CN104117547A - 一种温挤压齿轮棒连续挤压模及其加工方法 - Google Patents

一种温挤压齿轮棒连续挤压模及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种温挤压齿轮棒连续挤压模,包括中心开设有齿轮形结构的模孔的凹模、凸膜,凹模外设置有凹模加热圈,凹模置于挤压筒的下部内,该挤压筒上设置有挤压筒加热圈和热电偶插孔,凹模下方设置有定位挤压垫,该定位挤压垫与下模板相配合,下模板固定于工作台面上;凸膜与凸膜支承连接配合,该凸膜支承的上端与锥形头相固定,锥形头固定于上模板上,该上模板固定于活动横梁上。通过凹模加热圈、挤压筒加热圈预加热挤压筒、凹模、凸膜至300℃,再将用中频感应加热炉加热至680℃至720℃的坯料装入挤压筒内,液压缸将坯料正向挤入凹模的模孔中被挤压呈齿轮棒;本齿轮棒连续挤压模结构合理,生产效率高、成本低,加工方法工序简单、用工少、金属损耗少。

Description

技术领域
[0001] 本发明涉及齿轮加工技术领域,尤其指一种温挤压齿轮棒连续挤压模及其加工方 法。 一种温挤压齿轮棒连续挤压模及其加工方法
背景技术
[0002] 齿轮作为机械传动常用的基础零部件,其应用广,用量大,部分齿轮被列入标准件 产品。现行的齿轮加工方法主要有两种:一是有屑加工,即经过车、铣、插、磨等传统的机 械加工方法加工而成,但是其存在工序多,加工效率低,金属损耗大,所需加工机床及操作 人员多,生产成本高等缺点;二是无屑加工,即通过冷扎、冷锻、冲裁、热轧、粉末冶金等加工 方法加工而成,齿轮的无屑加工是利用金属的塑性变形或粉末烧结使齿轮的齿形部分最终 成形或提高齿面质量的加工方法,分为工件在常温下进行加工的冷态成形和把工件加热到 KKKTC左右进行加工的热态成形两类,但是现有的齿轮无屑加工方法对设备的投入较大, 应用也不十分广泛。
[0003] 随着汽车制造和装备制造业的快速发展,齿轮需求量大增,其中大多数的齿轮加 工又中小企业,甚至是家庭作坊来完成,其普遍采用还是比较容易掌握的机械加工方法,其 加工效率低,金属损耗大,这与所提倡的产能优化以及节能减排不相符,在日趋激烈的竞争 中必将被淘汰。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状,提供结构合理,生产效率高、 成本低的一种温挤压齿轮棒连续挤压模,其加工方法工序简单、用工少、金属损耗少。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为: 一种温挤压齿轮棒连续挤压模,包括中心开设有齿轮形结构的模孔的凹模,与所述凹 模相适配的凸膜,凹模外设置有凹模加热圈,凹模置于挤压筒的下部内,该挤压筒上设置有 挤压筒加热圈和热电偶插孔,凹模下方设置有定位挤压垫,该定位挤压垫与下模板相配 合,下模板固定于四柱立式液压挤压机的工作台面上;凸膜与凸膜支承连接配合,该凸膜支 承的上端与锥形头相固定,锥形头固定于上模板上,该上模板固定于四柱立式液压挤压机 的活动横梁上。
[0006] 优化的技术措施还包括: 上述的挤压筒从内至外依次由挤压筒内衬、挤压筒中应力圈和挤压筒外应力圈,挤压 筒加热圈设置于挤压筒外应力圈的外周。
[0007] 上述的挤压筒外应力圈设置有挤压筒冷却水进口和挤压筒冷却水出口,挤压筒冷 却水进口和挤压筒冷却水出口之间由螺旋形结构的挤压筒冷却水通路相连通。
[0008] 上述的凹模的外周从内至外依次设置有凹模中应力圈和凹模外应力圈,凹模加热 圈设置于所述凹模外应力圈的外周。
