CN103736903B - 带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置 - Google Patents

带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103736903B
CN103736903B CN201410028705.4A CN201410028705A CN103736903B CN 103736903 B CN103736903 B CN 103736903B CN 201410028705 A CN201410028705 A CN 201410028705A CN 103736903 B CN103736903 B CN 103736903B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
flange
blank
die
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410028705.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103736903A (zh
Inventor
胡成亮
苗培壮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201410028705.4A priority Critical patent/CN103736903B/zh
Publication of CN103736903A publication Critical patent/CN103736903A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103736903B publication Critical patent/CN103736903B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Forging (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

一种齿轮制造领域的带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置,首先对制备齿轮的坯料进行冲孔,制成于成形过程中起分流作用的辅助中心孔,然后挤压变形获得环形槽以形成齿轮的上凸缘,进行预冲孔后进行翻边和镦粗,使得预冲孔的边缘材料转移并形成下凸缘,再利用齿圈压板精冲得到齿轮外形。本发明实现该类齿轮件的批量连续生产;同时,有效减少切削加工工序,提高材料利用率,提高生产效率与降低单件成本。

Description

带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置
技术领域
本发明涉及的是一种齿轮制造领域的方法,具体是一种带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置。
背景技术
齿轮是一种典型的机械传动零件,具有结构紧凑、传动比准确、传递动力大、效率高、可靠性高和寿命长等优点,在机械行业中大量使用,其中直齿圆柱齿轮是各种齿轮中应用最为广泛的一种。因此,直齿轮的精密制造工艺一直备受关注。
直齿轮一般采用三种精密成形制造方法,一种是挤压成形,即初始棒料外径大于等于齿顶圆直径,主要经过挤压变形与材料轴向流动获得齿轮件;但是,这类方法容易在挤压齿轮件的前端形成一段不饱满区域,考虑到材料利用率,适用于高度较大的齿轮件。另一种是锻造成形,即初始棒料外径小于等于齿根圆直径,主要经过镦粗变形与材料径向流动获得齿轮件;这类方法主要利用浮动模具结构与分流锻造原理,在提高齿轮充填饱满的同时降低锻造成形力,比较适用于高度较小的齿轮件。还有一种是冲压成形方法,即采用板料直接冲裁,主要通过材料分离获得齿轮件,但该类方法比较适用于片齿轮,而且相对齿形精度不易控制。
对于扁平类齿轮,上述三种方法均不宜直接应用。当然,可以通过挤压或锻造出厚度较大的精密齿轮,再分段锯切成扁平齿轮;进一步经过切削加工获得凸缘特征,形成带凸缘扁平齿轮。然而,这一制造过程必将增加加工工时、延长了生产线,提高单件成本;同时,对已经成形齿部进行大量切削,由于断续切削造成刀具冲击,严重影响刀具寿命。
经过对现有技术的检索发现,2011年2月机械设计与制造第2期公开的现代冷挤压成形技术研究与应用,对于复合挤压、复动挤压、闭塞挤压、分流挤压、控制流动挤压等多种形式,分别阐述了各种冷挤压新技术的成形原理、成形特点和基本方法,其中的闭塞挤压可应用于扁平类齿轮的制造。但是,闭塞挤压对需要精确计算坯料体积,体积偏小易导致轮齿充填不饱满,体积偏大将会使挤压力大幅度增加,实际生产中对料重需要严格控制;此外,闭塞挤压需要通过复杂的闭塞模具才能实现。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置,实现该类齿轮件的批量连续生产;同时,有效减少切削加工工序,提高材料利用率,提高生产效率与降低单件成本。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明涉及一种带凸缘扁平齿轮精密成形方法,首先对制备齿轮的坯料进行冲孔,制成于成形过程中起分流作用的辅助中心孔,然后挤压变形获得环形槽以形成齿轮的上凸缘,进行预冲孔后进行翻边和镦粗,使得预冲孔的边缘材料转移并形成下凸缘,再利用齿圈压板精冲得到齿轮外形。
所述的预冲孔的孔直径为其中:D4表示齿轮下凸缘的外径,D3表示齿轮中心孔的直径,h2表示齿轮下凸缘的高度,h1表示坯料的厚度;
所述的辅助中心孔的直径为D1=D2-t,t=2.0mm或3.0mm。
所述的坯料的厚度等于齿轮的齿部厚度,坯料的宽度为齿顶圆直径的1.1~1.2倍;制备坯料所用条料或者卷料,经过球化退火处理,球化率大于等于85%以保证坯料具有足够塑性变形能力。
