CN110026514A - 一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法 - Google Patents
一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及模锻的工艺方法，且公开了一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，包括端齿凹模，所述端齿凹模的内部穿插设置有下顶杆，所述端齿凹模的外表面设置有下模套，所述端齿凹模的上表面设置有主动三联齿轮热态锻件，所述主动三联齿轮热态锻件位于所述下模套的内部，所述主动三联齿轮热态锻件的上方设置有锥齿齿形模。该主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，提高了主动三联齿轮端齿生产效率，降低了该产品的生产成本，特别是刀具消耗，达到主动三联齿轮端齿的制造节材、高效及少破坏材料的金属纤维流向，进而达到提升端齿的强度和抗疲劳性，整体提升主动三联齿轮的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及模锻的工艺方法，具体为一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法。
背景技术
主动三联齿轮是车辆传动系统中的关键零件，在双级主减速器内，主动三联齿轮在传递动力和改变传动方向方面，起着承上启下的作用，其外斜齿圆柱齿轮既传递动力又改变动力方向，主动轮的端齿通过与此相配的滑动啮合套间歇性的传递动力，另端的直齿锥齿轮通过一套差速器总成，将动力由贯通轴传递至后桥直至左右轮端。由此可见主动三联齿轮在车桥的传递系统中发挥着至关重要的作用；国外的主动三联齿轮的端齿大部分已采用精密净成形锻造，但国内受锻造工艺及各种条件的限制，市场上一直采用传统的铣削端齿加工方法。传统的主动三联齿轮加工工艺，均为用棒料通过热锻造的方式，将直齿锥齿轮精密净成形，其它部位以锻造毛坯的方式实现，然后通过车加工外轮廓、热前铣削端齿、滚切外斜齿及热后磨削外斜齿及精加工其它尺寸达到图纸的要求。该种加工端齿的工艺，铣削效率较低，且端齿牙侧的过渡圆角、倒角，铣削加工难度大，刀具消耗高，而且通过铣削的方式，切断了锻坯固有的金属流线，降低了端齿的强度，导致多个品种在售后市场，索赔率较高，造成终端市场抱怨极多。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，通过热锻造的方式，同时精密净成形后不再进行铣削加工，不仅提高了效率、节约了原材料、而且提高了端齿的强度，进而提高使用寿命的主动三联齿轮锥齿、端齿同时净成形锻造的工艺方法，解决了加工难度大，刀具消耗高，而且通过铣削的方式，切断了锻坯固有的金属流线，降低了端齿的强度的问题。
为实现上述通过热锻造的方式，同时精密净成形后不再进行铣削加工，不仅提高了效率、节约了原材料、而且提高了端齿的强度，进而提高使用寿命的主动三联齿轮锥齿、端齿同时净成形锻造的工艺方法，本发明提供如下技术方案：一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，包括端齿凹模，所述端齿凹模的内部穿插设置有下顶杆，所述端齿凹模的外表面设置有下模套，所述端齿凹模的上表面设置有主动三联齿轮热态锻件，所述主动三联齿轮热态锻件位于所述下模套的内部，所述主动三联齿轮热态锻件的上方设置有锥齿齿形模，所述锥齿齿形模的外表面设置有上模套，所述上模套位于所述下模套的上方，所述锥齿齿形模与所述上模套装配后高出所述上模套，所述主动三联齿轮热态锻件成形时，所述锥齿齿形模伸入所述下模套一段距离，所述锥齿齿形模与所述下模套之间形成单边间隙e。
优选的，包括所述端齿凹模成型工序和主动三联齿轮锥齿、端齿的同时净成形锻造工序。
优选的，所述端齿凹模成型工序，包括以下步骤：
S1：根据客户提供的主动三联齿轮产品图，进行零件的三维造型设计，生成冷态的零件三维实体，结合锻造工艺和机加工工艺的需求，在外轮廓及各端面预留机加余量；
S2：依据用户要求的产品材质，根据该材质的线膨胀系数及锻造温度，计算出在一次性净成形锻造工艺中所需温度下的锻件收缩率；
S3：结合锻件的收缩率，对冷态锻件进行质心膨胀，生成热态实体锻件，并由热态实体锻件转生成热态所述端齿凹模的实体造型；
