CN102319759A - 汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法，（1）按工艺要求，经常规的下料、热锻、热处理和磷化、皂化处理，制备合格的冷挤压毛坯；（2）按工艺要求，制作冷挤压模具，将冷挤压模具设置在符合要求的压力机上；将冷挤压毛坯放入冷挤压模具内，进行冷挤压操作；在冷挤压模具内同时形成齿圈的齿形和导入角。本发明的冷挤压成型方法，能够采用冷挤压方式制作，在模具内挤压成型，成型尺寸精度高、质量稳定性好；齿圈的齿形及齿形导入角为同一次挤压成形并达到要求；冷挤压模具易制造（型腔为分体式并用外锥圈冷预紧），上组合型腔可反复使用，模具寿命高达8万件以上。

Description

汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法
技术领域
本发明涉及汽车变速箱内各类中部具有纵向齿圈的结合齿齿轮的齿圈上的齿形导入角的制作方法，尤其是汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法。
   
技术背景
    汽车变速箱换档齿轮是汽车变速箱中非常重要的零件，在汽车行驶中起换档变速的作用，其制作质量的好坏直接关系到汽车行驶的安全性和可操作性、舒适性。汽车变速箱换档齿轮的中部具有纵向齿圈，为了在频繁的结合、分离过程中，防止齿圈上的齿形被变形、被打坏等，而且方便与之啮合的齿轮顺利结合或分离，在齿圈的齿形上需要设置导入角；其典型结构如图1、2所示。现有技术中针对这一系列的齿轮导入角均采用铣削加工完成，从而达到导入角的角度要求。针对导入角两侧面之交线的小园角R还需增加一道工序来完成。由于机械加工该结合齿形单件加工时间长、效率低，且加工的精度不太高，降低了换档的顺畅灵活性。采用机械加工来加工，还导致为保证毛坯有足够的余量而要求毛坯尺寸偏大，消耗更多的金属原材料。多序的加工还导致报废率高，故零件的单件成本高。
 
发明内容
本发明针对现有汽车变速箱换档齿轮齿圈上的齿形导入角主要采用机加方式进行制造和加工所存在的铣削加工时间比较长、精度不太高、金属原料多、零件的报废率高、增加了制造成本等的不足，提供一种尺寸精度高且稳定性好、较低成本的汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法。
本发明的技术方案：汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法，其特征在于包括如下步骤：
    （1）按工艺要求，经常规的下料、热锻、热处理和磷化、皂化处理，制备合格的冷挤压毛坯；
    （2）按工艺要求，制作冷挤压模具，将冷挤压模具设置在符合要求的压力机上；将冷挤压毛坯放入冷挤压模具内，进行冷挤压操作；在冷挤压模具内同时形成齿圈的齿形和导入角。
    进一步的特征是：所述的冷挤压模具，由上模、组合中凹模和组合下凹模构成，组合中凹模设置在组合下凹模内，上模、组合中凹模和组合下凹模的型腔或成型面相互配合设置，合模后形成冷挤压型腔，所述冷挤压毛坯在冷挤压型腔内被冷挤压成型；所述齿轮齿圈上的齿形及齿形导入角设置在组合下凹模内；在组合下凹模下面设置有顶杆，顶杆的上端通入冷挤压型腔内。
    在组合中凹模上面设置红外线发射和接收装置，与所述冷挤压模具的控制装置电连接，控制所述冷挤压模具产生合模动作。
    本发明汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法，具有如下特点：
1、能够采用冷挤压方式制作，在模具内挤压成型，成型尺寸精度高、质量稳定性好，
2、所用导入角冷挤压模具易制造（型腔为分体式并用外锥圈冷预紧），上组合型腔可反复使用，模具寿命高达8万件以上。下组合型腔齿形用电脉冲加工成形经特殊的表面强化处理，寿命可达5万件以上。
    3、齿圈的齿形及齿形导入角为同一次挤压成形并达到要求。
    4、为防止本工序在毛坯件放入模具的过程中失误而导致模具损坏，特地设置红外线防错装置，当毛坯件因错齿未放入或毛坯齿形尺寸大于倒角模齿形尺寸时未放入，均会遮挡所设置的红外线保护装置从而锁死上模的下压动作，从而保护模具不被意外损坏。
 