所述的齿圈压板压力为精冲力的40%-50%。
所述的扁平类齿轮件是指齿部高度小于等于10cm的齿轮。
本发明涉及一种应用于上述方法的装置,该装置为用于翻边和镦粗的复合模具包括:上模、下模、上凹模和下凸模,其中:上模先向下运动,与下模共同压住坯料并施加10MPa-20MPa压力,下凸模向上运动进行翻边成形,然后浮动控制的上凹模向下运动,镦粗到待制齿轮下凸缘的目标高度。
所述浮动控制,是指采用独立的液压泵控制上凹模向上或向下运动。
技术效果
与挤压或锻造成形+切削加工相比,本发明具有如下优点:①该工艺省去了切削加工工序,由条料或卷料经多工步连续成形,避免了零件齿部的多道次断续切削;②避免了锻造成形的成形载荷较大现象,保障模具寿命;③该工艺通过连续模具实现,相对缩短了生产线,节省了单件工时,便于控制单件成本。此外,本发明给出了带凸缘扁平类齿轮件的一种精密成形的解决方案,适用于渐开线齿轮、矩形齿轮、梯形齿轮,甚至非圆齿轮。
附图说明
图1是实施例工艺流程图;
图中:a为冲中心孔示意图;b为挤压环形槽示意图;c为冲中心废料孔示意图;d为翻边示意图;e为精冲外形示意图1;f为精冲外形示意图2。
图2是具有浮动背压的翻边工步模具结构示意图;
图3是实施例1所述的带凸缘扁平渐开线齿轮零件图;
图中:a为正视图;b为剖视图。
图4是实施例3所述的带凸缘扁平矩形齿轮零件图;
图中:a为正视图;b为剖视图。
图5是实施例4所述的带凸缘扁平梯形齿轮零件图;
图中:a为正视图;b为剖视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示,本实施例包括以下步骤:
第一步、坯料制备,采用条料,如图3所示,坯料厚度取渐开线齿件齿部厚度,坯料宽度为齿顶圆直径的1.2倍;所用条料需经过球化退火处理,球化率大于等于85%。
第二步、冲中心孔,该中心孔为工艺辅助孔,在下一步成形过程中起到分流孔作用。所述中心孔的直径,与预冲孔相比,单边减小1.0mm。
第三步、挤压环形槽形成上凸缘,通过挤压变形获得环形槽,挤压过程中多余金属通过径向向内流入中心孔,环形槽挤出后自然形成了齿轮件的上凸缘。
第四步、冲中心废料孔,冲掉由第三步挤压形成了废料,形成预冲孔特征为下一步翻边提供工艺辅助。所述中心废料孔,即预冲孔,翻边后内孔与预冲孔所围成的体积要稍小于所述下凸缘的体积,其直径为: D 2 2 = D 4 2 - ( D 4 2 - D 3 2 ) × h 2 h 1 .
第五步、如图2所示,翻边+镦粗成形下凸缘,采用翻边+镦粗复合模具,上模1与下模4将经过第四步之后的坯料2夹紧并施加一定的压力,下凸模5向上运动进行翻边成形,然后浮动控制的上凹模3向下运动镦粗到下凸缘目标高度。
第六步、精冲齿轮外形,即利用齿圈压板精冲工艺冲出渐开线齿轮外形,形成精度良好的光洁齿面。
本方法实现了带凸缘扁平类渐开线齿轮件的精密成形,避免了零件齿部的多道次断续切削,相对缩短了生产线,节省了单件成本。
实施例2
如图2所示,应用于实施例1的装置,该装置为用于翻边和镦粗的复合模具包括:上模、下模、上凹模和下凸模,其中:上模先向下运动,与下模共同压住坯料并施加15MPa的压力,下凸模向上运动进行翻边成形,然后浮动控制的上凹模向下运动,镦粗到待制齿轮下凸缘的目标高度。
所述的浮动控制是指采用独立的液压泵控制上凹模向上或向下运动。
所述的上凹模是简单的圆环结构,便于其加工制造,是通过浮动控制单元来推动其工作。
实施例3
本实施例包括以下步骤:
第一步、坯料制备,采用条料,如图4所示,坯料厚度取矩形齿件齿部厚度,坯料宽度为齿顶圆直径的1.1倍;所用条料需经过球化退火处理,球化率大于等于85%。
第二步、冲中心孔,该中心孔为工艺辅助孔,在下一步成形过程中起到分流孔作用。所述中心孔的直径,与预冲孔相比,单边减小1.5mm。
第三步、挤压环形槽形成上凸缘,通过挤压变形获得环形槽,挤压过程中多余金属通过径向向内流入中心孔,环形槽挤出后自然形成了齿轮件的上凸缘。
第四步、冲中心废料孔,冲掉由第三步挤压形成了废料,形成预冲孔特征为下一步翻边提供工艺辅助。所述中心废料孔,即预冲孔,翻边后内孔与预冲孔所围成的体积要稍小于所述下凸缘的体积,其直径为: D 2 2 = D 4 2 - ( D 4 2 - D 3 2 ) × h 2 h 1 .
第五步、如图2所示,翻边+镦粗成形下凸缘,采用翻边+镦粗复合模具,上模1与下模4将经过第四步之后的坯料2夹紧并施加一定的压力,下凸模5向上运动进行翻边成形,然后浮动控制的上凹模3向下运动镦粗到下凸缘目标高度。
第六步、精冲齿轮外形,即利用齿圈压板精冲工艺冲出渐开线齿轮外形,形成精度良好的光洁齿面。
本方法实现了带凸缘扁平类矩形齿轮件的精密成形,避免了零件齿部的多道次断续切削,相对缩短了生产线,节省了单件成本。
实施例4
本实施例包括以下步骤:
第一步、坯料制备,采用条料,如图5所示,坯料厚度取梯形齿件齿部厚度,坯料宽度为齿顶圆直径的1.15倍;所用条料需经过球化退火处理,球化率大于等于85%。
第二步、冲中心孔,该中心孔为工艺辅助孔,在下一步成形过程中起到分流孔作用。所述中心孔的直径,与预冲孔相比,单边减小1.5mm。
第三步、挤压环形槽形成上凸缘,通过挤压变形获得环形槽,挤压过程中多余金属通过径向向内流入中心孔,环形槽挤出后自然形成了齿轮件的上凸缘。
第四步、冲中心废料孔,冲掉由第三步挤压形成了废料,形成预冲孔特征为下一步翻边提供工艺辅助。所述中心废料孔,即预冲孔,翻边后内孔与预冲孔所围成的体积要稍小于所述下凸缘的体积,其直径为: D 2 2 = D 4 2 - ( D 4 2 - D 3 2 ) × h 2 h 1 .
第五步、翻边+镦粗成形下凸缘,采用翻边+镦粗复合模具,上模1与下模4将经过第四步之后的坯料2夹紧并施加一定的压力,下凸模5向上运动进行翻边成形,然后浮动控制的上凹模3向下运动镦粗到下凸缘目标高度。
第六步、精冲齿轮外形,即利用齿圈压板精冲工艺冲出渐开线齿轮外形,形成精度良好的光洁齿面。
本方法实现了带凸缘扁平类梯形齿轮件的精密成形,避免了零件齿部的多道次断续切削,相对缩短了生产线,节省了单件成本。

