[發明專利]一種變速箱同步器齒套零件冷精鍛成形工藝及其成形裝置

有效

• 申請號: 202011459376.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112743027B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 張瑩;孫彥;陳志英;李禧;李英杰;姚碩;鄭學文;王軒
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;B21J5/00;B21J5/02;B21J5/08;B23P15/14
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

本發明涉及一種變速箱同步器齒套零件冷精鍛成形工藝及其專用裝置，該成形裝置包括復合擠模具、沖底模具和鐓擠內齒模具；鐓擠內齒模具由上至下依次包括鐓擠內齒上凸模墊板、鐓擠內齒上凸模、鐓擠內齒凹模、鐓擠內齒下凸模和鐓擠內齒頂桿；鐓擠內齒上凸模為套筒結構，套筒內設置彈簧和芯棒，彈簧連接鐓擠內齒上凸模套筒與芯棒；芯棒的下端設有芯棒定位凸臺，鐓擠內齒下凸模的上端設有與芯棒定位凸臺相應的凹槽；采用該成形裝置進行變速箱同步器齒套零件冷精鍛成形工藝是先采用復合擠、沖底得到空心坯料，再對空心坯料進行冷擠壓成形具有尖角齒端的內齒，制得主要由兩端的尖角齒端和與尖角齒端相連的倒錐段組成內齒的變速箱同步器齒套。

技術領域

本發明屬于金屬材料精密塑性加工技術領域，涉及一種變速箱同步器齒套零件冷精鍛成形工藝及其專用裝置，尤其是涉及一種內齒帶有尖角齒端的變速箱同步器齒套零件冷精鍛成形工藝及其專用裝置。

背景技術

同步器齒套是變速箱換擋過程中用于齒輪接合的部分，經常在高轉速、高負載以及轉速和負荷不斷交變的情況下工作，汽車換擋時同步器齒套的尖角齒端與結合齒齒端接觸，順利滑入后實現換擋，齒套的尖角齒端的結構和形狀精度直接影響到換擋的穩定性和安全性，具有高強度、高耐磨性和高精度的要求。

如圖1所示，同步器齒套為圓形薄壁件，內孔直徑較大，內孔壁結構上下對稱，外圓柱面帶有槽口截面為長方形的環形凹槽2和一直角臺階3，內孔壁均布有內齒和滑塊槽4，內齒兩端帶有尖角齒端1和倒錐段6，滑塊槽的槽與槽之間的內齒中部帶有梯形凹槽5。

同步器齒套零件結構復雜，精度和成形件力學性能要求高，傳統成形工藝尤其是內齒的尖角齒端部分多為機加工，齒套零件作為薄壁件機加工過程中會產生各種形式的變形，難以精準控制尺寸，影響成形精度；利用刀具加工尖角齒端，刀刃參數和刀軸角度對成形精度也有很大影響，人工調刀對技術人員要求過高且費時，數控倒角機又受限于設備可允許的成形角度，且機加工的尖角齒端會破壞成形件的金屬流線，影響最終零件的力學性能；如專利申請CN107695625A公開了一種帶倒錐的內花鍵鎖環冷精鍛成形工藝，該工藝的主體是通過一次冷閉塞成形，同步完成端面棘齒和內花鍵加工，具體工序為：備料、冷鐓粗、鍛盲孔、沖連皮、碾壓成環、退火處理、表面處理、對環形坯料相關部位車削加工、磷化處理、冷精鍛和精加工。與傳統機加工方式相比，該工藝在具體成形步驟中采用冷閉塞成形作業，但是，在制坯時仍選用輾環、車削等傳統機加工方式以獲得與模具相配合的冷精鍛毛坯，材料利用率低，一定程度上破壞了金屬流線，影響制品的成形精度，工序較為繁瑣；另外，專利申請CN104526017A也公開了一種利用數控倒角機加工齒套異形齒梅角的方法，該方法的主體是利用普通數控倒角機代替昂貴的四軸或五軸數控倒角機實現不對稱梅角同步器齒套的加工。但該方法要求梅角角度在倒角機設備可加工范圍之內，且需要定制刀具，工序繁瑣，應用范圍受限，且經過機加工進行尖角齒端成形后的產品金屬流線被破壞，強度、耐磨性等力學性能會降低。

現有技術中，專利申請CN103016560A還公開了一種同步器接合套的制造方法，該接合套內、外周均布有花鍵，且花鍵兩端帶有倒角，該工藝是通過粉末冶金工藝使粉末混合物成形，成形精度較高，但粉末冶金工藝特點會導致產品組織密度差，進而影響產品性能，最終接合套產品強度、耐磨性較低，表面光潔度差。

因此，開發出一種材料利用率高、產品力學性能好的同步器齒套尤其是其內齒尖角齒端的冷精鍛成形工藝具有十分重要的的意義。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的之一提供一種變速箱同步器齒套零件冷精鍛成形工藝；該工藝通過冷擠壓成形了一種內齒帶有尖角齒端的同步器齒套，避免了傳統機加工過程材料的浪費和對金屬流線的破壞，成形后產品具有高強度、高耐磨性、高精度以及良好的金屬流線。本發明的另一目的是提供一種用于上述成形工藝的專用裝置，可實現高性能同步器齒套零件的大規模批量生產，同時可根據不同內齒零件尖角齒端角度或對稱性不同適當修改鐓擠內齒上凸模芯棒及上下凸模上對應的齒端型腔形狀及尺寸，實現具有類似尖角齒端內齒零件的成形，如具有其它角度的對稱尖角齒端、非對稱尖角齒端或其它非平面齒端內齒零件的冷精鍛成形。