CN105127345B - 轿车变速器结合齿环的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轿车变速器结合齿环的生产方法，包括如下工艺步骤：①温锻塑性成形，②球化退火，③冷挤直齿，④倒锥齿成形，采用温冷联合锻造成形技术锻造成形轿车变速器结合齿环，先成形直齿结构，再在直齿结构基础上成形锥齿，不需要再进行机械切削后续加工，齿形金属流线完整，提高了齿的强度和综合机械性能，增加了传递扭矩的能力，提高了齿轮的承载能力，本发明冷锻直齿成形、倒锥齿预成形、倒锥齿精整成形三道冷锻工序全部都是在机械压力机上瞬间完成，生产效率高成本低。
Description
技术领域
本发明属于锻造成形技术领域，涉及轿车变速器结合齿环温冷联合锻造成形方法，尤其涉及一种轿车变速器中空薄壁倒锥形结合齿齿环生产工艺。
背景技术
轿车变速器结合齿齿环主要用于轿车变速器换挡，从而改变传动转速比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化转速比的行驶条件，同时能使发动机在功率较高而油耗较低的情况下工作。由此可见，轿车变速器结合齿齿环属于轿车变速器关键零件。现有生产加工轿车变速器结合齿齿环一般都是金属棒料加热热锻成形后，采用机械切削加工的方法成形齿形。用此工艺生产的轿车变速器结合齿齿环，由于机械切削加工切断了金属流线，产品综合机械性能降低，带来产品内部组织疏松，一致性差，精度难以保证，容易造成轿车换挡出现齿损挂不上档的现象。采用此方法生产轿车变速器结合齿环其生产效率低，浪费金属材料，生产成本高，生产周期也长。国家知识产权局公开了一种前锥齿轮锥齿与结合齿复合锻造工艺CN200410014340.6），包括预制坯、锥齿 与结合齿成形、退火、冷精整等加工工艺，所述成形工艺是在冷挤压机上采用组合模具对锥齿和结合齿一次性精密锻造成形，该方案克服了传统切削加工的不足，效果显著，但公开不充分，可操作性不强。
发明内容
本发明提供一种采用温冷联合锻造成形技术，锻造成形轿车变速器结合齿环的方法，轿车变速器结合齿齿环具有中空薄壁倒锥形结构特点，该方法生产的产品金属流线完整，综合机械性能高，产品质量稳定精度高，生产效率高成本低。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
轿车变速器结合齿环的生产方法，轿车变速器结合齿环，包括环体和环体外侧设置的外齿，所述的环体外壁为二段外圆结构----大外圆壁和小外圆壁，所述的大外圆壁上设置有倒锥面结构的锥形外齿，所述的倒锥形外齿的齿宽大于大外圆壁的厚度，所述的环体和倒锥形外齿为整体结构；其生产方法包括如下工艺步骤：
①温锻塑性成形：将实心圆柱形金属坯料加热至锻造温度，模锻出中空薄壁环形圆柱状结构；
②球化退火：采用井式炉，炉内抽真空，冲氮气保护，对温锻好的坯料进行无氧化球化退火，加热温度770℃±5℃，球化率≥80%，坯料表面硬度≤80HRB；
③冷挤直齿：在直齿模具中冷挤压成形环体外壁上大外圆壁、小外圆壁和大外圆壁上的直齿，直齿齿宽大于大外圆壁的厚度；
④倒锥齿成形：将经③冷挤直齿步骤后的坯料放入模具中冷挤压，使大外圆壁上的直齿形成倒锥齿结构，形成中空薄壁型带有倒锥形外齿的结合齿齿环，所述的倒锥形外齿的齿宽大于大外圆壁的厚度。
所述的④倒锥齿成形步骤为：先将冷锻成形后的直齿坯料放入预成形模具中冷挤压，预成形倒锥齿结构，再将预成形后的坯料放入精整模具中冷精整，形成中空薄壁型带有倒锥形外齿的结合齿齿环。
温锻塑性成形包括：①下料：用圆盘锯床按图纸截取金属棒材；②制坯：棒料表面剥皮制坯；③抛丸：对制坯后的坯料进行抛丸处理，表面去除氧化皮；④石墨涂层：将抛丸后坯料加热至220℃±20℃，然后进行表面石墨涂层；⑤加热：对表面石墨涂层后的坯料加热至860℃±20℃；⑥镦粗：将加热后的坯料放至镦粗模具中进行温锻镦粗；⑦反挤：将镦粗后的坯料放入反挤模具中进行反挤压；⑧冲底：去除底部，形成中空薄壁环形圆柱状结构。
采用以上技术方案，由于锻造完成二段齿形的成形，取代了切削加工，使齿形金属流线完整，提高了齿的强度和综合机械性能，增加了传递扭矩的能力，提高了齿轮的承载能力；取消让刀环，消除了锥齿轮强度的薄弱环节，延长使用寿命，增强工作可靠性；一次完成前后二段齿形的锻造成形，使前后段齿形的同轴精度有很大提高，减小了传动噪声和震动；精密锻造工序流程较切削加工大为缩短，减小了工时消耗和机床、人工消耗，使成本降低；制造过程，质量容易控制，生产组织简单，易于大批量生产；该方案克服了传统切削加工的不足，效果显著。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明克服了现有技术中采用机床加工产品内部组织疏松、综合机械性能差、容易造成轿车换挡出现齿损挂不上档的现象、产品质量难以保证、使用寿命短的缺陷，采用温冷联合锻造成形技术锻造成形轿车变速器结合齿环，先成形直齿结构，再在直齿结构基础上成形锥齿，不需要再进行机械切削后续加工，齿形金属流线完整，提高了齿的强度和综合机械性能，增加了传递扭矩的能力，提高了齿轮的承载能力，本发明冷锻直齿成形、倒锥齿预成形、倒锥齿精整成形三道冷锻工序全部都是在机械压力机上瞬间完成，生产效率高成本低。