Claims (3)

1.一种带凸缘扁平齿轮精密成形方法,其特征在于,首先对制备齿轮的坯料冲孔,制成于成形过程中起分流作用的辅助中心孔,然后挤压变形获得环形槽以形成齿轮的上凸缘;再对制备齿轮的坯料冲中心废料孔后进行翻边和镦粗,使得中心废料孔的边缘材料转移并形成下凸缘,最后利用齿圈压板精冲得到齿轮外形,其中:
中心废料孔的孔直径为其中:D4表示齿轮下凸缘的外径,D3表示齿轮中心孔的直径,h2表示齿轮下凸缘的高度,h1表示坯料的厚度;
辅助中心孔的直径为D1=D2-t,t=2.0mm或3.0mm。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述的坯料的厚度等于齿轮的齿部厚度,坯料的宽度为齿顶圆直径的1.1~1.2倍;制备坯料所用条料或者卷料,经过球化退火处理,球化率大于等于85%以保证坯料具有足够塑性变形能力。
3.一种应用于上述权利要求1或2所述方法的装置,即用于翻边和镦粗的复合模具,其特征在于,该复合模具包括:上模、下模、上凹模和下凸模,其中:上模先向下运动,与下模共同压住坯料并施加10MPa-20MPa压力,下凸模向上运动进行翻边成形,然后浮动控制的上凹模向下运动,镦粗到待制齿轮下凸缘的目标高度;
浮动控制是指采用独立的液压泵控制上凹模向上或向下运动。
CN201410028705.4A 2014-01-22 2014-01-22 带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置 Active CN103736903B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410028705.4A CN103736903B (zh) 2014-01-22 2014-01-22 带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410028705.4A CN103736903B (zh) 2014-01-22 2014-01-22 带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103736903A CN103736903A (zh) 2014-04-23
CN103736903B true CN103736903B (zh) 2015-08-19