[0009] 上述的挤压筒的下端固定有下法兰,该下法兰的内周上表面与所述定位挤压垫 相支撑,下法兰连通挤压筒一起通过月牙形法兰压块定位固定于下模板上,下模板通过下 模板压块固定于工作台面上。
[0010] 上述的锥形头通过锥形头压圈固定于上模板上,上模板通过上模板压块固定于活 动横梁上。
[0011] 上述的挤压筒上位于凹模的外周设置有凹模冷却水进口和凹模冷却水出口,凹模 冷却水进口和凹模冷却水出口通过凹模冷却水通路相连通。
[0012] 上述的凸膜支承上设置有凸膜冷却水进口和凸膜冷却出进口,凸膜中心开设有 冷却水孔,该冷却水孔向上延伸至凸膜支承的下部,并与所述凸膜冷却出进口相连通,凸 膜冷却水进口的里端与注水管相连通,该注水管下端敞开,并坚向置于冷却水孔内。
[0013] 上述的定位挤压垫与所述下模板之间设置有隔热棉。
[0014] 一种温挤压齿轮棒连续挤压模的加工方法,其特征是:包括以下步骤: 步骤一、四柱立式液压挤压机的移模缸将凸膜插入挤压筒四分之一处,预热挤压筒、凹 模、凸膜至300°c ; 步骤二、将凸膜退出挤压筒,在挤压筒内壁上涂上润滑油,由机械手将用中频感应加热 炉加热至680°C至720°C的坯料装入挤压筒; 步骤三、移模缸带动凸膜以120mm/s的速度下行完成装料作业,四柱立式液压挤压机 的液压缸以9mm/s的速度下行将坯料正向挤入凹模的模孔中; 步骤四、坯料经过凹模被挤压制得成品齿轮棒,挤压结束后,回程缸以85mm/s的速度 带动凸膜退出挤压筒,完成一次生产过程; 步骤五、循环步骤一至步骤四,完成连续生产,成品出模后由链轮输送带送上地面,经 人工装缓冷箱作余热退火。
[0015] 本发明的一种温挤压齿轮棒连续挤压模,包括中心开设有齿轮形结构的模孔的凹 模,与所述凹模相适配的凸膜,凹模外设置有凹模加热圈,凹模置于挤压筒的下部内,该挤 压筒上设置有挤压筒加热圈和热电偶插孔,凹模下方设置有定位挤压垫,该定位挤压垫与 下模板相配合,下模板固定于四柱立式液压挤压机的工作台面上;凸膜与凸膜支承连接配 合,该凸膜支承的上端与锥形头相固定,锥形头固定于上模板上,该上模板固定于四柱立式 液压挤压机的活动横梁上。其通过凹模加热圈、挤压筒加热圈预加热挤压筒、凹模、凸膜至 300°C,然后将用中频感应加热炉加热至680°C至720°C的坯料装入挤压筒内,四柱立式液 压挤压机的液压缸将坯料正向挤入凹模的模孔中,使坯料被挤压呈齿轮棒,从而完成齿轮 棒的加工。本温挤压齿轮棒连续挤压模结构合理,生产效率高、每小时可生产齿轮棒25米 至30米,生产成本低;其加工方法工序简单、用工少、金属损耗少。
附图说明
[0016] 图1是本发明的剖视结构示意图; 图2是图1中凸膜和凸膜支承的剖视结构示意图; 图3是图1中凹模、挤压筒以及定位挤压垫的装配示意图; 图4是图1中凹|旲的俯视不意图; 图5是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0017] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0018] 如图1至图5所示为本发明的结构示意图, 其中的附图标记为:凹模1、模孔la、凹模加热圈11、凹模加热圈接线孔11a、凹模中应 力圈12、凹模外应力圈13、凸膜2、凸膜冷却水进口 2a、凸膜冷却水出口 2b、冷却水孔2c、注 水管2d、凸膜支承21、挤压筒3、挤压筒加热圈31、热电偶插孔32、挤压筒内衬33、挤压筒中 应力圈34、挤压筒外应力圈35、挤压筒冷却水进口 35a、挤压筒冷却水出口 35b、凹模冷却水 进口 35c、凹模冷却水出口 35d、定位挤压垫4、下法兰41、月牙形法兰压块42、上法兰43、下 模板5、下模板压块51、工作台面6、锥形头7、锥形头压圈71、上模板8、上模板压块81、活动 横梁9。