附图说明
     图1为本发明汽车变速箱换档齿轮的结构示意图；
图2为图1的P向视图；
图3为换档齿轮齿圈导入角倒角工序图（工件放入未压状态）；
    图4为换档齿轮齿圈导入角倒角工序图（倒角工序完成状态）。
具体实施方式
    如图1、2、3、4中，本发明汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法，其特征在于：
    1、按工艺要求，制备合格的冷挤压毛坯，所述冷挤压毛坯按工艺要求，
经常规的下料、热锻、热处理和磷化、皂化处理，得到符合冷挤压工艺要求的汽车换档结合齿轮毛坯件；
所用的冷挤压毛坯应该是热锻毛坯，并经过了等温正火处理、抛丸去氧
化皮处理以及对表面进行高分子磷、皂化处理等，所述的热锻、热处理和磷化、皂化处理等都可以采用现有技术，在此不作进一步描述。
    2、按工艺要求，制作冷挤压模具，将冷挤压模具设置在符合要求的压力机上；将冷挤压毛坯放入冷挤压模具内，进行冷挤压操作；在冷挤压模具内同时形成齿圈的齿形和导入角。
    该冷挤压采用分流原理，对需要成型的部分先有金属流动变形，以便于充填，而且能减少模具的磨损、延长模具的寿命。冷挤压时, 冷挤压毛坯的内孔及盘面产生变形，容纳齿圈上的齿形以及导入角部位的因挤压形成的金属流动。
    选用的冷挤压毛坯在结合齿齿形尺寸上比冷挤压模具上的齿形高度尺寸高出2~2.5mm外形减少0.05~0.25mm，以保证冷挤压毛坯能顺利放入冷挤压模具内。
    冷挤压模具上的齿形导入角设计成所需值，经高精度油压机施压后达到导入角两斜面及棱线的充填饱满，光洁度达Ra3.2以上。
     针对不同型号（几何尺寸、形状、齿形等不同）的结合齿轮，冷挤压成形导入角的工序在设备压力的确定上是以与结合齿相垂直的盘端面被压光为基准。一般在0.6MPa~0.9MPa波动（盘面直径在∮110mm以下的结合齿）
    所用导入角冷挤压模具易制造（型腔为分体式并用外锥圈冷预紧），上组合型腔可反复使用，模具寿命高达8万件以上。下组合型腔齿形用电脉冲加工成形经特殊的表面强化处理，寿命可达5万件以上。
    齿形及齿形导入角为同一次挤压成形并达到要求，导入角两侧面之交线的小园角R也在同一次挤压成形。
如图3、4中， 本发明的冷挤压模具，由上模1、组合中凹模2和组合下凹模3构成 ，组合中凹模2设置在组合下凹模3内 ，上模1、组合中凹模2和组合下凹模3的型腔或成型面相互配合设置，合模后形成冷挤压型腔4，所述冷挤压坯件5在冷挤压型腔4内被冷挤压成型。所述齿轮齿圈上的齿形及齿形导入角设置在组合下凹模3的型腔内，冷挤压坯件5在组合下凹模3内被冷挤压加工，齿形及齿形导入角一次成型。
在组合下凹模3下面设置有顶杆6，顶杆6的上端通入冷挤压型腔4内，作为脱模时顶工件的装置，在脱模时将冷挤压加工后的工件从冷挤压型腔4内顶出以方便脱模。组合中凹模2和组合下凹模3设置在下模外套7内，构成完整的模具。
为防止本工序在冷挤压坯件5放入模具的冷挤压型腔4过程中失误而导致模具损坏，在组合中凹模2上面设置红外线发射和接收装置，与本发明冷挤压模具的控制装置电连接，控制本发明的冷挤压模具产生合模动作；红外线发射和接收装置作为防错装置，其中的红外线发射部分与红外接收部分相互配合；红外线发射部分向红外接收部分发射红外线，由红外接收部分接收，当红外发射部分发出的光线被遮挡后，红外接收部分不能接收到光线，则红外线发射和接收装置产生电信号，控制本发明的模具产生合模动作。本发明的模具在操作过程中，当毛坯因错齿未放入或毛坯齿形尺寸大于倒角模齿形尺寸时未放入，均会遮挡所设置的红外线保护装置从而锁死上模的下压动作，从而保护模具不被意外损坏。
     

Claims (4)

1.汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法，其特征在于包括如下步骤：
    （1）按工艺要求，经常规的热锻、热处理和磷化、皂化处理，
制备合格的冷挤压毛坯；
    （2）按工艺要求，制作冷挤压模具，将冷挤压模具设置在符合要求的压力机上；将冷挤压毛坯放入冷挤压模具内，进行冷挤压操作；在冷挤压模具内同时形成齿圈的齿形和导入角。
2.根据权利要求1所述汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法，其特征在于：所述冷挤压毛坯在结合齿齿形尺寸上比冷挤压模具上的齿形高度尺寸高出2~2.5mm外形减少0.05~0.25mm。
3.根据权利要求1或2所述汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法，其特征在于：所述的冷挤压模具，由上模（1）、组合中凹模（2）和组合下凹模（3）构成 ，组合中凹模（2）设置在组合下凹模（3）内 ，上模（1）、组合中凹模（2）和组合下凹模（3）的型腔或成型面相互配合设置，合模后形成冷挤压型腔（4），所述冷挤压毛坯在冷挤压型腔（4）内被冷挤压成型；所述齿轮齿圈上的齿形及齿形导入角设置在组合下凹模（3）的型腔内；在组合下凹模（3）下面设置有顶杆（6），顶杆（6）的上端通入冷挤压型腔（4）内。
4.  根据权利要求3所述汽车换档结合齿轮齿圈上的齿形导入角冷挤压成型方法，其特征在于：在组合中凹模（2）上面设置红外线发射和接收装置，与所述冷挤压模具的控制装置电连接，控制所述冷挤压模具产生合模动作。
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