S4：根据生成的热态所述端齿凹模的实体造型，经过编程，在数控铣床上对所述端齿凹模零件先进行粗铣加工端齿，再对所述端齿凹模零件进行热处理，热处理后进行精铣加工端齿，至此，完成热态所述端齿凹模的成型工序。
优选的，主动三联齿轮锥齿、端齿的同时净成形锻造工序，包括以下步骤：
S1：将所述端齿凹模、直齿锥齿齿形模、所述下顶杆通过相关件组装、紧固于锻造设备上，按照对模程序校验所述端齿凹模、直齿锥齿齿形模同心度，所述锥齿齿形模与所述下模套单边间隙e不得大于0.2mm；
S2：校验符合要求后，对模具进行预热处理，将模具预热至280°～350°；
S3：将锯切合格的棒料置于中频感应加热炉中加热，根据棒料规格及该材质的透热性，合理调整棒料的进料频率，加热至锻造所需温度，并在预锻设备的预锻模具上，热成形粗锻毛坯；
S4：调整锻造设备的打击力，将预成形的粗锻毛坯清除氧化皮后置于精密成形所述端齿凹模型腔中，启动设备，对预锻坯进行一次性打击锻造成形；
S5：成形完成后，在锻造设备复位过程中，启动下顶料装置，将所述主动三联齿轮热态锻件顶出凹模型腔，并利用人工或机械手取走热态锻件，至此完成主动三联齿轮锥齿、端齿同时净成形锻造工序。
优选的，锻件的材质为20CrMnTiH5，所述的线膨胀系数为14×10-6，所述的锻造温度为950～1000度，所述的收缩率为1.012～1.013。
与现有技术相比，本发明提供了一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，具备以下有益效果：
该主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，提高了主动三联齿轮端齿生产效率，降低了该产品的生产成本，特别是刀具消耗，达到主动三联齿轮端齿的制造节材、高效及少破坏材料的金属纤维流向，进而达到提升端齿的强度和抗疲劳性，整体提升主动三联齿轮的使用寿命。
附图说明
图1为本发明中的端齿凹模、锥齿齿形模、下顶杆及相关附件之间的位置关系的结构示意图；
图2为本发明中的端齿成品的正面结构示意图；
图3为图2中的A-A的剖切面的结构示意图；
图4为图2中的B-B的剖切面的结构示意图。
图1、2、3、4中：1-锥齿齿形模、2-上模套、3-主动三联齿轮热态锻件、4-下模套、5-端齿凹模、6-下顶杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，包括端齿凹模5，端齿凹模5的内部穿插设置有下顶杆6，端齿凹模5的外表面设置有下模套4，端齿凹模5的上表面设置有主动三联齿轮热态锻件3，主动三联齿轮热态锻件3位于下模套4的内部，主动三联齿轮热态锻件3的上方设置有锥齿齿形模1，锥齿齿形模1的外表面设置有上模套2，上模套2位于下模套4的上方，锥齿齿形模1与上模套2装配后高出上模套2，主动三联齿轮热态锻件3成形时，锥齿齿形模1伸入下模套4一段距离，锥齿齿形模1与下模套4之间形成单边间隙e。
具体的，包括端齿凹模5成型工序和主动三联齿轮锥齿、端齿的同时净成形锻造工序。
端齿凹模5成型工序，包括以下步骤：
S1：根据客户提供的主动三联齿轮产品图，进行零件的三维造型设计，生成冷态的零件三维实体，结合锻造工艺和机加工工艺的需求，在外轮廓及各端面预留机加余量；
S2：依据用户要求的产品材质，根据该材质的线膨胀系数及锻造温度，计算出在一次性净成形锻造工艺中所需温度下的锻件收缩率；
S3：结合锻件的收缩率，对冷态锻件进行质心膨胀，生成热态实体锻件，并由热态实体锻件转生成热态端齿凹模5的实体造型；
S4：根据生成的热态端齿凹模5的实体造型，经过编程，在数控铣床上对端齿凹模5零件先进行粗铣加工端齿，再对端齿凹模5零件进行热处理，热处理后进行精铣加工端齿，至此，完成热态端齿凹模5的成型工序。
主动三联齿轮锥齿、端齿的同时净成形锻造工序，包括以下步骤：
S1：将端齿凹模5、直齿锥齿齿形模1、下顶杆6通过相关件组装、紧固于锻造设备上，按照对模程序校验端齿凹模5、直齿锥齿齿形模1同心度，锥齿齿形模1与下模套4单边间隙e不得大于0.2mm；
S2：校验符合要求后，对模具进行预热处理，将模具预热至280°～350°；
S3：将锯切合格的棒料置于中频感应加热炉中加热，根据棒料规格及该材质的透热性，合理调整棒料的进料频率，加热至锻造所需温度，并在预锻设备的预锻模具上，热成形粗锻毛坯；
S4：调整锻造设备的打击力，将预成形的粗锻毛坯清除氧化皮后置于精密成形端齿凹模5型腔中，启动设备，对预锻坯进行一次性打击锻造成形；
S5：成形完成后，在锻造设备复位过程中，启动下顶料装置，将所述主动三联齿轮热态锻件3顶出凹模型腔，并利用人工或机械手取走热态锻件，至此完成主动三联齿轮锥齿、端齿同时净成形锻造工序。
具体的，锻件的材质为20CrMnTiH5，所述的线膨胀系数为14×10-6，所述的锻造温度为950～1000度，所述的收缩率为1.012～1.013。
综上所述，该主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，提高了主动三联齿轮端齿生产效率，降低了该产品的生产成本，特别是刀具消耗，达到主动三联齿轮端齿的制造节材、高效及少破坏材料的金属纤维流向，进而达到提升端齿的强度和抗疲劳性，整体提升主动三联齿轮的使用寿命。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的结构，包括端齿凹模(5)，其特征在于：所述端齿凹模(5)的内部穿插设置有下顶杆(6)，所述端齿凹模(5)的外表面设置有下模套(4)，所述端齿凹模(5)的上表面设置有主动三联齿轮热态锻件(3)，所述主动三联齿轮热态锻件(3)位于所述下模套(4)的内部，所述主动三联齿轮热态锻件(3)的上方设置有锥齿齿形模(1)，所述锥齿齿形模(1)的外表面设置有上模套(2)，所述上模套(2)位于所述下模套(4)的上方，所述锥齿齿形模(1)与所述上模套装配后高出所述上模套(2)，所述主动三联齿轮热态锻件(3)成形时，所述锥齿齿形模(1)伸入所述下模套(4)一段距离，述锥齿齿形模(1)与所述下模套(4)之间形成单边间隙e。
2.根据权利要求1所述的一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，其特征在于：包括所述端齿凹模(5)成型工序和主动三联齿轮锥齿、端齿的同时净成形锻造工序。
3.根据权利要求2所述的一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，其特征在于：所述端齿凹模(5)成型工序，包括以下步骤：
S1：根据客户提供的主动三联齿轮产品图，进行零件的三维造型设计，生成冷态的零件三维实体，结合锻造工艺和机加工工艺的需求，在外轮廓及各端面预留机加余量；
S2：依据用户要求的产品材质，根据该材质的线膨胀系数及锻造温度，计算出在一次性净成形锻造工艺中所需温度下的锻件收缩率；
S3：结合锻件的收缩率，对冷态锻件进行质心膨胀，生成热态实体锻件，并由热态实体锻件转生成热态所述端齿凹模(5)的实体造型；
S4：根据生成的热态所述端齿凹模(5)的实体造型，经过编程，在数控铣床上对所述端齿凹模(5)零件先进行粗铣加工端齿，再对所述端齿凹模(5)零件进行热处理，热处理后进行精铣加工端齿，至此，完成热态所述端齿凹模(5)的成型工序。
4.根据权利要求2所述的一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，其特征在于：主动三联齿轮锥齿、端齿的同时净成形锻造工序，包括以下步骤：
S1：将所述端齿凹模(5)、直齿锥齿齿形模(1)、所述下顶杆(6)通过相关件组装、紧固于锻造设备上，按照对模程序校验所述端齿凹模(5)、直齿锥齿齿形模同心度，所述锥齿齿形模(1)与所述下模套(4)单边间隙e不得大于0.2mm；
S2：校验符合要求后，对模具进行预热处理，将模具预热至280°～350°；
S3：将锯切合格的棒料置于中频感应加热炉中加热，根据棒料规格及该材质的透热性，合理调整棒料的进料频率，加热至锻造所需温度，并在预锻设备的预锻模具上，热成形粗锻毛坯；
S4：调整锻造设备的打击力，将预成形的粗锻毛坯清除氧化皮后置于精密成形所述端齿凹模(5)型腔中，启动设备，对预锻坯进行一次性打击锻造成形；
S5：成形完成后，在锻造设备复位过程中，启动下顶料装置，将所述主动三联齿轮热态锻件(3)顶出凹模型腔，并利用人工或机械手取走热态锻件，至此完成主动三联齿轮锥齿、端齿同时净成形锻造工序。
5.根据权利要求3所述的一种主动三联齿轮锥齿与端齿同时净成形闭式锻造的工艺方法，其特征在于：锻件的材质为20CrMnTiH5，所述的线膨胀系数为14×10-6，所述的锻造温度为950～1000度，所述的收缩率为1.012～1.013。
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