CN103567340A - 一种汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺及模具 - Google Patents

一种汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺及模具 Download PDF

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徐淑波
刘婷
李振东
景财年
赵忠魁
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Abstract

本发明涉及一种汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺及模具,尤其是采用温挤压—冷锻复合精密锻造方法加工齿轮精锻件。坯料准备过程为钢棒下料、退火、喷丸表面处理、水洗、磷化和皂化工艺;温挤压预锻过程通过凸模分流实现材料充满齿腔的工艺,为终锻成形做准备。温挤压终锻过程,材料同时向齿形部分和凹入内腔部分填充,实现了材料分流,降低锻造载荷;精密冷锻整形过程采用浮动凹模法降低挤压载荷,获得高精度的齿轮零件。本发明的优点在于获得的齿轮产品,不仅具有节材、节能、低成本、降低锻造载荷等显著优势,而且可提高模具寿命,齿轮的力学性能和加工效率。

Description

一种汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺及模具技术领域
[0001] 本发明属于一种齿轮的精密锻造新工艺及模具技术,用于汽车及精密机床的变速箱。
背景技术
[0002] 在传统的齿轮生产大多采用传统的切削加工方法,材料利用率低,产品成本高。随着市场对齿轮产品性能和成本要求的不断提高,由于切削加工方法的高制造成本和底的加工效率,这使得人们把注意力转到一些新的制造工艺。
[0003] 汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺及模具,以生产尽量接近齿轮最终形状的产品,甚至完全提供成品齿轮零件为目标,不仅具有节材、节能、低成本等显著优势,而且可以提高齿轮的力学性能和加工性能。
[0004] 在汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺及模具中,采用温挤压一冷锻复合精密锻造方法制造接近齿轮零件形状的精锻件,较传统的闭式精锻、热锻和冷锻等单一成形方法获得的锻件精度更高、成形载荷更小和实用性更高。在温挤压工艺中采用预锻和终锻两步工艺,使直齿轮的成形工艺性得到提高,同时采用中心分流的工艺降低了锻造载荷,提高了模具寿命。在冷锻过程中通过浮动凹模法实现了汽车用直齿圆柱齿轮零件精密冷锻整形。上述新工艺使汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造有着更高的生产效率,获得的零件的力学性能得到更大的提高,因此,直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺及模具具有更加光明的使用价值与发展前景。
发明内容
[0005] 在此处键入发明内容描述段落本发明专利的目的是:针对上述问题,降低汽车用直齿圆柱齿轮加工的高制造成本和底的加工效率。以温挤压一冷锻复合精密锻造方法制造接近零件形状的毛坯,较传统的成形技术减少了后工序的切削量,减少了材料能源的消耗。采用精锻工艺生产齿轮,不仅具有节材、节能、低成本及高效率等显著优势,而且有助于在齿轮的内部形成致密、均匀的材料组织,沿齿形轮廓具有连续合理的金属流线,形成表面加工硬化层及圆滑过渡的齿根,从而大大提高齿轮的耐磨损、抗腐蚀的能力及根部的弯曲强度,明显改善齿轮的疲劳性能。
[0006] 为了解决上述技术问题,本发明专利的技术方案是:本发明一种汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺及模具,包括坯料的准备过程、温挤压预锻过程、温挤压终锻过程和精密冷锻整形过程四个相应的阶段 。
[0007] 坯料的准备过程主要包括钢棒下料、材料软化退火、喷丸表面处理工艺、水洗、磷化和造化工艺;温挤压预锻过程主要包括带有实现材料充满齿腔的工艺,模具顶杆表面增加了凸台,从而得到了上端凹入的预锻件,这样可实现温挤压终锻时凹入部分分流;温挤压终锻过程,材料向齿形部分填充的同时,向凹入的内腔填充。齿形充填完毕后,内腔尚未充满或接近充满,使材料在充填型腔的过程中始终有自由流动的余地,从而提高型腔填充性,降低变形阻力和加工载荷;精密冷锻整形过程主要包括精密净成形达到所要求的汽车用直 齿圆柱齿轮零件的尺寸和形状精度和力学性能。
[0008] 采用此种方案,通过温挤压一冷锻复合精密锻造方法,该新工艺可以实现汽车用 直齿圆柱齿轮的成形加工,成形模具使用寿命长,工作平稳。
[0009] 作为本发明的一种改进,精密冷锻整形过程采用浮动凹模法,此过程的锻压力比 闭式模锻所需压力要小。
[0010] 采用此种方案,有利于提高模具的使用寿命,变有害摩擦为有力成形条件,最终模 具闭合时,能获得所要求的汽车用直齿圆柱齿轮零件的尺寸、形状精度和力学性能。
[0011] 附图说明:
下面是结合附图和实施例对本发明的具体实施方案进行详细地说明。
[0012] 图1为传统汽车用直齿圆柱齿轮的加工示意图;
图2为本发明汽车用直齿圆柱齿轮的成形示意图;
图3为本发明汽车用直齿圆柱齿轮的温挤压预锻成形模具;
图4为本发明汽车用直齿圆柱齿轮的温挤压终锻成形模具;
图5为本发明汽车用直齿圆柱齿轮的冷精整形模具中的浮动凹模装置示意图;
图6为本发明汽车用直齿圆柱齿轮的冷精整形模具;
上述图中的标记为:
图3为汽车用直齿圆柱齿轮的温挤压预锻成形模具的1.上模座,2.凸模垫板,3.销 钉,4.凸模固定内六角落钉,5.凸模固定板,6.凸模,7、19.紧固螺钉,8.凹模,9.第一层压 套,10.第二层压套,11.凹模压板,12.齿形垫板,13.下凸台,14.下模座,15.顶料垫块, 16.顶杆,17.上凸台,18.导柱,20.导套。
[0013]图4为汽车用直齿圆柱齿轮的温挤压终锻成形模具的1.上模座,2.凸模垫板,
3.销钉,4.凸模固定内六角螺钉,5.凸模固定板,6.凸模,7、17.紧固螺钉,8.凹,9.第一 层压套,10.第二层压套,11.齿形垫板,12.凹模垫板,13.顶料垫块,14.顶杆,15.芯轴, 16.下模座,18.导柱,19.导套,20.凹模压板。
[0014]图5汽车用直齿圆柱齿轮的冷精整形模具中的浮动凹模装置示意图的1.顶杆,
2.反向冲头,3.弹簧,4.工件(锻件),35.齿轮锻件,6.内齿成形凹模。
[0015]图6本发明汽车用直齿圆柱齿轮的冷精整形模具的1.下模座2.导柱3六角螺 栓4.浮动模板5.下垫板6.内六角固定螺钉7.带预应力套圈凹模8.上模固定板9.内 六角固定螺钉10.上模座11.上垫板12.不带凸台上模13.不带凸台下模14.支撑弹 簧。
[0016] 本发明的有益效果是:本发明由于采用带有分流方法的温挤压预锻和终锻工艺, 极大降低了锻造载荷,冷锻精整形模具新增浮动凹模装置,使凹模起到积极的摩擦作用,使 摩擦对金属流动不利因素变为有利因素,从而使金属易于充满型腔。上述措施降低了锻造 载荷,提高了模具使用寿命,进一步促进了汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺的实用 化,减少了齿轮加工的时间,提高了加工效率,同时拓宽了汽车用锻造零部件的加工范围。
具体实施方式
[0017] 图3是温挤压预锻成形阶段,在此阶段,根据被加工汽车用直齿圆柱齿轮齿形加工制造凹模8的齿形型腔,加工制造凸模4的分流凸台,在终锻成形中实现中心分流。分流 凸台的锥角参数:凸台锥角图2 (a)所示为50°时,在预锻结束时,大部分的预锻齿形型腔 已经充满。图4是温挤压终锻成形阶段,在锻件上下端的中心部位由于凸台的作用形成了 两个凹腔。最终它们在终锻中将起到分流金属的作用。图5为汽车用直齿圆柱齿轮的冷精 整形模具中的浮动凹模装置示意图,凹模在锻造的过程中随上模向下移动,这样有助于金 属向下流动,并且底部金属要比中、顶部金属流动快,使金属易于充满型腔,可有效降低锻 造载荷,提高模具使用寿命。图6为汽车用直齿圆柱齿轮的冷精整形模具图,采用浮动凹模 法,此过程的锻压力比闭式模锻所需压力要小,当模具闭合时,最终获得所要求的汽车用直 齿圆柱齿轮零件的尺寸、形状精度和力学性能。
[0018] 本发明所需设备为机械压力机或液压机。

