺陷。因此，本發明提供一種用于齒輪滾軋成形的變齒厚模具，這種滾軋模具可以在消除成形齒面劃痕的同時，減小齒坯金屬的流動難度，進而降低徑向成形力和齒向偏差，并且增強滾軋模具的耐用性。

本發明是這樣實現的：本發明所提出的齒輪軸向滾軋變齒厚模具的結構如圖4所示。該模具具有：一個切入段100，包括齒高線性增大、齒厚逐步增大、而壓力角逐漸減小的輪齒，用于在齒坯上滾壓出齒槽和包絡出齒廓；一個臨靠切入段100的校準段200，該校準段的齒全高和壓力角均不發生變化，主要是對已成形齒廓進行精整以得到精確的齒形；另一個是與校準段200相鄰的退出段300，該退出部分的齒高和齒厚逐漸減小，以避免軋輪輪齒脫離齒坯時劃傷齒面。

如前所述用于齒輪制造的軸向滾軋變齒厚模具，其中所述切入段100的錐角設定范圍為3°～9°，齒廓的壓力角由切入段100右端面a-a上的30°～35°逐漸減小到切入段100和校準段200結合面b-b上的α，同時變位系數也由切入段100右端面a-a上的-0.3增大到切入段100和校準段200結合面b-b上的1。

如前所述用于齒輪制造的軸向滾軋變齒厚模具，其中所述校準段200的齒廓變位系數為1，壓力角為修正值α，而齒全高按下式進行確定：

式中，m為模數；

z₁為模具的齒數；

h*為齒頂高系數，此處h*＝1.25；

x_i為變位系數；

Δy為齒頂高降低系數；

r₀為齒坯初始半徑；

a為軸向滾軋成形的中心距；

h_i為成形齒高的增長量，由等體積原理求得。