CN103831312A - 一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法，此方法具体涉及温挤压成形模具，属于机械制造齿条加工技术领域。其加工工艺步骤是：第一步：下料制坯；第二步：坯料加热及润滑；第三步：模具预热处理；第四步：连续温挤压成形齿形件；第五步：线切割成形多件不同规格的直齿齿条成品件。本发明提供的直齿齿条温挤压成形方法较传统加工工艺有着更高的加工效率，不仅克服材料利用率低、生产效率低、成本高、齿坯强度、角隅填充困难和使用寿命降低等缺点，而且继承了温挤压成形节材、节能、低成本等优势，是直齿齿条加工工艺的重大技术创新，有望在塑性成形领域实现直齿齿条的工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及机械制造齿条加工技术领域，特别涉及一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法。
背景技术
齿条是机械传动常用基础零部件，应用广，用量大。目前，公知的一般齿条的齿形加工有滚齿加工、插齿加工、线切割加工、研磨齿条、铣齿加工等传统加工方法，但这些齿条在加工过程中工序多、效率低、金属损耗大，需配置大量各类加工机床及操作工人，生产成本高。由于这些公知的技术方案都是针对特定的齿条而言的，因此相互之间难以借鉴。
随着机械工业的发展和国际竞争的激化，对齿条产品的性能的提高和加工成本的降低提出了更高的要求，尤其加工效率的提高。因此齿条的挤压和锻造成形技术得到了重视和发展。温挤压是近年来国内外发展较快的介于冷挤压与热挤压之间的一种毛坯精化新型工艺。温挤压节约能源、节约材料、生产率高，零件的强度高、重量轻、刚性好。温挤压适用于对常温成型时变形抗力高、塑性差、加工硬化激烈且又很难成型的高强度金属及耐蚀耐热钢、不锈钢、铁合金钢及含铬量高的钢等材料的加工，更适合于形状复杂的非轴对称异形零件的成形，在汽车、拖拉机、发动机、军工以及航空航天等领域已成了一种不可替代的成形方法。本发明提供了一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形新方法。
因此，希望有一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法可以克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是为克服或者至少减少上述现有技术的不足，提供一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法，该方法的具体步骤如下：
第一步下料制坯：根据目标齿形件确定坯料的尺寸，所述坯料为矩形长条状，对坯料软化退火处理以及采用二硫化钼、石墨和高温时熔融的玻璃粉配成油剂润滑，涂抹到坯料表面；
第二步坯料加热：通过中频或者高频感应加热对坯料实施加热，使坯料温度达到其温挤压的温度范围；
第三步模具预热：使用乙炔焰将模具预热至200℃ ~250℃；
第四步连续温挤压成形齿形件：对坯料进行连续均匀挤压，使坯料充满齿腔；
第五步线切割成形成品件：连续温挤压成形件通过线切割成多件不同规格的直齿齿条成品件。
优选的，所述温挤压成形齿形件所涉及到的模具主要由凹模和凸模组件组成，所述的凸模与坯料接触端设置有倒角；所述的凹模包括润滑部分、挤压部分和成形部分，凹模体内部形状与齿形件的外轮廓相对应。
优选的，所述的温挤压成型模具的凸模和凹模之间留出足够容纳坯料的空间。
优选的，本发明采用温挤压成形工艺，坯料受到挤压时，在三向压应力作用下，使坯料晶粒细化，致密度提高，并且在塑性成形过程中保留了金属纤维的完整性，使产品性能大幅提高。
优选的，采用温挤压成形齿形件，然后线切割成具有不同规格直齿齿条成品件。
优选的，所述的温挤压成型模具进一步包括润滑坯料的润滑垫和减小成形压力的挤压垫。
优选的，所述温挤压成型模具通过黑色金属垂直挤压机或者卧式金属型材挤压机驱动。
本发明的有益效果：
1）本发明采用连续温挤压成形方法与传统的直齿齿条加工工艺相比具有更高的材料利用率和加工效率；
2）本发明采用温挤压成形工艺，坯料受三向压应力，使坯料晶粒细化，致密度提高，并且塑性成形过程保留了金属纤维的完整性，使产品性能大幅提高；
3）本发明提供的温挤压工艺方法所涉及到的模具设计独特，设置了润滑坯料的润滑垫和减小成形压力的挤压垫，可有效提高模具的使用寿命，降低生产成本；
4）由于采用温挤压成形工艺，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；
5）由于采用连续温挤压成形齿形件，然后采用线切割方法加工成具有不同规格的齿条成品件，不用因规格不同而重复制造模具，大大的上降低了温挤压模具制造成本。
本发明提供的直齿齿条温挤压成形方法较传统加工工艺有着更高的加工效率，不仅克服材料利用率低、生产效率低、成本高、齿坯强度、角隅填充困难和使用寿命降低等缺点，而且继承了温挤压成形节材、节能、低成本等优势，是直齿齿条加工工艺的重大技术创新，有望在塑性成形领域实现直齿齿条的工业化生产。
