CN102527913A - 一种齿向修鼓的直齿圆柱齿轮精密塑性成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种齿向修鼓的直齿圆柱齿轮精密塑性成形方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、直齿圆柱齿轮用正挤压方法完成预成形后，通过钻孔、镗孔、表面润滑处理，然后沿轴向挤过一个具有精密齿形的环形凹模，进行小变形量正挤压，将齿形精化；步骤二、齿轮预成形毛坯具有比成品齿形尺寸稍大的齿形参数，将内孔加工成沿齿向呈X形规律变化的变径孔，通过调整变径孔直径d和长度L各项尺寸，获得最终的齿向修鼓量；步骤三、齿轮的精整方式为沿轴向将齿轮预成形毛坯加压挤过齿轮精整凹模，齿轮毛坯在正挤压过程中进行精整。采用本发明所述方法生产出来的产品质量更加稳定、耐用，且成本较低，便于推广。
Description
技术领域
本发明涉及精锻处理领域，尤其涉及一种直齿圆柱齿轮的冷、温塑性精密成形工艺。
背景技术
直齿圆柱齿轮具有广泛的用途，采用冷精锻工艺来成形该齿轮具有生产效率高、省材料、成本低、零件强度高等特点，具有广泛的工艺运用前景。标准的直齿圆柱齿轮，如图1、2所示，依齿宽与齿轮直径之比，有窄齿和宽齿之分。为了保证宽齿轮的啮合质量，一般在齿轮加工时有意对宽齿轮的齿向进行鼓形修正，详细见图3，从而使齿面啮合痕迹达到图4所示要求。在传统的齿轮切削成形加工中，齿轮修鼓一般可在数控滚齿机上完成。
一般的精密成形工艺为齿轮正挤压成形，见图5、6。但正挤压方法无法制出齿向修鼓的齿轮。因此，如何利用冷、温塑性精密成形工艺对直齿圆柱齿轮进行齿向修鼓是一个值得解决的技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是在齿轮正挤压成形基础上，增加齿轮精整工序，将普通直齿圆柱齿轮毛坯整形为齿向呈腰鼓形规律的齿形，获得良好的齿向啮合痕迹，达到齿向修鼓的要求。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种齿向修鼓的直齿圆柱齿轮精密塑性成形方法，其包括以下步骤：
步骤一、直齿圆柱齿轮用正挤压方法完成预成形后，通过钻孔、镗孔、表面润滑处理，然后沿轴向挤过一个具有精密齿形的环形凹模，进行小变形量正挤压，将齿形精化；
步骤二、齿轮预成形毛坯具有比成品齿形尺寸稍大的齿形参数，将内孔加工成沿齿向呈X形规律变化的变径孔，通过调整变径孔直径d和长度L各项尺寸，获得最终的齿向修鼓量；
步骤三、齿轮的精整方式为沿轴向将齿轮预成形毛坯加压挤过齿轮精整凹模，齿轮毛坯在正挤压过程中进行精整。
作为本发明所述的齿向修鼓的直齿圆柱齿轮精密塑性成形方法的一种优选方案，其中：所述步骤三中，保持齿轮预成形毛坯的变径孔为中空，或在齿轮预成形毛坯的变径孔中加入芯棒。
作为本发明所述的齿向修鼓的直齿圆柱齿轮精密塑性成形方法的一种优选方案，其中：所述步骤二中，通过调整齿轮预成形毛坯的X形内孔的d1、d0和L1、L2、L3尺寸，以获得不同的修鼓量。
采用了本发明所述技术方案，其具有以下有益技术效果：利用齿轮精整工序，将普通直齿圆柱齿轮毛坯整形为齿向呈腰鼓形规律的齿形，从而获得良好的齿向啮合痕迹，达到齿向修鼓的要求，并且工序相对而言比较简单，能够提高生产效率，降低成本。
附图说明
图1为宽齿的直齿圆柱齿轮示意图。
图2为窄齿的直齿圆柱齿轮示意图。
图3为齿向修鼓的齿轮示意图。
图4为良好的啮合痕迹的示意图。
图5为齿轮正挤压成形原理示意图。
图6为正挤压成形的齿轮示意图。
图7为不等径圆筒的正挤压变形规律示意图。
图8为直齿圆柱齿轮齿向挤压修鼓原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-8对本发明作进一步详细说明。
