CN105081179A - 啮合套空心管加工工艺及加工模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种啮合套空心管加工模具，包括预锻模具和精锻模具；预锻模具包括预锻扩孔上模和预锻扩孔下模，预锻扩孔上模包括用于扩孔的倒圆台，预锻扩孔下模上开设有与坯料直径一致的圆形凹槽；精锻模具包括精锻齿上模、精锻齿下模和精锻模顶柱，精锻齿上模与精锻齿下模闭合状态下形成的锻腔与啮合套空心管的齿形相同，精锻模顶柱用于支撑扩孔后的坯料。应用本发明提供的啮合套空心管加工模具，齿形的弯曲强度、接触疲劳强度和耐冲击性高，性能优越；齿形的耐磨性好，啮合平稳性高。锻造后坯件后续内孔加工余量少，节约孔材料，提高了生产效率和材料利用率。本发明还公开了一种啮合套空心管加工工艺。

Description

啮合套空心管加工工艺及加工模具

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，更具体地说，涉及一种啮合套空心管加工工艺，还涉及一种啮合套空心管加工模具。

背景技术

各类机械零部件是生活中及工业领域的重要组成元素。随着机械制造及机械加工等领域的日益发展，对各类零部件的精度要求越来越高，对其加工工艺的要求也越来越多，需综合考虑加工精度、加工效率、费用等因素，以期达到最佳的加工效果。

啮合套空心管是机械工业领域常用的零部件。其结构请参阅图1，图1为啮合套空心管的结构示意图。可见其整体呈管状结构，端部设置有齿形。现有技术中常见的啮合套空心管的加工工艺主要包括以下步骤：下料、加热、镦粗、锻造和铣削。其中，经镦粗、锻造，坯料的外形基本成型，再经过后续的齿形切削加工，加工出啮合套空心管的齿形，使其符合技术要求，则啮合套空心管基本成型。但后续仍需进行内孔的加工，且加工余量大。因而总起来讲，该加工工艺加工时间长，费用较高。

综上所述，如何有效地解决啮合套空心管加工时间长、内孔加工余量大、费用高等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种啮合套空心管加工模具，该啮合套空心管加工模具的结构设计可以有效地解决啮合套孔空心管制作过程内孔加工余量大、加工时间长、费用高的问题，本发明的第二个目的是提供一种采用上述啮合套空心管加工模具进行啮合套空心管加工的啮合套空心管加工工艺。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种啮合套空心管加工模具，包括预锻模具和精锻模具；

所述预锻模具包括预锻扩孔上模和预锻扩孔下模，所述预锻扩孔上模包括用于扩孔的倒圆台，所述预锻扩孔下模上开设有与坯料直径一致的圆形凹槽；

所述精锻模具包括精锻齿上模、精锻齿下模和精锻模顶柱，所述精锻齿上模与所述精锻齿下模闭合状态下形成的锻腔与啮合套空心管的齿形相同，所述精锻模顶柱用于支撑扩孔后的坯料。

优选地，上述啮合套空心管加工模具中，所述精锻齿上模的拔模斜度为3度-6度，所述预锻扩孔上模的拔模斜度为20度-26度，所述精锻齿下模的一级侧壁的拔模斜度均为2度-3度，所述精锻齿下模的二级侧壁和三级侧壁的拔模斜度为1度-2度，所述预锻扩孔下模的拔模斜度为1度-2度。

优选地，上述啮合套空心管加工模具中，所述精锻齿上模的拔模斜度为6度，所述预锻扩孔上模的拔模斜度为26度，所述精锻齿下模的一级侧壁的拔模斜度为3度，所述精锻齿下模的二级侧壁和三级侧壁的拔模斜度均为2度，所述预锻扩孔下模的拔模斜度为2度。

