CN105690037A - 一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法 - Google Patents

一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法，它包括提供一种行星、半轴齿轮紫铜电极直齿锥齿齿形，经近净成形锻造后，整个齿形轮廓上剩余微量余量，经数控铣精铣后即可检验、投入使用的工艺方案；本专利的关键技术是冷态的紫铜齿形电极参数的确定和三维实体造型、紫铜电极在给定锻造温度下的收缩率，锻造紫铜齿形电极的模具型腔的三维造型及制作；本发明具有提高了紫铜电极的加工效率、节约了紫铜材料、而且降低了刀具消耗，整体降低了差速器行星半轴齿轮齿形模具的制造成本的优点。

Description

一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法
技术领域
本发明属于模具锻造领域，具体涉及一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法。
背景技术
差速器行星、半轴直齿锥齿轮是车辆传动系统中的关键零件，无论车辆的双级桥还是单级桥，其内部差减总成中都有一套或数套差速器行星、半轴直齿锥齿轮，在传动系统中发挥着至关重要的作用；二十世纪八十年代以前，差速器直齿锥齿轮大多沿用传统的切削加工锥齿齿形，即采用格里森刨齿机刨齿成型，不仅浪费材料，而且生产效率极低；因而进入二十世纪九十年代，精锻直齿锥齿轮因具有节能、节材、结实耐用而逐渐代替传统的切削齿轮，此先进工艺已被齿轮行业及采购商乐于接受，但精锻直齿锥齿轮无论是热锻、冷锻还是温锻，都需要有具有一定精度的齿形模具，而齿形模具的加工，自直齿锥齿轮开始精锻以来，一般一直采用格里森刨齿机刨削紫铜电极齿形，而后利用经检验合格的紫铜电极齿形，利用电火花机床的脉冲电流，分粗腐蚀、半精腐蚀和精腐蚀，对热处理后的模具型腔分三次进行电腐蚀加工，最后经抛光处理或其它表面处理；随着国产装备的提升，最近几年，刨齿机在直齿锥齿轮齿型模具的制作过程中，已基本淘汰，取而代之的是加工中心或高速数控铣床，加工模具的方法除了采用紫铜电极齿形电腐蚀外，也有直接利用高速数控铣铣削加工的，为了得到一定精度的齿形模具，需分热前粗铣、热后半精细和精铣，刀具成本相当高，因而锥齿轮锻造企业，一般仍采用电腐蚀法加工模具齿形，因此，紫铜电极的齿形加工方法和精度，就显得尤为重要，将直接影响紫铜材料的利用率和紫铜电极的加工效率；传统的直齿锥齿紫铜电极加工工艺为：紫铜棒料切块或改锻→车加工→粗铣齿形→精铣齿形→检测合格入库，因此需要一种效率高、节约原材料、刀具消耗少、齿型模具制造成本低的差速器行星半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种效率高、节约原材料、刀具消耗少、齿形模具制造成本低的差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法。
本发明的目的是这样实现的：一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法，其包括如下步骤：
A、根据差速器行星、半轴齿轮的齿形参数，结合紫铜电极经锻造后，需铣削包络面给定的余量，得到一套最终的紫铜电极的齿形参数；
B、将步骤A中最终的紫铜电极的齿形参数，利用三维软件，对该紫铜电极齿形进行三维造型，生成冷态的紫铜电极三维实体；
C、将步骤B中冷态的紫铜电极三维实体，结合所需锻造温度下计算出的紫铜电极的收缩率，对冷态紫铜电极三维实体进行膨胀，生成热态紫铜电极三维实体；
D、然后将步骤C中热态紫铜电极三维实体，转生成热态专用紫铜电极齿形模实体造型；
E、对步骤D中热态专用紫铜电极齿形模实体造型进行编程，经优化处理后利用高速数控铣，先热前粗铣加工型腔，热处理后再精铣加工型腔，至此热态专用紫铜电极齿形模已加工成形；
F、然后将上顶杆、下顶杆、上模垫板、下凹模、上模套、下模套、上齿形模依照装配图安装紧固于锻造设备上，即可对模具进行预热处理，待模具预热至一定温度范围后即可进行锻造；
G、然后将锯切合格的紫铜棒料段，置于中频感应加热炉中，将加热至所需锻造温度的料块，置于下凹模的定位凹台中，启动已调节好打击力的设备，对料块进行一次性打击，然后在设备上滑块回升的过程中，启动顶料装置，使得紫铜电极热态锻件，及时被下顶杆顶出下模腔，利用人工或机械手取走锻件，放于规定位置。
所述的步骤A中紫铜电极经锻造后需铣削包络面给定的余量的范围，一般单边为0.5～0.8mm。
所述的步骤B中的三维软件为SolidWorks三维软件。
所述的步骤C中计算出所需锻造温度下紫铜电极的收缩率，要结合锻造条件及机加工情况，在外圆上预留适当的机加余量，参考紫铜电极的线膨胀系数及锻造温度。
所述的步骤F中将相关模架零件安装、紧固于锻造设备后，对模具进行预热处理前，要分别校验上齿形模和下凹模的同心度，且使其校验符合要求。
所述的步骤F中的一定温度范围为200～260℃。
所述的步骤G中将锯切合格的紫铜棒料段，置于中频感应加热炉中，要根据棒料规格，调整进料频率，亦即锻造频率。
本发明的有益效果：本发明专利就是提供一种行星、半轴齿轮紫铜电极直齿锥齿齿形，经近净成形锻造后，整个齿形轮廓上剩余微量余量，经数控铣精铣后即可检验、投入使用的工艺方案；该方案不仅提高了紫铜电极的加工效率、节约了紫铜材料、而且降低了刀具消耗，整体降低了差速器行星、半轴齿轮齿形模具的制造成本；本发明专利的关键技术是冷态的紫铜齿形电极参数的确定和三维实体造型、紫铜电极在给定锻造温度下的收缩率，锻造紫铜齿形电极的模具型腔的三维造型及制作；车加工后的紫铜电极毛坯，经数控铣整体包络面，即锥齿齿顶、齿根、齿侧、小端面及过渡R角铣削加工后，三坐标经检验合格后即可投入电腐蚀齿型模具；本发明具有效率高、节约原材料、刀具消耗少、齿型模具制造成本低的优点。
附图说明
图1为本发明的模具结构的示意图。
图2为本发明的锻造成形的车加工后的紫铜电极的示意图。
图中：1、上顶杆2、下顶杆3、上模垫板4、下凹模5、上模套6、下模套7、上齿形模8、车加工后的紫铜电极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法，其包括如下步骤：根据用户的差速器行星、半轴齿轮产品图纸的齿形参数，结合紫铜电极经锻造后，需铣削包络面给定的余量，一般单边为0.5～0.8mm，重新得到一套最终所需要的紫铜电极的齿形参数，利用SolidWorks三维软件，对该紫铜电极齿形进行三维造型，生成冷态的紫铜电极三维实体，然后结合锻造条件及机加工情况，在外圆上预留适当的机加余量，参考紫铜电极的线膨胀系数及锻造温度，计算出所需锻造温度下紫铜电极的收缩率，对冷态紫铜电极三维实体进行膨胀，生成热态紫铜电极三维实体，然后由热态紫铜电极三维实体转生成热态专用紫铜电极齿形模实体造型，最后对该造型编程后在数控铣上，先热前粗铣加工型腔，热处理后再精铣加工型腔，至此热态专用紫铜电极齿形模已加工成形；然后按照图1相关模架附件将上顶杆1、下顶杆2、上模垫板3、下凹模4、上模套5、下模套6、上齿形模7安装、紧固于锻造设备上，严格按对模程序，分别校验上齿形模7和下凹模6的同心度，待校验符合要求后，即对模具进行预热处理，待模具预热至200～260℃即可进行锻造；将锯切合格的紫铜棒料段，置于中频感应加热炉中，根据棒料规格，调整进料频率，亦即锻造频率，将加热至所需锻造温度的料块，置于下凹模的定位凹台中，启动已调节好打击力的设备，对料块进行一次性打击，然后在设备上滑块回升的过程中，启动顶料装置，使得紫铜电极热态锻件，及时被顶杆顶出下模腔，利用人工或机械手取走锻件，放于规定位置，锻造成形的车加工后的紫铜电极如图2所示，完成差速器行星、半轴齿轮紫铜电极直齿锥齿齿形近净成形锻造。