[0019] 如图1至图5所示, 一种温挤压齿轮棒连续挤压模,包括中心开设有齿轮形结构的模孔la的凹模1,与所 述凹模相适配的凸膜2,凹模1外设置有凹模加热圈11,凹模1置于挤压筒3的下部内,该 挤压筒3上设置有挤压筒加热圈31和热电偶插孔32,凹模1下方设置有定位挤压垫4,该 定位挤压垫4与下模板5相配合,下模板5固定于四柱立式液压挤压机的工作台面6上;凸 膜2与凸膜支承21连接配合,该凸膜支承21的上端与锥形头7相固定,锥形头7固定于上 模板8上,该上模板8固定于四柱立式液压挤压机的活动横梁9上。
[0020] 凸膜2与凸膜支承21螺纹连接,凸膜支承21与锥形头7也为螺纹连接。
[0021] 挤压筒加热圈31为挤压筒3和凸膜2提供加热源;凹模加热圈11为凹模1提供 加热源,其通过凹模加热圈接线孔11a接线通电;热电偶插孔32用于安装热电偶,热电偶能 够检测加热温度。
[0022] 实施例中,挤压筒3从内至外依次由挤压筒内衬33、挤压筒中应力圈34和挤压筒 外应力圈35,挤压筒加热圈31设置于挤压筒外应力圈35的外周。
[0023] 实施例中,挤压筒外应力圈35设置有挤压筒冷却水进口 35a和挤压筒冷却水出口 35b,挤压筒冷却水进口 35a和挤压筒冷却水出口 35b之间由螺旋形结构的挤压筒冷却水通 路相连通。采用螺旋形结构的挤压筒冷却水通路,使冷却水的流经时间增长,有利于提高冷 却效果。
[0024] 挤压筒内衬33、挤压筒中应力圈34和挤压筒外应力圈35构成挤压筒3,并通过上 法兰43压紧;挤压筒外应力圈35与挤压筒中应力圈34以千分之七的过盈量锥面配合,再 以千分之七的过盈量与挤压筒内衬33锥面配合,使挤压筒3具有一定的预应力。
[0025] 实施例中,凹模1的外周从内至外依次设置有凹模中应力圈12和凹模外应力圈 13,凹模加热圈11设置于所述凹模外应力圈13的外周。
[0026] 凹模外应力圈13与凹模中应力圈12以千分之七的过盈量锥面配合,再与凹模1 以千分之七的过盈量锥面配合,使凹模1具有一定的预应力。
[0027] 实施例中,挤压筒3的下端固定有下法兰41,该下法兰41的内周上表面与所述定 位挤压垫4相支撑,下法兰41连通挤压筒3 -起通过月牙形法兰压块42定位固定于下模 板5上,下模板5通过下模板压块51固定于工作台面6上。
[0028] 实施例中,锥形头7通过锥形头压圈71固定于上模板8上,上模板8通过上模板 压块81固定于活动横梁9上。
[0029] 实施例中,挤压筒3上位于凹模1的外周设置有凹模冷却水进口 35c和凹模冷却 水出口 35d,凹模冷却水进口 35c和凹模冷却水出口 35d通过凹模冷却水通路相连通。
[0030] 实施例中,凸膜支承21上设置有凸膜冷却水进口 2a和凸膜冷却水出口 2b,凸膜 2中心开设有冷却水孔2c,该冷却水孔2c向上延伸至凸膜支承21的下部,并与所述凸膜 冷却水出口 2b相连通,凸膜冷却水进口 2a的里端与注水管2d相连通,该注水管2d下端敞 开,并坚向置于冷却水孔2c内。
[0031] 对凸膜2进行冷却时,冷却水从凸膜冷却水进口 2a进入,并通过注水管2d注入至 凸膜2的头部,然后从冷却水孔2c与注水管2d外壁之间的空间中外溢,最终从凸膜冷却水 出口 2b流出;如此设置能够提高凸膜2头部的冷却效果,保证对凸膜2的冷却,以提高凸膜 2的使用寿命。