优选地，上述啮合套空心管加工模具中，所述预锻扩孔上模的下底面与所述倒圆台通过圆弧过渡。

优选地，上述啮合套空心管加工模具中，所述圆弧的曲率半径为10mm。

优选地，上述啮合套空心管加工模具中，所述锻腔的粗糙度为0.8微米。

本发明提供的啮合套空心管加工模具包括预锻模具和精锻模具。其中，预锻模具包括预锻扩孔上模和预锻扩孔下模，预锻扩孔上模包括用于扩孔的倒圆台，预锻扩孔下模上开设有与坯料直径一致的圆形凹槽，坯料放置于圆形凹槽中，预锻扩孔上模的倒圆台直径较小的一端朝向预锻扩孔下模。精锻模具包括精锻齿上模、精锻齿下模和精锻模顶柱。精锻齿上模与精锻齿下模闭合状态下，二者中间形成的锻腔与啮合套空心管的齿形相同，精锻模顶柱用于支撑扩孔后的坯料。

应用本发明提供的啮合套空心管加工模具，通过预锻模具进行镦粗，将坯料放置于预锻扩孔下模的圆形凹槽中，在压力设备的作用下，预锻扩孔上模的倒圆台结构逐渐向预锻扩孔下模移动，作用于坯料，达到扩孔镦粗的效果。经过预锻扩孔，坯料经加热后表面产生的氧化皮被去掉，进而获得预锻坯料，保证后续精锻过程中不会出现齿形缺料的现象。精锻过程中，在压力设置的作用下，由于精锻齿上模与精锻齿下模闭合状态下，二者中间形成的锻腔与啮合套空心管的齿形相同，因而可以将预锻坯料直接锻压出啮合套空心管的形状，齿形精度能够达到公差标准，不需后续精加工，即可以进行热处理，生产率和材料利用率高。同时，空心管锻造后的坯件内孔形状基本成型，直接减少钻孔工艺，后续加工余量少，并且节约孔的材料约0.1Kg，节约钻孔工时单价0.3元/件。综上，采用上述啮合套空心管加工模具能够有效缩短加工时间，减少加工费用。

同时，坯料经过上述模具锻压直接获得完整的齿形，由于精锻使得金属材料的纤维组织沿齿形均匀连续分布，晶粒及组织细密，微观缺陷少，因此，精锻齿形的性能优越，齿的弯曲强度、接触疲劳强度和耐冲击性明显高于切削齿。一般来说，精锻可使轮齿抗冲击强度提高约15％，抗弯曲疲劳寿命提高约20％。有效改善了齿形的组织，提高了其力学性能。另外，精锻齿形减少了热处理时的齿廓变形，提高了齿的耐磨性和啮合时的平稳性，提高了齿的使用寿命。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种啮合套空心管加工工艺，包括步骤：

下料，制备出内径为62-64mm的管状的坯料；

将所述坯料进行加热；

将所述坯料通过如上述预锻模具进行预锻扩孔；

将扩孔后的坯料通过如上述精锻模具进行齿形的精锻。

优选的，上述啮合套空心管加工工艺中，包括步骤：

下料，制备出内径为63mm的管状的坯料；

将所述坯料进行加热；

将所述坯料通过如上述预锻模具进行预锻扩孔；

将扩孔后的坯料通过如上述精锻模具进行齿形的精锻。

由于上述的啮合套空心管加工模具具有上述技术效果，采用了该啮合套空心管加工模具的啮合套空心管加工工艺也应具有相应的技术效果，本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为啮合套空心管的主视结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为本发明提供的啮合套空心管加工模具一种具体实施方式中精锻模具的结构示意图；

图4为本发明提供的啮合套空心管加工模具一种具体实施方式中预锻模具的结构示意图；

图5为预锻扩孔后的预锻坯料的结构示意图；

图6为图4中精锻齿上模的主视结构示意图；

图7为图6的侧视结构示意图；

图8为图4中精锻齿下模的结构示意图。

附图中标记如下：

精锻齿上模1，预锻坯料2，精锻齿下模3，精锻模顶柱4，预锻扩孔上模5，坯料6，预锻扩孔下模7，啮合套空心管8，一级侧壁31，二级侧壁32，三级侧壁33。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种啮合套空心管加工模具，以减少啮合套空心管加工时间、内孔加工余量和加工费用。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图3-图8，图3为本发明提供的啮合套空心管加工模具一种具体实施方式中精锻模具的结构示意图；图4为本发明提供的啮合套空心管加工模具一种具体实施方式中预锻模具的结构示意图；图5为预锻扩孔后的预锻坯料的结构示意图；图6为图4中精锻齿上模的主视结构示意图；图7为图6的侧视结构示意图；图8为图4中精锻齿下模的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的啮合套空心管加工模具包括预锻模具和精锻模具。

