CN107096866B - 混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法，1）根据工艺要求，准备原材料；2）加热原材料至工艺要求的温度；3）加热后进行锻压，形成毛坯料件；4）对毛坯料进行热处理；5）对毛坯料件进行表面磷化、皂化处理；6）将毛坯料件放入冷挤压成型模具的成型凹腔内，经一次或多次冷挤压加工，带有倒锥形的结合齿齿形与深槽在冷挤压工序同时成型；获得深槽结构的、带有倒锥形的结合齿。本发明的制备方法，可在一般压力机上使每一个齿形镶块独立、同步、精准沿径向运动；保证运动组合成为完全的结合齿形，大幅度提高齿形精度；为齿形径向挤压，保证齿形镶块可在结合齿产品深槽内运动空间，保证运动平稳无阻碍。

Description

混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法

技术领域

本发明涉混合动力新能源汽车用的自动变速器结合齿制作方法，尤其是混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法。

背景技术

混合动力汽车自动变速器换挡齿轮是混合动力汽车自动变速器中重要的零件，起换挡变速作用，传递力矩的作用。但，在使用中，发现结合齿普遍存在缺齿、齿轮精度不高、换挡传动换挡时不顺畅；而换挡齿轮不达标，会引起车辆行驶中换挡顿挫及脱档等问题。

现有技术中，混合动力自动变速器换挡齿通常采用加长齿轮轴距机械加工方式，首先加长轴距毛坯尺寸加长，消耗材料增多，而且采用与普通手动变速器齿轮相似加工工艺，导致加工周期较长、工时较多，增加成本等。针对混合动力汽车自动变速器轻量化，少档高速、高扭矩服役性能要求，基于制造工艺性可行性及使用性能，混合动力自动变速器结合齿结构国外已改为深槽式整体结构。参见图1、2所示为现有普通结合齿，图3、4所示为现有深槽式结合齿结构，其外圆周面的结合齿沉入主体内，使得结合齿沉入本体中而产生深槽结构，个别产品槽深d达到12mm以上，槽宽s仅为5—6mm，成为结合齿机加焊接方式及传统精锻方式的加工难点，难以满足实际生产的需要。

发明内容

本发明针对现有技术中混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法存在的上述齿轮精度不高、加工周期较长、工时较多，增加成本等不足，提供一种混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法，使其齿形精度高、产品形位公差精度高、生产效率高、降低制作成本。

本发明的技术方案：混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）根据工艺要求，准备原材料；

2）采用加热设备，加热原材料至工艺要求的温度；

3）加热后的坯料在压力机上进行锻压，形成毛坯料件；

4）对毛坯料件进行热处理，按照工艺要求进行；

5）按照工艺要求，对毛坯料件进行表面磷化、皂化处理；

6）将毛坯料件放入冷挤压成型模具的成型凹腔内，经一次或多次冷挤压加工，带有倒锥形的结合齿齿形与深槽在冷挤压工序同时成型；获得深槽结构的、带有倒锥形的结合齿；

所述的齿形及深槽复合成形模具，包括上模座、下模座，上模座上设置有上压板和上模模芯，上压板经调节杆连接在上模座上，通过调节杆调整上压板与上模座之间的距离；在上模模芯上设置压件块，压件块上设置有压紧弹簧，产生弹簧作用力；

在下模座上，设置有齿形镶块模，在齿形镶块模上端，设置成型凹腔，压件块与成型凹腔的位置对应；在成型凹腔内，设置若干齿形镶块，全部齿形镶块组合成完整的圆环结构，中间形成齿形通孔，供上模模芯从其中穿入，上模模芯的直径小于该齿形通孔的直径，齿形镶块前端的的齿形形成结合齿产品的齿形；在齿形镶块上还设置有环形模芯，该环形模芯对应形成结合齿产品的深槽结构；

在下模座上，在齿形镶块模外侧，设置有倒锥筒，倒锥筒与齿形镶块模接触面是斜面，倒锥筒与上压板的位置对应；上压板往下移动时推动倒锥筒往下移动，倒锥筒推动齿形镶块模径向向圆心方向移动，齿形镶块模径向移动被挤压形成结合齿的齿形，同时在齿向方向形成3—5°的倒锥角。

