CN107442591B - 一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具及其工艺，它包括：上冲头，芯棒，余料块，齿圈坯件和凸模，所述的上冲头和芯棒通过热镶的方式过盈配合在一起，芯棒上设有余料块，齿圈坯件的下方置于凸模中心腔上，齿圈坯件的上方设有上冲头和芯棒。该模具及其工艺，直接把三个内槽挤压出来，无需后续拉床拉削，加工精度高，报废率低，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷挤压模具，尤其涉及一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具及其成形工艺。
背景技术
汽车产业是国民经济重要的支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。随着汽车制造技术的飞速发展，对汽车零部件的“质”和“量”的要求越来越高，提高零部件的加工成形质量，批量化生产降低生产制造成本，降低生产能耗已成为汽车制造业的发展方向。
结合齿圈是汽车变速箱中的换挡关键零件。质量好、工作稳定的结合齿圈，可以减少汽车变速器换挡时间，降低换挡冲击，提高驾驶舒适性。目前，结合齿圈的齿形主要采用冷锻成形工艺，三个内槽通过拉床拉削加工完成。现有技术的主要工艺流程为:热锻制坯→冷锻成形外花键→精车→拉内槽。拉内槽工序一直存在内槽位置精度偏低、报废率偏高等缺陷，且拉刀成本昂贵，致使整个零件成本很高。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供的一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具及其工艺，直接把三个内槽挤压出来，无需后续拉床拉削，加工精度高，报废率低，成本低。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具，它包括：上冲头，芯棒，余料块，齿圈坯件和凸模，所述的上冲头和芯棒通过热镶的方式过盈配合在一起，芯棒上设有余料块，齿圈坯件的下方置于凸模中心腔上，齿圈坯件的上方设有上冲头和芯棒。
作为本发明的进一步优选，所述的上冲头上依次设有凸台、齿形工作带和齿形透空带。
作为本发明的进一步优选，所述的上冲头上设有的凸台的四个侧面加工有1°～3°的拔模斜度，用于方便脱模。
作为本发明的进一步优选，所述的上冲头和芯棒过盈配合的过盈量为0.02mm。
热镶是指把模具的外套加热，使得外套的内孔涨大，然后把模芯放进去，待到内外温度达到平衡状态，模具的模芯就会被紧紧的镶在一起，模具的外套对模芯的保护强度要比冷镶的强度要大得多，在机械加工和制造过程中，过盈配合属于紧配合中的一种，上冲头和芯棒通过热镶的方式过盈配合在一起，从而保证上冲头和芯棒连接的可靠性和稳定性。
作为本发明的进一步优选，所述的余料块根据上冲头的基准加工而成，所述的余料块用于减少成型力。
作为本发明的进一步优选，所述的上冲头和芯棒均采用高速钢材料制成，硬度为62HRc,材料为SKH55。
作为本发明的进一步优选，所凸台和一体成型的凸模的表面设有PVD涂层，凸台通过抛光工艺使其表面粗糙度为Ra0.04～Ra0.05。
PVD是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。PVD的特点是：可以用来制备具有各种特殊力学性能和物理性能(例如：高硬度、高耐热、高热导、高耐腐蚀、抗氧化、绝缘等)涂层，不仅可以层积金属涂层，合金涂层，还可以层积多种多样的化合物，非金属半导体等。PVD的应用范围：气象层积技术成产设备的高硬度、高耐热、高热导、高耐腐蚀、抗氧化、绝缘能涂层，特殊性能的电学，光学功能的涂层，装饰装修涂层，已经广泛用于机械、航天、建筑、五金装饰、电子产品、汽车配件等行业。
本发明所述的一种带槽结合齿圈冷挤压成形工艺，其特征在于：该工艺的具体步骤如下：
(a)下料
对坯料进行锯断下料；
(b)预处理
对下料后的坯件依次进行退火处理、抛丸处理和润滑处理工序，所述的退火处理工序为球化退火处理，所述的抛丸处理工序为抛丸清理处理工序；
(c)挤压
通过带槽结合齿圈冷挤压成形模具对齿圈坯件进行正挤压，得到成型齿圈的齿与槽的锻件。
作为本发明的进一步优选，所述的步骤(b)中所述的球化退火的具体步骤为：
步骤一:将下料后的坯件加热至720℃～740℃，保温5h～6h；
步骤二：将保温工序完成后的坯件随炉降温至650℃后保温5h-6h；
步骤三：将保温工序完成后的坯件再次随炉降温至550℃，出炉空冷，冷却却至室温。
球化退火的目的：使钢件获得弥散分布于铁素体基体上的细粒状(球状)碳化物组织。改善切削性能，减少淬火时的变形开裂的倾向性，使钢得到相当均匀组织。
作为本发明的进一步优选，步骤(b)中所述的润滑处理工序中通过皂化处理得到的润滑剂润滑或者使用高分子润滑剂润滑。
有益效果：本发明所述的一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具及其工艺，与现有技术相比，具有以下优点：
1、该模具采用上冲头模具，结构设计新颖，模具强度高；
2、通过该工艺得到的带槽结合齿圈使用寿命长，所生产的结合齿锻件齿形精度高，与传统工艺相比，可以减少生产工序，提高生产效率高，降低成本；
3、通过该工艺得到的带槽结合齿圈报废率低，成本低。
附图说明
图1为为本发明的变速箱结合齿圈的结构示意图；
图2为上冲头的俯视图；
图3为上冲头主视图；