附图1-6在附图说明中表明其含义，图7，其中第一幅图为不等径圆筒毛坯，第二幅图为正挤压精整原理示意图，第三幅图为不等径圆筒正挤压模具变形规律示意图，第四幅图为变径圆筒精整后外径变化规律示意图，A表示模具的弹性变形。其中d1，d2，d3，d1.1，d3.1，d3.1-§，L1，L2，L1.1，L2.1为齿轮的孔径及外径。
图8，其中第一幅图为变孔径的预成形齿轮毛坯，第二幅图为齿轮正挤压精整示意图，第三幅图为正挤压过程中模具变形示意图，第四幅图为符合齿向修鼓规律的齿轮精整毛坯示意图，A表示模具的弹性变形。其中d1，d2，d3，d1.1，d3.1，d3.1-§，L1，L2，L1.1，L2.1为齿轮的孔径及外径。
标准的直齿圆柱齿轮，如图1、2所示，依齿宽与齿轮直径之比，有窄齿和宽齿之分。为了保证宽齿轮的啮合质量，一般在齿轮加工时有意对宽齿轮的齿向进行鼓形修正，见图3，使齿面啮合痕迹达到图4所示要求。在传统的齿轮切削成形加工中，齿轮修鼓一般可在数控滚齿机上完成。
直齿圆柱齿轮的冷、温塑性精密成形工艺是当代先进的齿轮少、无切削成形工艺，属先进制造技术范畴。一般的精密成形工艺为齿轮正挤压成形，见图5-6，但正挤压方法无法制出齿向修鼓的齿轮。
本发明在齿轮正挤压成形基础上，增加齿轮精整工序，将普通直齿圆柱齿轮毛坯整形为齿向呈腰鼓形规律的齿形，获得良好的齿向啮合痕迹，达到齿向修鼓的要求。
具体方法如下：
普通挤压齿坯——钻孔——将内孔加工成沿轴向呈X形规律的变径孔——无氧化退火——表面润滑处理——精密冷挤压成形。
齿轮毛坯在精整前先车出沿齿向呈X形规律分布的不等径孔，因此齿轮壁厚沿齿向呈X形变化。根据塑性成形原理，壁厚处毛坯精整成形时轴向和径向成形力比璧薄处要大得多。而模具在不同成形力作用时，发生的弹性变形量也是不一样的：按变形规律，精整齿形凹模在较大变形量时，会发生较大的弹性变形，而在较小变形量时，模具的变形量也较小。
根据以上原理，当一个轴向按X形内径规律的变径圆筒挤过一个固定尺寸的环状凹模时，会得到一个外径沿轴向呈X形变化的圆筒，如图7。
因此，一个孔径沿齿向呈X形规律变化的带孔齿坯，在精整压力下通过一个环状齿轮凹模时，能获得外径和中径沿齿向呈X形规律变化的齿轮，如图8。
通过调整X形内孔的d1、d0和L1、L2、L3尺寸，能获得不同的修鼓量。
以上描述说明本发明的技术方案而非限制，本发明实施例的描述只是用于解释的目的，而并不是限制权利要求的范围。对本领域的普通技术人员来说，还可以对本发明进行修改或者替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种齿向修鼓的直齿圆柱齿轮精密塑性成形方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、直齿圆柱齿轮用正挤压方法完成预成形后，通过钻孔、镗孔、表面润滑处理，然后沿轴向挤过一个具有精密齿形的环形凹模，进行小变形量正挤压，将齿形精化；
步骤二、齿轮预成形毛坯具有比成品齿形尺寸稍大的齿形参数，将内孔加工成沿齿向呈X形规律变化的变径孔，通过调整变径孔直径d和长度L各项尺寸，获得最终的齿向修鼓量；
步骤三、齿轮的精整方式为沿轴向将齿轮预成形毛坯加压挤过齿轮精整凹模，齿轮毛坯在正挤压过程中进行精整。
2.根据权利要求1所述的齿向修鼓的直齿圆柱齿轮精密塑性成形方法，其特征在于：所述步骤三中，保持齿轮预成形毛坯的变径孔为中空，或在齿轮预成形毛坯的变径孔中加入芯棒。
3.根据权利要求1所述的齿向修鼓的直齿圆柱齿轮精密塑性成形方法，其特征在于：所述步骤二中，通过调整齿轮预成形毛坯的X形内孔的d1、d0和L1、L2、L3尺寸，以获得不同的修鼓量。
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