其中，预锻模具包括预锻扩孔上模5和预锻扩孔下模7，预锻扩孔上模5包括用于扩孔的倒圆台，预锻扩孔下模7上开设有与坯料6直径一致的圆形凹槽，坯料6放置于圆形凹槽中，预锻扩孔上模5的倒圆台直径较小的一端朝向预锻扩孔下模7。加工时，通过预锻模具进行镦粗，将坯料6放置于预锻扩孔下模7的圆形凹槽中，在压力设备的作用下，预锻扩孔上模5的倒圆台结构逐渐向预锻扩孔下模7移动，作用于坯料6，达到扩孔镦粗的效果。经过预锻扩孔，坯料6经加热后表面产生的氧化皮被去掉，进而获得预锻坯料2，保证后续精锻过程中不会出现齿形缺料的现象。

精锻模具包括精锻齿上模1、精锻齿下模3和精锻模齿顶柱4。精锻齿上模1与精锻齿下模3闭合状态下形成，二者中间形成的锻腔与啮合套空心管8的齿形相同，精锻模顶柱4用于支撑扩孔后的预锻坯料2。具体精锻模顶柱4的高度应满足其上顶面支撑坯料，下底面与精锻齿下模的下底面平齐。

加工时，坯料6经预锻镦粗扩孔后，形成预锻坯料2。其结构具体的请参阅图5。精锻过程中，在压力设备的作用下，由于精锻齿上模1与精锻齿下模3闭合状态下，二者中间形成的锻腔与啮合套空心管8的齿形相同，因而可以将预锻坯料2直接锻压出啮合套空心管8的形状，其齿形即可符合技术要求，无需后续铣削加工。同时，内孔形状基本成型，后续加工余量少。综上，采用上述啮合套空心管8加工模具能够有效缩短加工时间，减少加工费用。

进一步地，为便于锻造完成后将锻件取出，精锻齿上模1的拔模斜度可以设置为3度-6度，预锻扩孔上模5的拔模斜度设置为20度-26度，精锻齿下模3的一级侧壁31的拔模斜度设置为2度-3度，精锻齿下模3的二级侧壁32和三级侧壁33的拔模斜度设置为1度-2度，预锻扩孔下模7的拔模斜度设置为1度-2度。此处的一级侧壁31、二级侧壁32和三级侧壁33分别指对应于啮合套空心管8外壁不同直径处的预锻扩孔下模7的内壁，一级侧壁31、二级侧壁32和三级侧壁33对应的直径为依次减小。需要说明的是，此处的拔模斜度设置为一个数值范围，意在根据具体情况的不同，拔模斜度可以为该范围内的任意一个数值，也就是对于具体情况，拔模斜度是一确定的值，且该值在上述范围内。

具体的，精锻齿上模1的拔模斜度可以为6度，预锻扩孔上模5的拔模斜度可为26度，精锻齿下模3的一级侧壁31的拔模斜度可以为3度，精锻齿下模3的二级侧壁32和三级侧壁33的拔模斜度可以为2度，预锻扩孔下模7的拔模斜度可以为2度。