附图说明
图1为本发明的温挤压成形方法模具简略示意图；
图2为本发明凸模、凹模等的示意图；
图3为本发明加工工艺流程图；
图4本发明加工直齿齿条的成型过程三维示意图；
附图标记：
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零件或具有相同或类似功能的零件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面参考附图中描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1是本发明的温挤压成型模具示意图，图2是温挤压成形模具的凸模和凹模，图3为本发明加工工艺流程图，图4本发明加工直齿齿条的成型过程三维示意图；
实施例：
参见图3，第一步下料制坯：根据目标齿形件确定坯料20CrNiMo的尺寸，所述坯料20CrNiMo为矩形长条状，对坯料20CrNiMo进行软化退火处理以及采用高二硫化钼、石墨和温时熔融的玻璃粉配成油剂润滑，均匀涂抹到坯料20CrNiMo表面；
第二步坯料加热：通过中频或者高频感应加热对坯料20CrNiMo实施加热，使坯料20CrNiMo温度达到其温挤压的温度范围（即再结晶温度以下）；
第三步模具预热：参见图2，使用乙炔焰对温挤压模具的凸模和凹模进行预热至200℃ ~250℃；
第四步连续温挤压成形齿形件：参见图1，此模具采用凹模上置，放置在黑色金属垂直挤压机或者卧式金属型材挤压机上，坯料20CrNiMo放置在挤压成形模具的凹模中对其进行连续均匀挤压，使坯料20CrNiMo充满凹模齿形腔，金属坯料20CrNiMo在温挤压模具的挤压腔中进行连续挤压，随后在成形腔内成形后，成形后的齿形件由上模座孔上方取出。
第五步线切割成形成品件：参见图4，为本发明加工坯料20CrNiMo直齿齿条成形过程的三维示意图，经过连续温挤压成形后的齿形件通过线切割成多件不同规格的直齿齿条成品件。
本发明所需设备为黑色金属垂直挤压机或者卧式金属型材挤压机。
最后需要指出的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，特别是坯料20CrNiMo，并不局限于这种材料，凡是能够通过本发明提供的直齿齿条的温挤压成形方法而获得的齿形件涉及到的材料均可通过本发明提供的直齿齿条的温挤压成形方法来生产加工。
Claims (7)
1.一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：
第一步下料制坯：根据目标齿形件确定坯料的尺寸，所述坯料为矩形长条状，对坯料软化退火处理以及采用二硫化钼、石墨和高温时熔融的玻璃粉配成油剂润滑，涂抹到坯料表面；
第二步坯料加热：通过中频或者高频感应加热对坯料实施加热，使坯料温度达到其温挤压的温度范围；
第三步模具预热：使用乙炔焰将模具预热至200℃ ~250℃；
第四步连续温挤压成形齿形件：对坯料进行连续均匀挤压，使坯料充满齿形腔；
第五步线切割成形成品件：连续温挤压成形件通过线切割成多件具有不同规格的直齿齿条成品件。
2.根据权利要求1 所述的一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法，其特征在于，所述温挤压成形齿形件所涉及到的模具主要由凹模和凸模组件组成，所述的凸模与坯料接触端设置有倒角；所述的凹模包括润滑部分、挤压部分和成形部分，凹模体内部形状与齿形件的外轮廓相对应。
3.根据权利要求2所述的一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法，其特征在于，所述的温挤压成型模具的凸模和凹模之间留出足够容纳坯料的空间。
4.根据权利要求2所述的一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法，其特征在于，本发明采用温挤压成形工艺，坯料受到挤压时，处于三向压应力状态。
5.根据权利要求1 所述的一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法，其特征在于，采用温挤压成形齿形件，然后线切割成具有不同规格直齿齿条成品件。
6.根据权利要求2所述的一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法，其特征在于，所述的温挤压成型模具进一步包括润滑坯料的润滑垫和减小成形压力的挤压垫。
7.根据权利要求2所述的一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法，其特征在于，所述温挤压成型模具通过黑色金属垂直挤压机或者卧式金属型材挤压机驱动。
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