[發(fā)明專(zhuān)利]一種錐齒輪的精密塑性成形方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910302584.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109926533B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李振紅;查光成;黃英娜;趙偉;謝斌;袁天宇;王瑤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): B21J5/02
• 分類(lèi)號(hào): B21J5/02;B21J5/08;B21K1/30
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開(kāi)了一種錐齒輪的精密塑性成形方法，屬于金屬塑性成形技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括如下步驟：獲取錐齒輪精鍛件的表征參數(shù)；通過(guò)所述表征參數(shù)獲得錐齒輪精鍛件的大端和小端的波浪線(xiàn)參數(shù)；根據(jù)所述波浪線(xiàn)參數(shù)進(jìn)行預(yù)鍛模具的制造；將圓柱體坯料放入所述預(yù)鍛模具中進(jìn)行閉式模鍛獲得預(yù)成形件；將所述預(yù)成形件置入終鍛模具中進(jìn)行齒形部位的閉塞鐓擠成形，得到具有完整齒形的錐齒輪精鍛件。本發(fā)明提高了金屬充填能力，減少了金屬充填載荷需求，降低了模具受力，提高了模具壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬塑性成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種錐齒輪的精密塑性成形方法。

背景技術(shù)

錐齒輪可以實(shí)現(xiàn)軸線(xiàn)相交的傳動(dòng)，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械、機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的制造方法是采用棒料制坯或模鍛制坯，然后用仿形銑削法、展成刨齒法等進(jìn)行齒形的切削加工。采用切削加工進(jìn)行錐齒輪的生產(chǎn)，需要逐齒成形，不僅生產(chǎn)效率低，材料利用率低；而且切削加工使得軋制獲得的棒坯或者模鍛坯料的金屬流線(xiàn)被切斷，降低了錐齒輪的抗疲勞強(qiáng)度和使用壽命。

而塑性成形方法是通過(guò)壓力機(jī)迫使金屬在模具內(nèi)流動(dòng)獲取高精度齒形，采用精密鍛造工藝獲得的錐齒輪，不僅能充分利用材料，生產(chǎn)效率高，而且避免了切削加工對(duì)金屬纖維的切斷，金屬流線(xiàn)沿齒廓分布，相對(duì)于切削加工生產(chǎn)的錐齒輪抗疲勞強(qiáng)度有著較大提升。因此，錐齒輪的精密塑性成形方法得到了廣泛應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外較多運(yùn)用的是閉塞鍛造工藝。

在用閉塞鍛造工藝生產(chǎn)錐齒輪時(shí)，金屬在凸模和凹模組成的封閉型腔內(nèi)流動(dòng)。由于錐齒輪的形狀在徑向和軸向均有較大變化，采用圓柱形坯料直接終鍛成形經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致金屬向模腔各部位流動(dòng)不均勻，使得齒形充填不完整。加大壓力機(jī)載荷可以提高齒形充填，但會(huì)導(dǎo)致金屬變形超出極限，鍛件沿齒向會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂，模具受力也隨之增大，壽命急劇降低。

增加預(yù)成形件可以將圓柱坯料預(yù)先成形為接近于終鍛件的形狀，在將預(yù)成形件放入終鍛模具進(jìn)行成形時(shí)金屬流動(dòng)距離短、變形均勻、充填飽滿(mǎn)，能有效提高錐齒輪鍛件產(chǎn)品質(zhì)量，提高模具壽命。雖然增加了一副模具和設(shè)備，但能獲取高精度的錐齒輪鍛件，齒面僅需磨削即可應(yīng)用，因此是有效的一種成形工藝。

但預(yù)成形件形狀的設(shè)計(jì)是上述工藝的難點(diǎn)。對(duì)于預(yù)成形件的形狀，既要保證由圓柱體坯料成形為預(yù)成形件的可行性，又要保證預(yù)成形件放入終鍛模具時(shí)的充填能力。因此要求預(yù)成形件形狀較簡(jiǎn)單同時(shí)又要接近于終鍛件。對(duì)于錐齒輪零件，沿徑向齒形的截面不斷變化，繞軸向有周期的齒頂、齒根起伏，產(chǎn)品形狀復(fù)雜。其預(yù)成形件的設(shè)計(jì)目前靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，沒(méi)有系統(tǒng)完善的設(shè)計(jì)方法。

公開(kāi)號(hào)CN102563010B的發(fā)明給出了內(nèi)孔具有對(duì)稱(chēng)內(nèi)圓頭平鍵槽結(jié)構(gòu)的傘齒輪的精鍛方法和模具沖頭，提出了預(yù)成形后精鍛的工藝，其預(yù)成形件直接設(shè)計(jì)為齒形毛坯，后續(xù)通過(guò)粗成形、拋丸和精成形提高齒形精度。該方法對(duì)于金屬的流動(dòng)充填、模具受力情況的改善沒(méi)有作用，只是通過(guò)在預(yù)成形件上增加了鍵槽定位坑，以便于在精成形時(shí)坯料的精確定位。

公開(kāi)號(hào)為CN107252829A的發(fā)明給出了一種錐齒輪軸的精密近凈成形工藝及裝置，給出了根據(jù)錐齒輪軸的齒錐角和軸臺(tái)階的形狀初步預(yù)成形錐毛坯。其錐毛坯錐形部位按錐齒輪軸的齒錐角而定，未考慮錐齒輪大端和小端截面的不同對(duì)成形時(shí)金屬流動(dòng)的影響，導(dǎo)致金屬在徑向上會(huì)有較多流動(dòng)，增大了模具受力和模具的磨損。在該發(fā)明中是通過(guò)設(shè)置透氣分流孔控制金屬向內(nèi)、外的流動(dòng)，透氣分流孔的直徑依據(jù)經(jīng)驗(yàn)而得。過(guò)大會(huì)導(dǎo)致錐齒輪充填不滿(mǎn)，過(guò)小會(huì)導(dǎo)致模具開(kāi)裂。預(yù)成形毛坯也未考慮錐齒輪精鍛件繞軸向有周期的起伏特征。

舒其復(fù)、池成忠、陳翔、謝文智、伍太賓、陳曉偉等均給出了漸開(kāi)線(xiàn)齒形截面積的計(jì)算公式，可以計(jì)算任意節(jié)錐處的輪齒面積，提出可以作為設(shè)計(jì)預(yù)鍛毛坯形狀的基礎(chǔ)。但該公式是垂直于節(jié)錐方向建立而不是垂直于齒輪的徑向，公式復(fù)雜、應(yīng)用不便，而且只是齒形部位的截面積，未考慮除了輪齒之外的齒輪形狀。

發(fā)明內(nèi)容