图4为本发明的模具结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
如附图所示，本发明所述的一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具，它包括：上冲头1，芯棒2，余料块3，齿圈坯件4和凸模5。
上冲头1和芯棒2通过热镶的方式过盈配合在一起，过盈量为0.02mm，芯棒2上设有用于减小成形力的余料块3，余料块3根据上冲头1的基准加工而成，齿圈坯件4的下方置于凸模5中心腔上，齿圈坯件4的上方设有上冲头1和芯棒2，上冲头1上依次设有凸台11、齿形工作带12和齿形透空带13，凸台11的数量为3个，凸块11的四个侧面加工有1°～3°的拔模斜度。凸台11和一体成型的凸模5的表面设有PVD涂层，凸台11通过抛光工艺使其表面粗糙度控制在Ra0.04～Ra0.05。
本发明所述的一种带槽结合齿圈冷挤压成形工艺，其特征在于：该工艺的具体步骤为：下料-预处理-挤压。
实施例1
一种带槽结合齿圈冷挤压成形工艺，该工艺的具体步骤如下：
(a)下料
对坯料进行锯断下料；
(b)预处理
对下料后的坯件依次进行退火处理、抛丸处理和润滑处理工序，所述的退火处理工序为球化退火处理，所述的抛丸处理工序为抛丸清理处理工序，所述的润滑处理工序中通过皂化处理得到的润滑剂润滑或者使用高分子润滑剂润滑；
球化退火处理的具体步骤如下：
步骤一:将下料后的坯件加热至720℃，保温5h；
步骤二：将保温工序完成后的坯件随炉降温至650℃后保温5h；
步骤三：将保温工序完成后的坯件再次随炉降温至550℃，出炉空冷，冷却却至室温。
(c)挤压
通过带槽结合齿圈冷挤压成形模具对齿圈坯件4进行正挤压，得到成型齿圈的齿与槽的锻件。
实施例2
一种带槽结合齿圈冷挤压成形工艺，该工艺的具体步骤如下：
(a)下料
对坯料进行锯断下料；
(b)预处理
对下料后的坯件依次进行退火处理、抛丸处理和润滑处理工序，所述的退火处理工序为球化退火处理，所述的抛丸处理工序为抛丸清理处理工序，所述的润滑处理工序中通过皂化处理得到的润滑剂润滑或者使用高分子润滑剂润滑；
球化退火处理的具体步骤如下：
步骤一:将下料后的坯件加热至730℃，保温5.5h；
步骤二：将保温工序完成后的坯件随炉降温至650℃后保温5.5h；
步骤三：将保温工序完成后的坯件再次随炉降温至550℃，出炉空冷，冷却却至室温。
(c)挤压
通过带槽结合齿圈冷挤压成形模具对齿圈坯件4进行正挤压，得到成型齿圈的齿与槽的锻件。
实施例3
一种带槽结合齿圈冷挤压成形工艺，该工艺的具体步骤如下：
(a)下料
对坯料进行锯断下料；
(b)预处理
对下料后的坯件依次进行退火处理、抛丸处理和润滑处理工序，所述的退火处理工序为球化退火处理，所述的抛丸处理工序为抛丸清理处理工序，所述的润滑处理工序中通过皂化处理得到的润滑剂润滑或者使用高分子润滑剂润滑；
球化退火处理的具体步骤如下：
步骤一:将下料后的坯件加热至740℃，保温6h；
步骤二：将保温工序完成后的坯件随炉降温至650℃后保温6h；
步骤三：将保温工序完成后的坯件再次随炉降温至550℃，出炉空冷，冷却却至室温。
(c)挤压
通过带槽结合齿圈冷挤压成形模具对齿圈坯件4进行正挤压，得到成型齿圈的齿与槽的锻件。
上述实施方式和实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具，其特征在于：它包括：上冲头（1），芯棒（2），余料块（3），齿圈坯件（4）和凸模（5），所述的上冲头（1）和芯棒（2）通过热镶的方式过盈配合在一起，芯棒（2）上设有余料块（3），齿圈坯件（4）的下方置于凸模（5）中心腔上，齿圈坯件（4）的上方设有上冲头（1）和芯棒（2），所述的上冲头（1）上依次设有凸台（11）、齿形工作带（12）和齿形透空带（13），所述的上冲头（1）上设有的凸台（11）的四个侧面加工有1°~3°的拔模斜度,余料块（3）根据上冲头（1）的基准加工而成。
2.根据权利要求1所述的一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具，其特征在于：所述的上冲头（1）和芯棒（2）过盈配合的过盈量为0.02mm。
3.根据权利要求1所述的一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具，其特征在于：所述的上冲头（1）和芯棒（2）均采用高速钢材料制成，硬度为62HRc,材料为SKH55。
4.根据权利1要求所述的一种带槽结合齿圈冷挤压成形模具，其特征在于：所述的凸台（11）和一体成型的凸模（5）的表面设有PVD涂层。
5.一种采用权利要求1所述的模具制造带槽结合齿圈的冷挤压成形工艺，其特征在于：该工艺的具体步骤如下：
（a）下料
对坯料进行锯断下料；
（b）预处理
对下料后的坯件依次进行退火处理、抛丸处理和润滑处理工序，润滑处理工序中通过皂化处理得到的润滑剂润滑或者使用高分子润滑剂润滑,所述的退火处理工序为球化退火处理，所述的抛丸处理工序为抛丸清理处理工序，所述的球化退火的具体步骤为：
步骤一:将下料后的坯件加热至720℃~740℃，保温5h~6h；
步骤二：将保温工序完成后的坯件随炉降温至650℃后保温5h-6h；
步骤三：将保温工序完成后的坯件再次随炉降温至550℃，出炉空冷，冷却至室温；
（c）挤压
通过带槽结合齿圈冷挤压成形模具对齿圈坯件（4）进行正挤压，得到成型齿圈的齿与槽的锻件。
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