CN103599954A

CN103599954A - 一种内齿轮的冷挤压成形工艺及模具

Info

Publication number: CN103599954A
Application number: CN201310604591.9A
Authority: CN
Inventors: 徐淑波; 李振东; 景财年
Original assignee: Shandong Jianzhu University
Current assignee: Shandong Jianzhu University
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明提供的是一种内齿轮的冷挤压精密成形工艺及模具技术，具体涉及冷挤压成形的贯通圆柱直齿内齿轮的成形工艺及模具。其工艺步骤为：下料制坯—冷挤压成形—退料—脱模—修整。贯通内齿轮冷挤压成形模具主要由齿形冲头、凹模和退料环等组件组成。齿形冲头上部连接一个冲头座以便于挤压时压力机压块向下运动：齿形冲头设计由导向部分和齿形成形部分组成，导向部分的长度与坯料的高度相仿，直径略小于坯料内径，齿形成形部分设计有45°的导向角；退料环的上端设计有45°的斜面。模具的顶料圈和顶块能实现内齿轮的快速脱模。本发明的优点是：加工工艺路线短，齿轮机械性能好，精度一致性好，较高的加工效率。

Description

一种内齿轮的冷挤压成形工艺及模具

技术领域

本发明属于一种内齿轮的冷挤压精密成形工艺及模具技术，具体涉及冷挤压成形贯通圆柱直齿内齿轮的模具。

背景技术

内齿轮的现有加工方法主要为机械切削加工，按传统的生产工艺主要包括：钻孔、粗车内孔、精车内孔、插齿等。其中就插齿而言，加工所需时间长，而且材料利用率低，浪费严重。此外，传统的的机械切削工艺不但存在加工工序较多，工艺路线长材料利用率低，成本高，加工效率低，而且齿轮精度的一致性较差，并且由于采用切削加工，机械力学性能较差。近年来齿轮的挤压成形工艺得到发展，但主要局限于外齿轮的挤压成形，对于内齿轮的冷挤压成形工艺的研究却很少，尤其是贯通内齿轮的冷挤压成形工艺。

发明内容

本发明专利的目的在于克服现有内齿轮机床切削加工生产方法的弊端，提供一种生产工序少，加工工艺路线短，齿轮精度一致性高，机械力学性能好，加工效率高的贯通直齿圆柱内齿轮冷挤压精密成形工艺及模具技术。

本发明专利的技术方案是：本发明是一种内齿轮的冷挤压精密成形工艺及模具，其工艺步骤为：（一）下料制坯；（二）冷挤压成形；（三）退料；（四）脱模；（五）修整。

所述下料制坯包括：（1）截取实心圆棒料；（2）冲挤预成形（3）冲中心孔。

所述冷挤压成形是指将（一）中制取的环形坏料放入冷挤压模具中，在上模下压的过程中挤压成形内齿轮件。

贯通内齿轮冷挤压成形模具主要由齿形冲头、凹模和退料环等组件组成，凹模组件模体形状与贯通内齿轮产品的外轮廓相应，齿形冲头的齿形体形状与贯通内齿轮产品内齿轮廓形状相应，其特征在于：为了节省材料，齿形冲头的高度设计成与坯料高度相当，其上部连接一个冲头座以便于挤压时压力机压块向下运动；齿形冲头设计由导向部分和齿形成形部分组成，导向部分的长度与坯料的高度相仿，直径略小于坯料内径，齿形成形部分设计有45°的导向角；退料环的上端设计有45°的斜面；齿形冲头的材料选用冷作模具钢Cr12，采用线切割加工，加工完成后进行高频淬火处理以获得表面硬化层，凹模材料选用40Cr。

所述退料是指：将冷挤压成形件从凹模中取出。

所述脱模是指；将内齿轮件与齿形冲头分离。

所述修整是指：将脱模后的内齿轮去除边角废料加工成合格成品。

本发明的有益效果是：（一）采用冷挤压成形工艺加工贯通内齿轮，可以生产接近最终形状的金属零件，提高了材料的利用率，减少了加工工序，提高了加工效率；（二）由于采用挤压成形工艺，金属流线按齿廓形状分布，因而产品机械力学性能得到增强；（三）由于冷挤压成形工艺采用无切削加工，所以产品的精度一致性好；（四）贯通内齿轮冷挤压成形模具主要设计由齿形冲头、凹模和退料环等组件组成，便于内齿轮件的脱模。