在成型凹腔端面留1.85~2.00mm的结合齿材料流动空间。

在齿形镶块模中间的空腔内，设置有压缩橡胶体。

倒锥筒上的斜面锥度为60°。

本发明混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法，相对于现有技术，具有如下特征：

1、可在一般压力机上使每一个齿形镶块独立、同步、精准沿径向运动；保证运动组合成为完全的结合齿形，大幅度提高齿形精度。

2、在运动的齿形镶块模上用高精度电加工方法加工出与结合齿产品深槽相对应的凹槽结构，保证产品可顺利的放入。

3、关键工序为齿形径向挤压，保证齿形镶块可在结合齿产品深槽内运动空间，保证运动平稳无阻碍。

4、本发明工艺的具体成形特点：混动自动变速器深槽式结合齿在温锻成形后，放入齿形及深槽式复合成形模具内进行常温多道次挤压。首先通过齿形镶块模挤压出结合齿齿形及倒锥角度，同时使用深槽挤压环形模芯，挤压出结合齿边缘的深环形槽。因齿形与深槽同时成型保证其尺寸精度、位置精度。

5、深槽结构结合齿的制作精度大幅度提高：

①达到花键精度6级（GB3478.1-2008）

②结合齿齿形精度可达到0.020，齿向倒锥角公差±25′。

②花键粗糙度达到Ra1.6.

③花键机械强度提高25%

6、生产效率提高3倍。

附图说明

图1现有技术结合齿结构主视图；

图2是图1的剖视图；

图3本发明深槽式结合齿结构主视图；

图4是图3的剖视图；

图5是本发明齿形镶块结构示意图；

图6是本发明齿形及深槽式复合成形模具结构示意图；

图7是本发明冷挤压时齿形径向挤压变形示意图。

具体实施方式

本发明混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法，其特征包括以下步骤：

1）根据工艺要求，准备原材料；原材料检验合格后，下料得到坯料，根据工艺要求控制下料的重量；

如果有氧化皮，则去除原材料表面氧化皮；具体采用专用剥皮车床去除表面氧化皮；或者采用抛丸去除原材料表面氧化皮；

根据需要，对坯料涂润滑剂，进行润滑；

2）采用加热设备，加热原材料至工艺要求的温度，如900℃—1080℃范围；具体采用800KW中频炉设备；具体可选择的温度是900℃、920℃、950℃、960℃、970℃、980℃、990℃、1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃、1060℃、1070℃、1080℃等，都能满足本发明的需要；

3）加热后的坯料在压力机上进行锻压，形成毛坯料件；具体选用1000T电动螺旋压力机上锻压成型，毛坯料件在按照工艺要求制作的模具内成型；

按照工艺要求，对毛坯料件进行切边、热冲孔等处理；

4）对毛坯料件进行热处理，具体按照工艺要求进行，如进行退火处理，达到HB130~150`范围、金相组织为球化退火组织；

5）按照工艺要求，对毛坯料件进行表面磷化、皂化处理；

6）将毛坯料件放入齿形及深槽复合成形模具的成型凹腔内，经若干次冷挤压加工，带有倒锥形的结合齿齿形与深槽在冷挤压工序同时成型；获得深槽结构的、带有倒锥形的结合齿。

后续按照工艺要求，经加工，如粗加工（粗车）、精加工（精车）等，得到最终产品，符合工艺要求的形状和结构等。

本发明，在齿形及深槽式复合成形模具的成型凹腔内，设置有若干齿形镶块，全部齿形镶块组合成完整的圆环结构，径向挤压时，保证齿形镶块可在结合齿产品深槽内运动空间作径向运动，保证运动平稳无阻碍。径向挤压时，倒锥上60°锥筒面先与齿形镶块模背锥面接触，使所有齿形镶块同时作径向运动（向圆心方向靠近），挤压结合齿产品深槽内的结合齿渐开线齿形，使其产生塑性变形达，到6级齿形精度并形成倒锥角。

如图5、6、7所示，本发明的齿形及深槽式复合成形模具，包括上模座1、下模座2，在上模座1上设置有上压板3和上模模芯4，上压板3经调节杆5连接在上模座1上，通过调节杆5调整上压板3与上模座1之间的距离，调节杆5可以采用螺杆，其与上模座1的螺纹孔配合，旋转时调整距离；在上模模芯4上设置压件块6，压件块6上设置有压紧弹簧7，产生弹簧作用力复位以及压件力。