Claims (7)

1.一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法，其特征在于：其包括如下步骤：
A、根据差速器行星、半轴齿轮的齿形参数，结合紫铜电极经锻造后，需铣削包络面给定的余量，得到一套最终的紫铜电极的齿形参数；
B、将步骤A中最终的紫铜电极的齿形参数，利用三维软件，对该紫铜电极齿形进行三维造型，生成冷态的紫铜电极三维实体；
C、将步骤B中冷态的紫铜电极三维实体，结合所需锻造温度下计算出的紫铜电极收缩率，对冷态紫铜电极三维实体进行膨胀，生成热态紫铜电极三维实体；
D、然后将步骤C中热态紫铜电极三维实体，转生成热态专用紫铜电极齿形模实体造型；
E、对步骤D中热态专用紫铜电极齿形模实体造型进行编程，经优化处理后利用高速数控铣，先热前粗铣加工型腔，热处理后再精铣加工型腔，至此热态专用紫铜电极齿形模已加工成形；
F、然后将上顶杆、下顶杆、上模垫板、下凹模、上模套、下模套、上齿形模依照装配图安装紧固于锻造设备上，即可对模具进行预热处理，待模具预热至一定温度范围后即可进行锻造；
G、然后将锯切合格的紫铜棒料段，置于中频感应加热炉中，将加热至所需锻造温度的料块，置于下凹模的定位凹台中，启动已调节好打击力的设备，对料块进行一次性打击，然后在设备上滑块回升的过程中，启动顶料装置，使得紫铜电极热态锻件，及时被下顶杆顶出下模腔，利用人工或机械手取走锻件，放于规定位置。
2.如权利要求1所述的一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法，其特征在于：所述的步骤A中紫铜电极经锻造后需铣削包络面给定的余量的范围，一般单边为0.5～0.8mm。
3.如权利要求1所述的一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法，其特征在于：所述的步骤B中的三维软件为SolidWorks三维软件。
4.如权利要求1所述的一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法，其特征在于：所述的步骤C中计算出所需锻造温度下紫铜电极的收缩率，要结合锻造条件及机加工情况，在外圆上预留适当的机加余量，参考紫铜电极的线膨胀系数及锻造温度。
5.如权利要求1所述的一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法，其特征在于：所述的步骤F中将相关模架零件安装、紧固于锻造设备后，对模具进行预热处理前，要分别校验上齿形模和下凹模的同心度，且使其校验符合要求。
6.如权利要求1所述的一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法，其特征在于：所述的步骤F中的一定温度范围为200～260℃。
7.如权利要求1所述的一种差速器行星、半轴齿轮紫铜电极齿形的近净成形方法，其特征在于：所述的步骤G中将锯切合格的紫铜棒料段，置于中频感应加热炉中，要根据棒料规格，调整进料频率，亦即锻造频率。
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