[0032] 实施例中,定位挤压垫4与所述下模板5之间设置有隔热棉;隔热棉的设置能够提 高热量的有效利用率,起到降低消耗的作用。
[0033] 上述的四柱立式液压挤压机为YN32-630Z四柱立式液压挤压机,其液压系统由液 压缸、移模缸和回程缸组成。四柱立式液压挤压机的电机额定功率为150KW。
[0034] 凹模1的材料为高硬度、高强度、高耐磨性的高速工具钢,其允许单位压力值在 200MPa以上,模孔la采用慢走丝,线切割加工,以保证其尺寸精度和表面光洁度。
[0035] 挤压筒外应力圈35和挤压筒中应力圈34的材料为热强性高的热作模具钢,挤压 筒内衬33的材料为高硬度、高耐磨的高速工具钢。
[0036] 凹模外应力圈13与凹模中应力圈12的材料为热强性高的热作模具钢,凹模1的 材料为硬质合金。
[0037] 凸膜2的材料为高硬度的高速工具钢。
[0038] 凹模1、凸膜2、挤压筒3的冷却水循环冷却,冷却水以0. 25MPa的压力对模具进行 强制冷却,使模具的工作温度控制在200°C至300°C之间。
[0039] -种温挤压齿轮棒连续挤压模的加工方法,其特征是:包括以下步骤: 步骤一、四柱立式液压挤压机的移模缸将凸膜2插入挤压筒3四分之一处,预热挤压筒 3、凹模1、凸膜2至300°C ; 步骤二、将凸膜2退出挤压筒3,在挤压筒3内壁上涂上润滑油,由机械手将用中频感应 加热炉加热至680°C至720°C的坯料装入挤压筒3 ;润滑油采用石墨油和气缸油按体积比1 : 2混合而成;坯料经下料、抛丸后就可入炉加热,坯料在中频感应加热炉加热时间8-9分钟, 并控制其加热温度在680°C至720°C,使毛坯金属表面氧化层厚度在0. 02mm以内。
[0040] 步骤三、移模缸带动凸膜2以120mm/s的速度下行完成装料作业,四柱立式液压挤 压机的液压缸以9mm/s的速度下行将坯料正向挤入凹模1的模孔中; 步骤四、坯料经过凹模1被挤压制得成品齿轮棒,挤压结束后,回程缸以85mm/s的速度 带动凸膜2退出挤压筒3,完成一次生产过程; 步骤五、循环步骤一至步骤四,完成连续生产,成品出模后由链轮输送带送上地面,经 人工装缓冷箱作余热退火。
[0041] 使用本温挤压齿轮棒连续挤压模加工齿轮棒,其生产节拍为45秒一次,每小时可 生产齿轮棒25-30米。与传统的机加工相比,节约能源50%以上,节约原材料25%至30%,齿 轮棒成品收得率在90%以上;无尘无污水,符合节能、环保的发展需求。经过生产证实,加工 而成的成品齿轮棒表面粗糙度为0. 8-1. 2度。
[0042] 加工得到的成品齿轮棒,经切片打孔后,即可以加工制得成品齿轮,十分方便。
[0043] 本发明的最佳实施例已阐明,由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不 会脱离本发明的范围。

Claims (10)

1. 一种温挤压齿轮棒连续挤压模,包括中心开设有齿轮形结构的模孔(la)的凹模 (1) ,与所述凹模相适配的凸膜(2),其特征是:所述的凹模(1)外设置有凹模加热圈(11), 所述的凹模(1)置于挤压筒(3)的下部内,该挤压筒(3)上设置有挤压筒加热圈(31)和热 电偶插孔(32),所述的凹模(1)下方设置有定位挤压垫(4),该定位挤压垫(4)与下模板 (5)相配合,所述的下模板(5)固定于四柱立式液压挤压机的工作台面(6)上;所述的凸膜 (2) 与凸膜支承(21)连接配合,该凸膜支承(21)的上端与锥形头(7)相固定,所述的锥形 头(7)固定于上模板(8)上,该上模板(8)固定于四柱立式液压挤压机的活动横梁(9)上。