附图说明
图1是本发明实施例中轿车变速器结合齿环的结构示意图；
图2是图1的右视图；
图3是本发明实施例中锥形外齿的结构放大示意图；
图4 是本发明实施例坯料变形工艺流程图。
图中序号：1、环体，2、大外圆壁，3、小外圆壁，4、倒锥形外齿。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：参见图1、图2和图3所示，一种轿车变速器结合齿环，包括环体1和环体1外侧设置的外齿，所述的环体1外壁为二段外圆结构----大外圆壁2和小外圆壁3，所述的大外圆壁2上设置有倒锥形外齿4，所述的倒锥形外齿4的齿宽大于大外圆壁2的厚度，所述的环体1和倒锥形外齿4为整体结构，该结合齿齿环最大直径≤100mm、高度≤30mm、重量≤600g。
参见图4所示，该轿车变速器结合齿环的生产方法包括如下工艺步骤：
下料：20CrMoH材料，用圆盘锯床按图截取金属棒材；
制坯：棒料表面剥皮制坯；
抛丸：对制坯后的坯料进行抛丸处理，表面去除氧化皮；
石墨涂层：将抛丸后坯料加热至220℃±20℃，然后进行表面石墨涂层，以防加热后金属材料表面脱碳；
加热：对表面石墨涂层后的坯料加热至860℃±20℃；
镦粗：将加热后的坯料放至镦粗模具中进行温锻镦粗；
反挤：将镦粗后的坯料放入反挤模具中进行反挤压；
冲底：去除底部，形成中空薄壁环形圆柱状结构；
球化退火：采用井式炉，炉内抽真空，冲氮气保护，对温锻好的坯料进行无氧化球化退火，加热温度770℃±5℃，球化率≥80%，坯料表面硬度≤80HRB；
制坯：将球化退火后的坯料按图纸进行制坯；
抛丸：将制坯后的坯料表面抛丸，去除车刀痕及毛刺；
磷化皂化：对抛丸后的坯料进行磷化、皂化处理，确保表面润滑，为冷锻金属流动创造条件；
冷挤直齿：将磷化皂化处理好的坯料放入模具中冷挤压成形直齿；
倒锥齿成形：先将冷挤压成形后的直齿坯料放入预成形模具中冷挤压，预成形倒锥齿结构，再将预成形后的坯料放入精整模具中冷精整，形成中空薄壁型带有倒锥形外齿4的结合齿齿环。
采用上述技术方案，温锻好了的坯料不需要进行机械切削加工，结合齿齿环金属流线完整，内部组织好，密度高，强度大，抗冲击，产品成品率高，产品机械性能好，质量稳定，能够满足轿车使用要求。本发明冷锻直齿成形、倒锥齿预成形、倒锥齿精整成形三道冷锻工序全部都是在机械压力机上瞬间完成，提高了生产效力，降低了生产成本，同时，由于冷锻挤压成形，也节约了原材料，保护了生产环境。
实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。
Claims (3)
1.轿车变速器结合齿环的生产方法，轿车变速器结合齿环，包括环体⑴和环体⑴外侧设置的外齿，所述的环体⑴外壁为二段外圆结构----大外圆壁⑵和小外圆壁⑶，所述的大外圆壁⑵上设置有倒锥形外齿⑷，所述的倒锥形外齿⑷的齿宽大于大外圆壁⑵的厚度，所述的环体⑴和倒锥形外齿⑷为整体结构；其生产方法包括如下工艺步骤：
①温锻塑性成形：将实心圆柱形金属坯料加热至锻造温度，模锻出中空薄壁环形圆柱状结构；
②球化退火：采用井式炉，炉内抽真空，充氮气保护，对温锻好的坯料进行无氧化球化退火，加热温度770℃±5℃，球化率≥80%，坯料表面硬度≤80HRB；
③冷挤直齿：在直齿模具中冷挤压成形环体⑴外壁上大外圆壁⑵、小外圆壁⑶和大外圆壁⑵上的直齿，直齿齿宽大于大外圆壁⑵的厚度；
④倒锥齿成形：将经③冷挤直齿步骤后的坯料放入模具中冷挤压，使大外圆壁⑵上的直齿形成倒锥齿结构，形成中空薄壁型带有倒锥形外齿⑷的结合齿齿环，所述的倒锥形外齿⑷的齿宽大于大外圆壁⑵的厚度。
2.根据权利要求1所述的轿车变速器结合齿环的生产方法，其特征在于：所述的④倒锥齿成形步骤为：先将冷挤成形后的直齿坯料放入预成形模具中冷挤压，预成形倒锥齿结构，再将预成形后的坯料放入精整模具中冷精整，形成中空薄壁型带有倒锥形外齿⑷的结合齿齿环。
3.根据权利要求1或2所述的轿车变速器结合齿环的生产方法，其特征在于：温锻塑性成形包括：①下料：用圆盘锯床按图纸截取金属棒材；②制坯：棒料表面剥皮制坯；③抛丸：对制坯后的坯料进行抛丸处理，表面去除氧化皮；④石墨涂层：将抛丸后坯料加热至220℃±20℃，然后进行表面石墨涂层；⑤加热：对表面石墨涂层后的坯料加热至860℃±20℃；⑥镦粗：将加热后的坯料放至镦粗模具中进行温锻镦粗；⑦反挤：将镦粗后的坯料放入反挤模具中进行反挤压；⑧冲底：去除底部，形成中空薄壁环形圆柱状结构。
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