CN109550802A - 一种差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置与方法 - Google Patents

一种差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车差速器加工领域，公开了一种差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置与方法。该差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置包括凸模、底座、凹模、铣刀、轴承，所述底座形成有圆形孔，所述凹模为一端面凹进形成与待加工的锥齿轮相同的轮廓面的圆柱形，所述凹模具有锥齿轮轮廓面一端面朝向孔的外侧，另一端面设置有与工件成形曲面导通的分流腔，所述分流腔内设置有所述铣刀，所述铣刀转轴与所述凹模同轴连接，所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法使用该装置进行六个步骤完成轴向分流且冷挤压成形。本发明所提供的这种装置结构简单，方法便于操作，减少分流余量对齿轮挤压成形精度的影响，进而提高冷挤压锥齿轮加工精度。

Description

一种差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置与方法
技术领域
本发明涉及汽车差速器加工领域，具体地涉及一种差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置与方法。
背景技术
差速器齿轮冷挤压成形一般采用正挤压方法，将软化退火后的圆柱体坯料置入凹模型腔中，利用平底凸模向下挤压坯料，在挤压力的作用下金属材料向下流动，逐渐充填凹模型腔，从而成形出汽车差速器齿轮。
差速器齿轮冷挤压方法需要保证所成形挤压件的形状和尺寸精度均达到可直接或仅需经少量机加工即可用于相应零部件的装配使用，因此，保证齿轮冷挤压成形精度是各大齿轮制造商关注的关键技术之一。
目前，在差速器齿轮冷挤压成形过程中，随着坯料金属的流动填充，模具型腔内闲置空间逐渐变小，在急剧升高的压应力作用下，挤压件齿面随模具型腔弹性变形产生了足以影响其表面精度的尺寸误差；挤压结束之际，模具卸载时，齿轮挤压件由于残余应力的作用发生回弹，也会对齿面表面精度产生较大的影响。为保证挤压件的成形精度，有效提高齿轮传动质量。
发明内容
本发明的目的是提供差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置，不但结构简单，便于锥齿轮冷挤压成形，且在凹模分流腔内设置铣刀，清除相应的分流余量，减少分流余量对齿轮挤压成形精度的影响。
为了实现上述目的，本发明提供一种差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置，该差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置包括凸模、底座、凹模、铣刀、轴承，所述底座形成有圆形孔，所述凹模为一端面凹进形成与待加工的锥齿轮相同的轮廓面的圆柱形，所述凹模具有锥齿轮轮廓面一端面朝向孔的外侧，另一端面设置有与工件成形曲面导通的分流腔，所述分流腔内设置有所述铣刀，所述铣刀转轴与所述凹模同轴连接。
优选地，所述凹模安装至所述底座圆形孔内，所述凹模轴线与所述底座圆形孔轴线的装配同轴度为0.03mm以下。
优选地，所述分流腔周向形成有具有导流槽，所述导流槽与所述凹模轴线形成的夹角为30°-45°。
为了实现上述目的，本发明还提供了使用差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置进行差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法，所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法包括以下步骤：
步骤S1，使用差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的对圆柱体金属毛坯件进行挤压预加载，得到预加载工件；
步骤S2，使用所述凸模对所述预加载工件进行再次加载，使所述预加载工件充满所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的所述凹模的型腔；
步骤S3，使所述凸模对所述预加载工件进行第一保持加载，使所述型腔内的部分所述预加载件轴向分流进入所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的分流腔；
步骤S4，使用所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的铣刀旋转360°切削分流腔内的分流余量；
步骤S5，使用所述凸模对所述预加载工件进行第二保持加载，并用所述铣刀切削分流腔内的分流余量；
步骤S6，所述凸模退模，取件。
优选地，在所述步骤S1中，所述圆柱体金属毛坯件为实心合金结构钢材料，所述圆柱体金属毛坯件的屈服强度σs为600MPa以上，抗拉强度σb为800MPa以上，伸长率δ为12％以上。
优选地，在所述步骤S1中，所述凸模挤压预加载的应力为100MPa以上。
优选地，在所述步骤S2中，所述凸模再次加载的应力为200MPa-550MPa。
优选地，在步骤S3中，所述凸模第一保持加载的应力为200MPa-550MPa，作用时间0.5min-3min。
优选地，在所述步骤S5中，所述凸模第二保持加载的应力为300MPa-600MPa，作用时间1.5min-2min。
应用本发明上述技术方案一种差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置与方法，具有如下效果：
(1)由于挤压锥齿轮在小端齿顶处金属就难填充，通过在差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置设置有与工件成形曲面导通的分流腔，改善金属的流动性，且在所述分流腔内设置有所述铣刀，减少分流余量对金属轴向流动阻力，不仅结构简单，而且能较大程度提高挤压件的加工精度。
(2)由于金属流动较为缓慢且分流金属易出现阻碍后端金属流动，使用差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置对工件挤压方法，通过设置预加载、二次加载、保持加载、切削分流余量等操作，始终能保持分流腔通畅，从而保证齿轮轴向分流顺畅，在很大程度上提高了挤压件的加工精度和操作便捷性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了本发明一种实施例的差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置的剖面图。
图2示出了本发明一种实施例的差速器齿轮轴向分流冷挤压成形方法步骤图。
附图标记说明
1为凸模、2为毛坯件、3为底座、4为凹模、5为铣刀、6为轴承、7为分流腔。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内”、“外”通常是指例如附图1与附图2中相对位置关系，这种相对位置关系并不用于限制本发明。
为了解决背景技术部分所指出的挤压锥齿轮在小端齿顶处金属就难填充，且分流余量对金属轴向流动阻碍而影响加工精度等问题。如图1所示，该差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置包括凸模1、底座3、凹模4、铣刀5、轴承6，所述底座3形成有圆形孔，所述凹模4为一端面凹进形成与待加工的锥齿轮相同的轮廓面的圆柱形，所述凹模4具有锥齿轮轮廓面一端面朝向孔的外侧，另一端面设置有与工件成形曲面导通的分流腔7，所述分流腔7内设置有所述铣刀5，所述铣刀5转轴与所述凹模4同轴连接。优选情况下，所述铣刀5转轴通过所述轴承6与所述凹模4同轴连接，所述轴承6优选地采用深沟球轴承。
在本发明中，所述凹模4安装至所述底座3圆形孔内，所述凹模4轴线与所述底座3圆形孔轴线的装配同轴度为0.03mm以下，更为优选的情况下，为了保持更高精度，所述凹模4为中孔圆柱形，其所述凹模4外径与所述底座3圆形孔孔径相同。
在本发明中，所述分流腔7周向形成有具有导流槽，所述导流槽与所述凹模4轴线形成的夹角为30°-45°，为了更好的对金属流体的导流作用，导流槽设计为上宽下窄喇叭状开口，且条数至少有4条，所述导流槽与所述凹模4轴线形成的夹角为40°-45°。
为了解决背景技术部分所指出的挤压锥齿轮在小端齿顶处金属就难填充，且分流余量对金属轴向流动阻碍而影响加工精度等问题。如图2所示，所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法包括以下步骤：
步骤S1，使用差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的对圆柱体金属毛坯件2进行挤压预加载，得到预加载工件；更为优选情况下，毛坯件2选用圆柱体金属，其直径与所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置的凹模4直径相同。
步骤S2，使用所述凸模1对所述预加载工件进行再次加载，使所述预加载工件充满所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的所述凹模4的型腔；
步骤S3，使所述凸模1对所述预加载工件进行第一保持加载，使所述型腔内的部分所述预加载件轴向分流进入所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的分流腔7；
步骤S4，使用所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的铣刀5旋转360°切削分流腔7内的分流余量；
步骤S5，使用所述凸模1对所述预加载工件进行第二保持加载，并用所述铣刀5切削分流腔7内的分流余量；
步骤S6，所述凸模1退模，取件。
在本发明中，在所述步骤S1中，所述圆柱体金属毛坯件为实心合金结构钢材料，所述圆柱体金属毛坯件的屈服强度σs为600MPa以上，抗拉强度σb为800MPa以上，伸长率δ为12％以上。
在本发明中，在所述步骤S1中，所述凸模1挤压预加载的应力为100MPa以上。
在本发明中，在所述步骤S2中，所述凸模1再次加载的应力为200MPa-550MPa。
在本发明中，在所述步骤S3中，所述凸模1第一保持加载的应力为200MPa-550MPa，作用时间0.5min-3min。
在本发明中，在所述步骤S5中，所述凸模1第二保持加载的应力为300MPa-600MPa，作用时间1.5min-2min。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置，其特征在于，所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置包括凸模(1)、底座(3)、凹模(4)、铣刀(5)、轴承(6)，所述底座(3)形成有圆形孔，所述凹模(4)为一端面凹进形成与待加工的锥齿轮相同的轮廓面的圆柱形，所述凹模(4)具有锥齿轮轮廓面一端面朝向孔的外侧，另一端面设置有与工件成形曲面导通的分流腔(7)，所述分流腔(7)内设置有所述铣刀(5)，所述铣刀(5)转轴与所述凹模(4)同轴连接。
2.根据权利要求1所述的差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置，其特征在于，所述凹模(4)安装至所述底座(3)圆形孔内，所述凹模(4)轴线与所述底座(3)圆形孔轴线的装配同轴度为0.03mm以下。
3.根据权利要求1所述的差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置，其特征在于，所述分流腔(7)周向形成有具有导流槽，所述导流槽与所述凹模(4)轴线形成的夹角为30°-45°。
4.一种使用如权利要求1-3中任一项所述的差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置进行差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法，其特征在于，所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法包括以下步骤：
步骤S1，使用差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的对圆柱体金属毛坯件进行挤压预加载，得到预加载工件；
步骤S2，使用所述凸模(1)对所述预加载工件进行再次加载，使所述预加载工件充满所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的所述凹模(4)的型腔；
步骤S3，使所述凸模(1)对所述预加载工件进行第一保持加载，使所述型腔内的部分所述预加载件轴向分流进入所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的分流腔(7)；
步骤S4，使用所述差速器齿轮轴向分流冷挤压成形装置中的铣刀(5)旋转360°切削分流腔(7)内的分流余量；
步骤S5，使用所述凸模(1)对所述预加载工件进行第二保持加载，并用所述铣刀(5)切削分流腔(7)内的分流余量；
步骤S6，所述凸模(1)退模，取件。
5.根据权利要求4所述的差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述圆柱体金属毛坯件为实心合金结构钢材料，所述圆柱体金属毛坯件的屈服强度σs为600MPa以上，抗拉强度σb为800MPa以上，伸长率δ为12％以上。
6.根据权利要求4或5所述的差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述凸模(1)挤压预加载的应力为100MPa以上。
7.根据权利要求4所述的差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述凸模(1)再次加载的应力为200MPa-550MPa。
8.根据权利要求4所述的差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述凸模(1)第一保持加载的应力为200MPa-550MPa，作用时间0.5min-3min。
9.根据权利要求4所述的差速器齿轮轴向分流冷挤压成形的方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述凸模(1)第二保持加载的应力为300MPa-600MPa，作用时间1.5min-2min。
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