Claims (3)

1.在一种汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺及模具,以温挤压一冷锻复合精密锻造方法制造接近汽车用直齿圆柱齿轮零件形状的毛坯,其特征是: a.整个工艺包括四个过程:坯料的准备过程、温挤压预锻过程、温挤压终锻过程和精密冷锻整形过程四个相应的阶段; b.温挤压预锻过程主要包括带有实现材料充满齿腔的工艺,模具顶杆表面增加了凸台,从而得到了上端凹入的预锻件,这样可实现温挤压终锻时凹入部分分流;温挤压终锻过程,材料向齿形部分填充的同时,向凹入的内腔填充,实现了材料流动分流,降低挤压载荷; c.精密冷锻整形过程采用浮动凹模法,此过程的锻压力比闭式模锻所需压力要小,能够获得高精度的汽车用直齿圆柱齿轮零件的尺寸和形状精度和力学性能。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺,其特征是:温挤压预锻成形阶段,通过凸模分流凸台,在终锻成形中实现中心分流;分流凸台的锥角参数为 50。。
3.根据权利要求1所述的一种汽车用直齿圆柱齿轮的精密锻造新工艺,其特征是:采用温挤压一冷锻复合精密锻造方法,使整个工艺坯料加热温度在再结晶温度以下,获得制锻件不会出现氧化皮,最终锻件尺寸精度高、力学性能好,同时成形模具使用寿命长,工作平稳。
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