在下模座2上，设置有齿形镶块模8，在齿形镶块模8上端，设置成型凹腔9，压件块6与成型凹腔9的位置对应；在成型凹腔9内，设置若干齿形镶块10，全部齿形镶块10组合成完整的圆环结构，中间形成齿形通孔，供上模模芯4从其中穿入，上模模芯4的直径小于该齿形通孔的直径，齿形镶块模8前端的齿形形成结合齿齿形；在齿形镶块10上还设置有深槽挤压凸台模芯11，该凸台模芯11对应形成结合齿产品的深槽结构。成型凹腔9内，结合齿端面预留的挤压材料流动空间为1.85~2.00mm

在下模座2上，在齿形镶块模8外侧，设置有倒锥筒12，倒锥筒12与齿形镶块模8接触面是斜面，倒锥筒12与上压板3的位置对应，上压板3往下移动时推动倒锥筒12往下移动，倒锥筒12推动齿形镶块模8径向移动，向圆心方向移动，齿形镶块模8径向移动被挤压形成渐开线齿形，在齿向方向形成3—5°的倒锥角，解决了齿形脱模问题。作为更进一步的改进，倒锥筒12上的斜面锥度为60°。

在齿形镶块模8中间的空腔内，设置有压缩橡胶体13，在上压板3上移后，产生径向张力，便于脱模；倒锥筒12经限位螺杆14连接在下模座2上，并设置有复位弹簧15以使倒锥筒12上移，便于脱模。

如图7所示，本发明深槽结构结合齿齿形径向挤压成形齿形，虚线为挤压前尺寸；实线为挤压后齿形尺寸，同时挤压出结合齿齿形和深槽结构。

（1）齿形及深槽成形工序通过冷挤压机（如500T冷挤压机）轴向压力，倒锥筒12下移，相互接触的斜面产生径向压力，推动齿形镶块模8径向运动挤压，形成渐开线齿形。

（2）齿形径向挤压，保证齿形镶块模8可在结合齿产品深槽内的径向运动，保证运动平稳无阻碍。

（3）随着冷挤压机滑块继续向下运动，深槽挤压凸台模芯11挤压出结合齿深槽结构。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法，其特征在于包括

如下步骤：

1）根据工艺要求，准备原材料；

2）采用加热设备，加热原材料至工艺要求的温度；

3）加热后的坯料在压力机上进行锻压，形成毛坯料件；

4）对毛坯料进行热处理，按照工艺要求进行；

5）按照工艺要求，对毛坯料件进行表面磷化、皂化处理；

6）将毛坯料件放入齿形及深槽复合成形模具的成型凹腔内，经若干次冷挤压加工，带有倒锥形的结合齿齿形与结合齿深槽在冷挤压工序同时成型；获得同时带有深槽结构的结合齿；

所述的齿形及深槽复合成形模具，包括上模座（1）、下模座（2），上模座（1）上设置有上压板（3）和上模模芯（4），上压板（3）经调节杆（5）连接在上模座（1）上，通过调节杆（5）调整上压板（3）与上模座（1）之间的距离；在上模模芯（4）上设置压件块（6），压件块（6）上设置有压紧弹簧（7），产生弹簧作用力；

在下模座（2）上，设置有齿形镶块模（8），在齿形镶块模（8）上，设置成型凹腔（9），压件块（6）与成型凹腔（9）的位置对应；在成型凹腔（9）内，设置若干齿形镶块（10），全部齿形镶块（10）组合成完整的圆环结构，圆环中间形成齿形通孔，供上模模芯（4）从其中穿入，上模模芯（4）的直径小于该齿形通孔的直径，齿形镶块模（8）前端的齿形形成结合齿的齿形；在齿形镶块（10）上还设置有环形模芯（11），该环形模芯（11）对应形成结合齿的深槽结构；

在下模座（2）上，在齿形镶块模（8）外侧，设置有倒锥筒（12），倒锥筒（12）与齿形镶块模（8）接触面是斜面，倒锥筒（12）与上压板（3）的位置对应；上压板（3）往下移动时推动倒锥筒（12）往下移动，倒锥筒（12）推动齿形镶块模（8）径向向圆心方向移动，齿形镶块模（8）径向移动被挤压形成结合齿的齿形，同时在齿向方向形成3—5°的倒锥角。

2.根据权利要求1所述混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法，其特征在于：在成型凹腔（9）内，结合齿端面预留的挤压材料流动空间为1.85~2.00mm。

3.根据权利要求1或2所述混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法，其特征在于：在齿形镶块模（8）中间的空腔内，设置有压缩橡胶体（13）。

4.根据权利要求3所述混合动力汽车自动变速器深槽式结合齿制备方法，其特征在于：倒锥筒（12）上的斜面锥度为60°。