Family

ID=50494010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410028705.4A Active CN103736903B (zh) 2014-01-22 2014-01-22 带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103736903B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104816138B (zh) * 2015-04-03 2017-02-22 西安建筑科技大学 一种小模数薄壁齿圈温冲锻成形工艺
CN105127682B (zh) * 2015-08-21 2018-09-18 武汉华夏精冲技术有限公司 一种内齿垫圈的加工方法
CN109365598B (zh) * 2018-09-06 2020-05-26 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种铜镍合金凸缘翻边成型方法
CN109513817B (zh) * 2018-12-19 2021-06-01 浙江罗尔科精密工业有限公司 一种车座椅止动爪加工工艺
CN110408885B (zh) * 2019-08-27 2021-06-11 南京工程学院 一种车用轻型齿轮及其制造工艺
CN112024728A (zh) * 2020-09-22 2020-12-04 厦门捷讯传动轮机械有限公司 一种料片内孔双向翻边成型模具及应用该模具的成型设备
CN113478188B (zh) * 2021-07-28 2022-07-29 重庆创精温锻成型有限公司 驻车齿轮齿形侧向挤压成型方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5956916A (ja) * 1982-09-24 1984-04-02 Nissan Motor Co Ltd 歯車の押出し成形方法
JPS60261638A (ja) * 1984-06-07 1985-12-24 Nissan Motor Co Ltd ボス付歯車の製造方法
JPH07223033A (ja) * 1994-02-15 1995-08-22 Daihatsu Motor Co Ltd 歯車部品の精密冷間鍛造方法および装置
TW201041673A (en) * 2009-05-27 2010-12-01 Metal Ind Res & Dev Ct Gear forming method
CN201711484U (zh) * 2010-07-08 2011-01-19 北京机电研究所 浮动式直齿圆柱齿轮精锻模具
CN102248108A (zh) * 2011-06-01 2011-11-23 西安建筑科技大学 一种浮动凹模运动可控的直齿轮精锻成形装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5956916A (ja) * 1982-09-24 1984-04-02 Nissan Motor Co Ltd 歯車の押出し成形方法
JPS60261638A (ja) * 1984-06-07 1985-12-24 Nissan Motor Co Ltd ボス付歯車の製造方法
JPH07223033A (ja) * 1994-02-15 1995-08-22 Daihatsu Motor Co Ltd 歯車部品の精密冷間鍛造方法および装置
TW201041673A (en) * 2009-05-27 2010-12-01 Metal Ind Res & Dev Ct Gear forming method
CN201711484U (zh) * 2010-07-08 2011-01-19 北京机电研究所 浮动式直齿圆柱齿轮精锻模具
CN102248108A (zh) * 2011-06-01 2011-11-23 西安建筑科技大学 一种浮动凹模运动可控的直齿轮精锻成形装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
圆筒形齿轮中心凸起部成形方法的研究;袁中林;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20120415(第04期);B022-150 *
郑伟刚等.直齿轮的精密挤压成形工艺研究.《贵州工业大学学报(自然科学版)》.2005,第34卷(第3期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103736903A (zh) 2014-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103736903B (zh) 带凸缘扁平齿轮精密成形方法及其装置
CN101332488B (zh) 一种齿轮轴的冷锻工艺
CN101780628B (zh) 一种压铆螺母的加工工艺
CN102303090B (zh) 管坯料一步多向复合成形中部法兰管接头的装置及方法
CN102039346B (zh) 对向齿挤压式精冲模具及采用该模具的精冲方法
CN103691798B (zh) 一种减小精冲件塌角的精冲成形方法
CN203862710U (zh) 锻环加工装置
CN205032636U (zh) 面板焊接螺母冷镦装置
CN203764734U (zh) 一种离合器星轮精冲挤压模具
CN201239773Y (zh) 一种齿轮轴的齿形盲孔成形模具
CN104384322B (zh) 一种板料精冲挤压复合凸台零件的成形工艺
CN103192016B (zh) 非对称大直径直齿圆柱齿轮冷精密成形装置
CN206810882U (zh) 一种插接件的冷挤压模具
CN102909300B (zh) 齿形管柱冷锻成形方法及挤齿挤孔模具
CN103658500A (zh) 一种直齿圆柱内齿轮的精密温锻一次成形新工艺
CN204338600U (zh) 锥形管冷挤压成形装置
CN111215493B (zh) 齿链、齿条与齿链啮合式三辊卷弯成形大直径齿轮的方式
CN201644648U (zh) 一种翻孔冲压模
CN203304422U (zh) 改进的锻造车轮模具
CN202224579U (zh) 一种设有齿端分流腔的直齿圆柱齿轮成形模具
CN201768832U (zh) 一种用于制造异径管的模具组件
CN201906782U (zh) 大型滚轮或齿轮锻件成形装置
CN203711594U (zh) 一种无毛刺锁窝冲孔成型模具
KR100879533B1 (ko) 압연강판 성형에 의한 위치결정형 체결 너트의 제조방법
CN100446889C (zh) 利用冷镦机加工金属盲管零件的加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant