CN107755448A - 一种内齿圈成型模具及成型方法 - Google Patents

一种内齿圈成型模具及成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内齿圈成型模具及成型方法,包括上模座和下模座,上模座的下方设有凸模座;凸模座的下方连接有冲头机构,所述冲头机构从上至下依次为冲头座、冲头和导向头,冲头座、冲头和导向头通过固定螺栓可脱卸固定于凸模座上;所述下模座的上方设有可脱卸的凹模,所述凹模上段的内径大于其下段的内径;所述上模座和下模座之间的两侧设有导柱和导套,所述导柱和导套配合调节上模座与下模座之间的距离;所述上模座和下模座之间设有退料机构。本发明的内齿圈采用冷挤压工艺成型。本发明提供了一种成本低、齿形精度均一性好、模具寿命长、生产效率高、齿部机械性能强,适合直径为50~500mm的内齿圈成型模具和成型方法。

Description

一种内齿圈成型模具及成型方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种加工成型模具及成型方法,更具体地说涉及一种内齿圈成型模具 及成型方法。
背景技术
[0002] 内齿轮的现有加工方法主要为机械切削加工,按传统的生产工艺主要包括:钻孔、 粗车内孔、精车内孔、插齿、拉齿等。其中就插齿而言,加工所需时间长,而且材料利用率低, 浪费严重。此外,传统的的机械切削工艺不但存在加工工序较多,工艺路线长材料利用率 低,成本高,加工效率低,而且齿轮精度的一致性较差,并且由于采用切削加工,机械力学性 能较差。此外,对于拉齿而言,其刀具损耗大,成本高,精度变化大,其对于大批量、高精度的 生产要求也无法满足。
[0003] 近年来,齿轮的挤压成形工艺得到发展,但主要局限于外齿轮的挤压成形,对于内 齿轮的冷挤压成型工艺的研宄却很少。现有关于内齿轮的冷挤压成型工艺中,由于内齿轮 的齿向精度受挤压时冲头运动偏差所影响,难以满足常规机械传动精度要求;且挤压工艺 往往局限于某个特定尺寸的内齿圈,模具更换非常频繁、生产效率比较低下;此外,目前采 用冷挤压成型工艺制备内齿圈的模具和方法通常只适用于制备小内径的内齿圈,其适用的 范围较窄。
发明内容
[0004] 针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种节约材料、齿形精度均一性好、模 具使用寿命长、内齿圈生产效率高、齿部机械性能强,适合大尺寸的内齿圈加工的成型模具 和成型方法。
[0005] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种内齿圈成型模具,包括上模座和 下模座,所述上模座的下方设有凸模座;所述凸模座的下方连接有冲头机构,所述冲头机构 从上至下依次为冲头座、冲头和导向头,所述的冲头座、冲头和导向头在纵向上通过固定螺 栓可脱卸固定于凸模座上,所述冲头座、冲头和导向头的各接触面之间为相互咬合;所述下 模座的上方设有可脱卸的凹模,所述凹模上段的内径大于其下段的内径;所述凹模的下段 与导向头相匹配,所述凹模的上段与冲头相匹配;所述上模座和下模座之间的两侧设有导 柱和导套,所述导柱和导套配合调节上模座与下模座之间的距离;所述上模座和下模座之 间设有退料机构。
[0006] 进一步地,所述冲头机构中的冲头为齿形冲头,所述齿形冲头下段的外径与所述 导向头相同,所述齿形冲头的中上段为齿形成型部分。
[0007] 进一步地,所述齿形冲头中齿形成型部分的下端设有压力角a,所述的压力角a的 大小为20〜25度。
[0008] 进一步地,所述的退料机构包括纵向设于所述凹模两侧的退料板连接杆和设于所 述退料板连接杆中上部的退料板,所述退料板可沿退料板连接杆上下移动。
[0009]进一步地,所述退料板为环形退料板,所述的冲头机构穿过所述环形退料板中间 的通孔;所述通孔的孔径介于冲头外径和工件外径之间。
[0010]进一步地,所述退料板连接杆的顶部设有止位销。
[0011]进一步地,所述凸模座的外围设有凸模座固定套,所述的凸模座固定套通过固定 螺钉与上模座连接;所述凹模的外围设有凹模固定套。
[0012]进一步地,所述用于固定冲头座、冲头和导向头的固定螺栓的个数为两个,所述固 定螺栓的上端与凸模座相连,所述固定螺栓的下端伸入至导向头内部。
[0013] —种内齿圈的成型方法,所述内齿圈主要通过冷挤压工艺成型,所述内齿圈的成 型方法主要包括以下步骤:(1)冷挤压成形:将欲成型的坯料放入凹模的上段位置;通过导 柱和导套的作用使上模下压,冲头机构中的导向头穿过坯料中孔进入凹模,当导向头进入 到凹模的下段时,冲头向外挤压坯料,坯料经挤压后形成内齿形工件;(2)退料:挤压结束 后,导柱和导套在气缸的作用下将上模升高,内齿形工件与冲头机构一起离开所述凹模,此 时,退料板下移,使内齿形工件与冲头机构脱离,完成退料。
[0014] 进一步地,所述冲头挤压坯料的压力值为1100〜1300吨。
[0015]本发明的有益效果是:与现有技术相比,本发明采用精密冷挤压工艺,以模具精度 来保证齿形及精度;无切削加工,保证成型过程不会产生内部组织流线断裂,提高了内齿圈 齿部的机械性能,破坏性实验测试结果显示,其单齿比拉刀或插齿两种加工方式成型的单 齿的强度至少要高出1.5倍;其成型过程不超过10秒,比插齿工艺快了 50倍,比拉刀工艺快 了3倍,大大提高了生产效率,同时也降低了生产成本;模具寿命长(可达万件以上),而现有 技术中拉刀约3〇〇〇件必须修磨,修磨过3次的拉刀需报废;产品精度均一性好,尤其适合用 于加工直径为50〜500mm范围的内齿圈。
附图说明
[0016]图1为本发明的结构示意图。
[0017]图2为图1中区域A的局部放大图。
[0018] 图中,卜环形退料板;2-冲头机构;3-上模座;4-凸模座;5-固定螺钉;6-凸模座固 定套;7-导套;8-导柱;9-凹模固定套;10-凹模;11-下模座;12-工件;13-退料板连接杆;14-止位销;15-通孔;21 -固定螺栓;22-冲头座;23-冲头;24-导向头。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅 用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、 “后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“内”和“外”分别指的是朝向或远 离特定部件几何中心的方向。
[0020]如图1和2所示,一种内齿圈成型模具,包括上模座3和下模座11,所述上模座3的下 方设有凸模座4。所述凸模座4的下方连接有冲头机构2,所述冲头机构2从上至下依次为冲 头座22、冲头23和导向头24,所述冲头机构2中的冲头23为齿形冲头,所述齿形冲头下段的 外径与所述导向头24相同,所述齿形冲头的中上段为齿形成型部分。所述的冲头座22、冲头 23和导向头24在纵向上通过固定螺栓21可脱卸固定于凸模座4上,所述用于固定冲头座22、 冲头23和导向头24的固定螺栓21的个数为两个,所述固定螺栓21的上端与凸模座4相连,所 述固定螺栓21的下端伸入至导向头24的内部。实际使用时,可以根据具体工件的尺寸和齿 形需要,更换合适的冲头机构。
[0021]所述冲头座22、冲头23和导向头24的各接触面之间为相互咬合,使冲头机构2中的 各部件之间连接紧密。所述齿形冲头中齿形成型部分的下端设有压力角《,所述的压力角a 的大小为20.5度;压力角的设置,可以缓冲冲头下压时的压力,减小坯料对冲头的反作用 力,从而延长冲头的使用寿命,同时有利于工件挤压成型。
[0022] 所述下模座11的上方设有可脱卸的凹模10;所述可脱卸凹模与可脱卸的冲头机构 一起配合使用,可以加工直径为50〜500mm范围内的内齿圈。所述凹模10上段的内径大于其 下段的内径;所述凹模1〇的下段与导向头24相匹配,所述凹模10的上段与冲头23相匹配;所 述上模座3和下模座11之间的两侧设有导柱8和导套7,所述导柱8和导套7配合调节上模座3 与下模座11之间的距离,上述导柱和导套在气缸的作用下上升和下降,配合模具的开模和 合模。
[0023] 所述上模座3和下模座11之间设有退料机构;所述的退料机构包括纵向设于所述 凹模两侧的退料板连接杆13和设于所述退料板连接杆13中上部的退料板1,所述退料板1可 沿退料板连接杆13上下移动。所述退料板1为环形退料板,所述的冲头机构2穿过所述环形 退料板中间的通孔15;所述通孔15的孔径介于冲头外径和工件外径之间。所述退料板连接 杆13的顶部设有止位销14。
[0024]所述凸模座4的外围设有凸模座固定套6,所述的凸模座固定套6通过固定螺钉5与 上模座3连接;所述凹模10的外围设有凹模固定套9。上述凸模座固定套6和凹模固定套9分 别用于固定凸模座4和凹模10,使模具在工作时不发生偏移,保证产品尺寸的精确性和稳定 性。
[0025]内齿圈的成型方法,所述内齿圈主要通过冷挤压工艺成型,所述内齿圈的成型方 法主要包括以下步骤:
[0026] (1)冷挤压成形:根据所需成型工件的尺寸和齿形,选择合适的冲头机构和凹模装 配于机台上;将欲成型的坯料放入凹模,由于凹模上段的内径大于其下段的内径,因此坯料 被套设在凹模的上段位置处;通过导柱和导套的作用使上模下压,在上模下压的过程中,冲 头机构中的导向头首先穿过坯料中孔进入凹模;当导向头进入到凹模的下段时,冲头到达 坯料位置,此时由于冲头中上段设有齿形凸起,且该齿形凸起的外径大于导向头的外径,因 此冲头中的齿形凸起向外挤压坯料,坯料被挤压在冲头与凹模之间,形成与冲头的齿形部 分形状互补的内齿形工件。
[0027] (2)退料:挤压结束后,导柱和导套在气缸的作用下将上模升高,挤压成型后的内 齿形工件与冲头机构一起离开所述凹模的内腔;此时,环形退料板沿着退料板连接杆下移, 所述环形退料板的中间设有通孔,所述的冲头机构2穿过所述环形退料板中间的通孔,所述 通孔的孔径介于冲头外径和凹模上段内径之间。因此,所述冲头机构可穿过所述通孔上下 自由活动,而当结合有内齿形工件的冲头机构向上移动至退料板位置时,由于退料板中通 孔的孔径小于所述内齿形工件的外径,内齿形工件将被退料板顶下,从而使内齿形工件与 冲头机构脱离,完成退料。所述退料板连接杆13的顶部设有还止位销14,用于限制退料板的 上升距离。上述冲头挤压坯料时的压力值为1100〜1300吨。
[0028]本发明采用精密冷挤压工艺,以模具精度来保证齿形及精度;无切削加工,保证成 型过程不会产生内部组织流线断裂,提高了内齿圈齿部的机械性能,破坏性实验测试结果 显示,其单齿比拉刀或插齿两种加工方式成型的单齿的强度至少要高出i . 5倍;其成型过程 不超过10秒,比插齿工艺快了 50倍,比拉刀工艺快了 3倍,大大提高了生产效率,同时也降低 了生产成本;模具寿命长(可达万件以上),而现有技术中拉刀约3000件必须修磨,修磨过3 次的拉刀需报废;产品精度均一性好,尤其适合用于加工直径为5〇〜5〇〇mm范围的内齿圈。 [0029]以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通 技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1. 一种内齿圈成型模具,包括上模座和下模座,其特征在于:所述上模座的下方设有凸 模座;所述凸模座的下方连接有冲头机构,所述冲头机构从上至下依次为冲头座、冲头和导 向头,所述的冲头座、冲头和导向头在纵向上通过固定螺栓可脱卸固定于凸模座上,所述冲 头座、冲头和导向头的各接触面之间为相互咬合;所述下模座的上方设有可脱卸的凹模,所 述凹模上段的内径大于其下段的内径;所述凹模的下段与导向头相匹配,所述凹模的上段 与冲头相匹配;所述上模座和下模座之间的两侧设有导柱和导套,所述导柱和导套配合调 节上模座与下模座之间的距离;所述上模座和下模座之间设有退料机构。
2. 根据权利要求1所述的一种内齿圈成型模具,其特征在于:所述冲头机构中的冲头为 齿形冲头,所述齿形冲头下段的外径与所述导向头相同,所述齿形冲头的中上段为齿形成 型部分。
3. 根据权利要求2所述的一种内齿圈成型模具,其特征在于:所述齿形冲头中齿形成型 部分的下端设有压力角a,所述的压力角a的大小为20〜25度。
4. 根据权利要求1所述的一种内齿圈成型模具,其特征在于:所述的退料机构包括纵向 设于所述凹模两侧的退料板连接杆和设于所述退料板连接杆中上部的退料板,所述退料板 可沿退料板连接杆上下移动。
5. 根据权利要求4所述的一种内齿圈成型模具,其特征在于:所述退料板为环形退料 板,所述的冲头机构穿过所述环形退料板中间的通孔;所述通孔的孔径介于冲头外径和工 件外径之间。
6. 根据权利要求4所述的一种内齿圈成型模具,其特征在于:所述退料板连接杆的顶部 设有止位销。
7. 根据权利要求1所述的一种内齿圈成型模具,其特征在于:所述凸模座的外围设有凸 模座固定套,所述的凸模座固定套通过固定螺钉与上模座连接;所述凹模的外围设有凹模 固定套。
8. 根据权利要求1所述的一种内齿圈成型模具,其特征在于:所述用于固定冲头座、冲 头和导向头的固定螺栓的个数为两个,所述固定螺栓的上端与凸模座相连,所述固定螺栓 的下端伸入至导向头内部。
9. 根据权利要求1至8中任意一项所述的内齿圈成型模具的成型方法,其特征在于,所 述内齿圈主要通过冷挤压工艺成型,所述内齿圈的成型方法主要包括以下步骤:(1)冷挤压 成形:将欲成型的坯料放入凹模的上段位置;通过导柱和导套的作用使上模下压,冲头机构 中的导向头穿过坯料中孔进入凹模,当导向头进入到凹模的下段时,冲头向外挤压坯料,坯 料经挤压后形成内齿形工件;(2)退料:挤压结束后,导柱和导套在气缸的作用下将上模升 高,内齿形工件与冲头机构一起离开所述凹模,此时,退料板下移,使内齿形工件与冲头机 构脱离,完成退料。
10. 根据权利要求9所述的内齿圈成型模具的成型方法,其特征在于:所述冲头挤压坯 料的压力值为1100〜1300吨。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110814239A (zh) * 2019-10-31 2020-02-21 西安交通大学 一种大直径内齿型件多模具同步滚轧成形方法

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