2. 根据权利要求1所述的一种温挤压齿轮棒连续挤压模,其特征是:所述的挤压筒(3) 从内至外依次由挤压筒内衬(33)、挤压筒中应力圈(34)和挤压筒外应力圈(35),所述的挤 压筒加热圈(31)设置于挤压筒外应力圈(35)的外周。
3. 根据权利要求2所述的一种温挤压齿轮棒连续挤压模,其特征是:所述的挤压筒外 应力圈(35)设置有挤压筒冷却水进口(35a)和挤压筒冷却水出口(35b),所述的挤压筒冷 却水进口(35a)和挤压筒冷却水出口(35b)之间由螺旋形结构的挤压筒冷却水通路相连 通。
4. 根据权利要求3所述的一种温挤压齿轮棒连续挤压模,其特征是:所述的凹模(1) 的外周从内至外依次设置有凹模中应力圈(12)和凹模外应力圈(13),所述的凹模加热圈 (11)设置于所述凹模外应力圈(13)的外周。
5. 根据权利要求4所述的一种温挤压齿轮棒连续挤压模,其特征是:所述的挤压筒(3) 的下端固定有下法兰(41),该下法兰(41)的内周上表面与所述定位挤压垫(4)相支撑,所 述的下法兰(41)连通挤压筒(3) -起通过月牙形法兰压块(42)定位固定于下模板(5)上, 所述的下模板(5)通过下模板压块(51)固定于工作台面(6)上。
6. 根据权利要求5所述的一种温挤压齿轮棒连续挤压模,其特征是:所述的锥形头(7) 通过锥形头压圈(71)固定于上模板(8)上,所述的上模板(8)通过上模板压块(81)固定 于活动横梁(9)上。
7. 根据权利要求6所述的一种温挤压齿轮棒连续挤压模,其特征是:所述的挤压筒(3) 上位于凹模(1)的外周设置有凹模冷却水进口(35c)和凹模冷却水出口(35d),所述的凹模 冷却水进口(35c)和凹模冷却水出口(35d)通过凹模冷却水通路相连通。
8. 根据权利要求7所述的一种温挤压齿轮棒连续挤压模,其特征是:所述的凸膜支承 (21)上设置有凸膜冷却水进口(2a)和凸膜冷却水出口(2b),所述的凸膜(2)中心开设 有冷却水孔(2c),该冷却水孔(2c)向上延伸至凸膜支承(21)的下部,并与所述凸膜冷却 水出口(2b)相连通,所述的凸膜冷却水进口(2a)的里端与注水管(2d)相连通,该注水管 (2d)下端敞开,并坚向置于冷却水孔(2c)内。
9. 根据权利要求8所述的一种温挤压齿轮棒连续挤压模,其特征是:所述的定位挤压 垫(4)与所述下模板(5)之间设置有隔热棉。
10. 根据权利要求1所述的一种温挤压齿轮棒连续挤压模的加工方法,其特征是:包括 以下步骤: 步骤一、四柱立式液压挤压机的移模缸将凸膜(2)插入挤压筒(3)四分之一处,预热挤 压筒(3)、凹模(1)、凸膜(2)至300°C ; 步骤二、将凸膜(2)退出挤压筒(3),在挤压筒(3)内壁上涂上润滑油,由机械手将用中 频感应加热炉加热至680°C至720°C的坯料装入挤压筒(3); 步骤三、移模缸带动凸膜(2)以120mm/s的速度下行完成装料作业,四柱立式液压挤压 机的液压缸以9mm/s的速度下行将坯料正向挤入凹模(1)的模孔中; 步骤四、坯料经过凹模(1)被挤压制得成品齿轮棒,挤压结束后,回程缸以85mm/s的速 度带动凸膜(2)退出挤压筒(3),完成一次生产过程; 步骤五、循环步骤一至步骤四,完成连续生产,成品出模后由链轮输送带送上地面,经 人工装缓冷箱作余热退火。
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