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。

图1为制坯工艺简略示意图；

图2为本发明冷挤压精密成形模具工作状态示意图；

图3为本发明的退料过程模具工作状态示意图；

图4为本发明的脱模过程模具工作状态示意图；

上述图中的标记为：

图2为本发明冷挤压精密成形模具工作状态示意图的1.上模座，2. 凸模座，3. 凸模固定圈，4.冲头座，5. 螺钉，6.齿形冲头，7.坯料，8.凹模，9下模座，10.垫板，11.定位圈，12.导柱，13.压紧圈，14.导套，15.工件，16.退料环。

图3为本发明的退料过程模具工作状态示意图的1.压力机压块，2.顶料圈，3.退料环，4.齿形冲头，5.垫块，6.凹模，7.工件，8.垫板。

图4为本发明的脱模过程模具工作状态示意图的1. 压力机压块，2.顶块，3. 退料环，4.内齿轮，5.齿形退料套，6.垫块，7.垫板。

具体实施方式

用45钢材料加工贯通内齿轮的工艺步骤为：

（一）下料制坯

（1）按成品件要求截取所需实心圆形棒料。

（2）冲挤预成形

（3）冲中心孔

（二）冷挤压成形

（1）将（一）中制取的环形坏料放入冷挤压模具的凹模中。

（2）将齿形冲头的导向部分放入坯料的内孔中。

（3）冲头座在压力机的作用下向下挤压齿形冲头，坯料被反挤压成形为内齿形件。

（三）退料

内齿轮挤压结束后，将挤压装置翻转过来，并在凹模下端面垫两块高度完全一样的垫块，在退料环的上端放置一顶料圈，其内外圈大小与退料环完全一致，随着压力机压块向下运动，顶料圈将带着齿形冲头的内齿轮向下顶出。

（四）脱模

脱模时，在倒置的齿形冲头的导向端面放置一个顶块，在压力机压块的作用下，顶块向下运动，带动齿形冲头逐渐向下移动，直至齿形冲头与内齿轮分离。

（五）修整

将挤压成形的内齿轮，去除边角废料等。

本发明所需设备为螺旋压力机。

Claims

1.一种内齿轮的冷挤压精密成形工艺及模具技术，其特征在于：所述贯通内齿轮冷挤压成形模具主要由齿形冲头、凹模和退料环等组件组成，凹模组件模体形状与贯通内齿轮产品的外轮廓相应，齿形冲头的齿形体形状与贯通内齿轮产品内齿轮廓形状相应。

2.根据权利要求1所述的一种内齿轮的冷挤压精密成形工艺及模具技术，其特征在于：为了节省材料，齿形冲头的高度设计成与坯料高度相当，其上部连接一个冲头座以便于挤压时压力机压块向下运动：齿形冲头设计由导向部分和齿形成形部分组成，导向部分的长度与坯料的高度相仿，直径略小于坯料内径，齿形成形部分设计有45°的导向角；退料环的上端设计有45°的斜面；齿形冲头的材料选用冷作模具钢Cr12，采用线切割加工，加工完成后进行高频火处理以获得表面硬化层，凹模材料选用40Cr。

3.根据权利要求1所述的一种内齿轮的冷挤压精密成形工艺及模具技术，其特征在于：内齿轮挤压结束后，将挤压装置翻转过来，并在凹模下端面垫两块高度完全一样的垫块，在退料环的上端放置一顶料圈，其内外圈大小与退料环完全一致，随着压力机压块向下运动，顶料圈将带着齿形冲头的内齿轮向下顶出。

4.根据权利要求1所述的一种内齿轮的冷挤压精密成形工艺及模具技术，其特征在于：脱模时，在倒置的齿形冲头导向端面放置一个顶块，在压力机压块的作用下，顶块向下运动，带动齿形冲头逐渐向下移动，直至齿形冲头与内齿轮分离。