CN101284299A - 变速箱行星齿轮成形模具 - Google Patents

Abstract

变速箱行星齿轮成形模具，属于轿车自动变速箱行星齿轮的加工模具，克服现有锻造模具的锻造力大，坯料要求苛刻，模具寿命低的问题，以满足汽车自动变速箱行星齿轮成形要求。本发明由上下对称设置的上模和下模构成，上、下冲头端面均为凸台，下冲头凸台上设置分流槽；上、下冲头肩部在挤压最终状态伸入齿形凹模1～2mm。还可设置旋转顶出机构，下冲头在顶出同时可以旋转，可锻造螺旋角更大的螺旋圆柱齿轮。本发明结构简单，易于制造、安装，可根据不同模架和设备实现单个冲头挤压，也可实现两个冲头对向挤压；可以实现大螺旋角齿轮的挤压；成形力小，下料精度要求低。

Description

变速箱行星齿轮成形模具

技术领域

本发明属于轿车自动变速箱行星齿轮的加工模具，特别涉及一种变速箱行星齿轮成形模具。

背景技术

螺旋圆柱行星齿轮用于轿车自动变速箱，是轿车中重要的传力部件。其力学性能直接决定着轿车的安全性和稳定性。传统方法主要采用插齿刀滚切加工，由于该方法为切削加工，金属纤维被切断，使得齿轮的强度降低，使用寿命缩短。近来有人采用挤压方法生产，E.Deoge等提出采用带芯棒的冲头与浮动的凹模结构进行热锻，见E.Doege，R.Bohnsack，Closed die technologies for hot forging，Journal of Materials ProcessingTechnology，Vol.98(2000)165-170；Y.B Park，D.Y Yang，在Finite elementanalysis for precision cold forging of helical gear using recurrent boundary，Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Vol.212(1998)partB：231-240；和J.C CHIO等，在The forging of helical gears(I)：Experimentsand upper-Bound analysis Im.J.Mech.Sci.Vol.40：325-337；提出采用导向型模具结构和锁紧型模具结构进行螺旋齿轮的挤压，所采用的模具，冲头与凹模型腔均设计成螺旋圆柱齿轮形状，下模为齿形模具，将坯料放入齿形凹模后，上模与之合模，然后采用平底冲头挤压坯料，成形齿轮；但是使用这种模具，采用完全闭式锻造，当坯料下料精度较低时，毛坯体积的少量增加就会导致锻造力的急剧上升，增大模具型腔内的压力，使模具寿命大幅度降低，同时因下料精度要求高而增加了下料成本。

发明内容：

本发明提供一种变速箱行星齿轮成形模具，克服现有锻造模具的锻造力大，坯料要求苛刻，模具寿命低的以及锻件出模困难的问题，以满足汽车自动变速箱行星齿轮成形要求。

本发明的一种变速箱行星齿轮成形模具，由上下对称设置的上模和下模构成，上模结构为：上推杆与上冲头接触，依次穿过上模垫块、上料筒，上料筒外套有上凹模预应力圈，上模垫块和上凹模预应力圈外套有上模外套；下模结构为：下推杆与下冲头接触，下冲头依次穿过下模垫块、下料筒、齿形凹模，下料筒和齿形凹模外套有下凹模预应力圈，下模垫块和下凹模预应力圈外套有下模外套；其特征在于：

(1)所述上、下冲头端面均为凸台；下模凸台有分流槽；

(2)所述上、下冲头肩部在挤压最终状态伸入齿形凹模1～2mm，使得上、下冲头与齿形凹模的齿槽部位形成工艺补偿空间，以容纳多余的材料，降低成形力，避免过载。

所述的变速箱行星齿轮成形模具，其特征在于：

(1)所述下模垫块由下模上垫块和下模下垫块构成，下模上垫块和下模下垫块之间置有圆柱齿轮，圆柱齿轮与穿过下模上垫块、下模下垫块和下模外套的齿条啮合；齿条连接固定在压力机上的侧向油缸；

(2)所述下冲头依次套有圆柱齿轮和复位弹簧，下冲头与圆柱齿轮通过导向键连接，下冲头与圆柱齿轮轴向滑动配合；所述下冲头、圆柱齿轮、导向键、齿条构成旋转顶出机构。

使用本发明的模具，锻造工艺流程为：下料→球化退火→表面机加工处理→磷化皂化处理→冷挤压→车削处理。在冷挤压锻造过程中采用本发明的模具。

采用本发明的模具，由于采用冷挤压锻造成形取代了机加工，使得金属流线完整，提高了齿轮的强度和综合机械性能，增加了扭矩的传递能力，提高了齿轮的承载能力和使用寿命，同时提高了生产效率。

与热锻相比，采用本发明的模具，坯料制作过程不需要钻孔，冷精锻锻件表面质量、尺寸精度、锻件机械力学性能均优于热锻件，且冷精锻生产工作环境好；与现有导向型模具结构相比，本发明模具结构更简单，凹模与料筒分开制造，易于制造，安装；与现有锁紧型模具相比上下冲头均不采用平底，有利于材料流动充型；本发明利用上下冲头与齿形凹模型腔在材料最后充型位置形成工艺补偿空间，有效降低成形力，容纳多余材料，降低了对下料精度的要求，降低了下料成本。