更进一步地，预锻扩孔上模5的下底面与倒圆台通过圆弧过渡。具体的圆弧的曲率半径为10mm。当然根据具体需要，也可以设置为其他尺寸，或者其他过渡形状。

为保证锻件的表面光滑度，锻腔的粗糙度具体的可以设置为0.8，以使得一次性锻造出符合技术要求的啮合套空心管8锻件。

本发明还提供了一种啮合套空心管加工工艺，包括以下步骤：

下料，制备出内径为62-64mm的管状的坯料。

因此坯料即为具有内孔的管件，有利于后续加工过程中减小加工余量，缩短加工时间。具体的，坯料的高度可以设置为52mm，外径一般为93mm，内径可以设置为63mm。当然，根据具体需要也可以进行其他设置。

将所述坯料进行加热；

通过加热以便于后续的预锻与精锻顺利进行。

将所述坯料通过如上述各实施例提供的预锻模具进行预锻扩孔；

预锻扩孔将经加热坯料表面产生的氧化皮去掉，获得预锻坯料2，进而保证精锻时齿形无缺料。具体的，预锻扩孔口后的预锻坯料2外径约为106mm，高度约为46mm，其结构请参阅图6。

将扩孔后的坯料通过如上述各实施例提供的精锻模具进行齿形的精锻。

精锻过程是在精锻齿上模1、精锻齿下模3及精锻模顶柱的配合下，将扩孔后的预锻坯料2直接锻造成型出啮合套空心管齿形。

上述预锻过程与精锻过程均将模具置于模座上，且模座与锻造设置连接，进而进行加压。

本发明还提供了一种啮合套空心管加工工艺，由于啮合套空心管加工工艺是基于上述实施例中提供的啮合套空心管加工模具提供的，所以该啮合套空心管加工工艺的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种啮合套空心管加工模具，其特征在于，包括预锻模具和精锻模具；

所述预锻模具包括预锻扩孔上模和预锻扩孔下模，所述预锻扩孔上模包括用于扩孔的倒圆台，所述预锻扩孔下模上开设有与坯料直径一致的圆形凹槽；

所述精锻模具包括精锻齿上模、精锻齿下模和精锻模顶柱，所述精锻齿上模与所述精锻齿下模闭合状态下形成的锻腔与啮合套空心管的齿形相同，所述精锻模顶柱用于支撑扩孔后的坯料。

2.根据权利要求1所述的啮合套空心管加工模具，其特征在于，所述精锻齿上模的拔模斜度为3度-6度，所述预锻扩孔上模的拔模斜度为20度-26度，所述精锻齿下模的一级侧壁的拔模斜度为2度-3度，所述精锻齿下模的二级侧壁和三级侧壁的拔模斜度均为1度-2度，所述预锻扩孔下模的拔模斜度为1度-2度。

3.根据权利要求2所述的啮合套空心管加工模具，其特征在于，所述精锻齿上模的拔模斜度为6度，所述预锻扩孔上模的拔模斜度为26度，所述精锻齿下模的一级侧壁的拔模斜度为3度，所述精锻齿下模的二级侧壁和三级侧壁的拔模斜度均为2度，所述预锻扩孔下模的拔模斜度为2度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的啮合套空心管加工模具，其特征在于，所述预锻扩孔上模的下底面与所述倒圆台通过圆弧过渡。

5.根据权利要求4所述的啮合套空心管加工模具，其特征在于，所述圆弧的曲率半径为10mm。

6.根据权利要求5所述的啮合套空心管加工模具，其特征在于，所述锻腔的粗糙度为0.8微米。

7.一种啮合套空心管加工工艺，其特征在于，包括步骤：

下料，制备出内径为62-64mm的管状的坯料；

将所述坯料进行加热；

将所述坯料通过如权利要求1-6任一项所述预锻模具进行预锻扩孔；

将扩孔后的坯料通过如权利要求1-6任一项所述精锻模具进行齿形的精锻。

8.根据权利要求7所述的啮合套空心管加工工艺，其特征在于，包括步骤：

下料，制备出内径为63mm的管状的坯料；

将所述坯料进行加热；

将所述坯料通过如权利要求1-6任一项所述的预锻模具进行预锻扩孔；

将扩孔后的坯料通过如权利要求1-6任一项所述的精锻模具进行齿形的精锻。