本发明模具设置了旋转顶出机构，压力机上的侧向油缸提供的拉、推力通过齿条、齿轮、导向键传递，形成下冲头扭矩，使得下冲头在顶出同时可以旋转，可锻造螺旋角更大的螺旋圆柱齿轮。

本发明模具可根据不同的模架和压力机类型，实现不同的挤压方式。将任意一个冲头固定，即可实现单个冲头挤压，当两个冲头同时运动，即可实现对向挤压。

附图说明

图1为本发明模具整体结构示意图；

图2为图1的A-A截面剖视图；

图3(A)为单个冲头挤压锻造放料状态与合模状态示意图；

图3(B)为单个冲头挤压锻造合模状态与挤压最终状态示意图；

图4(A)为两个冲头对向挤压放料状态与合模状态示意图；

图4(B)为两个冲头对向挤压合模状态与挤压最终状态示意图。

具体实施方式：

如图1所示，本发明模具包括上推杆1、上模垫块2、上模外套3、上凹模预应力圈4、下凹模预应力圈5、下模上垫块6、下模下垫块7、导向键8、下模外套9、下推杆10、下冲头11、圆柱齿轮12、齿条13、复位弹簧14、下料筒15、齿形凹模16、工艺补偿空间18、上料筒19、上冲头20。

单个冲头挤压成形时模具工作过程以及锻件成形过程如图3(A)、图3(B)所示，图3(A)左半部分为放料状态，图3(A)右半部分为合模状态；图3(B)左半部分为合模状态，图3(B)右半部分为挤压最终状态。如图3(A)左半部分所示，当由上推杆1、上模垫块2、上模外套3、上凹模预应力圈4、上料筒19、上冲头20组成的上模具处于上限位置时，坯料17垂直插入齿形凹模16型腔；然后如图3(A)右半部分和图3(B)左半部分所示，上、下模闭合；其后如图3(B)右半部分所示，上冲头20继续下行挤压坯料17，当坯料充满齿形凹模16后，多余的材料流入齿形凹模两端的工艺补偿空间18。此后模具上半部分向上移动开模，下冲头11在下推杆10的上推和齿条13带动圆柱齿轮12的旋转的作用下将锻件旋转顶出。接着下冲头11在齿条13带动圆柱齿轮12的旋转作用和复位弹簧14的作用下复位。

两个冲头对向挤压成形时模具工作过程以及锻件成形过程如图4(A)、图4(B)所示，图4(A)左半部分为放料状态，图4(A)右半部分为合模状态；图4(B)左半部分为合模状态，图4(B)右半部分为挤压最终状态。如图4(A)左半部分所示，当由上推杆1、上模垫块2、上模外套3、上凹模预应力圈4、上料筒19、上冲头20组成的上模具处于上限位置时，坯料17垂直插入齿形凹模16型腔以及下料筒15；然后如图4(A)右半部分和图4(B)左半部分所示，上、下凹模闭合；其后如图4(B)右半部分所示，上冲头20和下冲头11对向挤压坯料17，当坯料充满齿形凹模后，多余的材料流入齿形凹模16两端的工艺补偿空间18。此后模具上半部分向上移动开模，下冲头11在下推杆10的上推和齿条13带动圆柱齿轮12的旋转的作用下将锻件旋转顶出。接着下冲头11在齿条13带动圆柱齿轮12的旋转作用和复位弹簧14的作用下复位。

Claims (2)

1.一种变速箱行星齿轮成形模具，由上下对称设置的上模和下模构成，上模结构为：上推杆与上冲头接触，依次穿过上模垫块、上料筒，上料筒外套有上凹模预应力圈，上模垫块和上凹模预应力圈外套有上模外套；下模结构为：下推杆与下冲头接触，下冲头依次穿过下模垫块、下料筒、齿形凹模，下料筒和齿形凹模外套有下凹模预应力圈，下模垫块和下凹模预应力圈外套有下模外套；其特征在于：

(1)所述上、下冲头端面均为凸台；下模凸台有分流槽；

(2)所述上、下冲头肩部在挤压最终状态伸入齿形凹模1～2mm，使得上、下冲头与齿形凹模的齿槽部位形成工艺补偿空间，以容纳多余的材料，降低成形力，避免过载。

2.如权利要求1所述的变速箱行星齿轮成形模具，其特征在于：

(1)所述下模垫块由下模上垫块和下模下垫块构成，下模上垫块和下模下垫块之间置有圆柱齿轮，圆柱齿轮与穿过下模上垫块、下模下垫块和下模外套的齿条啮合；齿条连接固定在压力机上的侧向油缸；

(2)所述下冲头依次套有圆柱齿轮和复位弹簧，下冲头与圆柱齿轮通过导向键连接，下冲头与圆柱齿轮轴向滑动配合；所述下冲头、圆柱齿轮、导向键、齿条构成旋转顶出机构。

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