CN110216232A - 先冲孔后成形结合齿的整体式结合齿齿轮锻造工艺 - Google Patents

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张�浩
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Abstract

一种先冲孔后成形结合齿的整体式结合齿齿轮锻造工艺，通过对坯料整形后依次进行制坯、预锻，经过冲孔去除预锻件的中间连皮，最后终锻成形，本发明使用墩挤结合的方法成形结合齿部分，能够在较低成形载荷和较高模具寿命的条件下获得尺寸精度和性能要求均合格的齿轮锻件。

Description

先冲孔后成形结合齿的整体式结合齿齿轮锻造工艺
技术领域
本发明涉及的是一种汽车制造领域的技术，具体是一种先冲孔后成形结合齿的整体式结合齿齿轮锻造工艺。
背景技术
目前对于汽车变速箱中整体式结合齿齿轮的锻坯主要是经过制坯、预锻、终锻和冲孔工艺后获得，该工艺先终锻成形结合齿，再冲孔去除中间连皮。该工艺在终锻成形结合齿时主要采用墩齿或挤齿方法。其中，墩齿方法是将预锻件用于成形结合齿部分的直径设计为小于结合齿小径；而挤齿方法是将预锻件用于成形结合齿部分的直径设计为大于结合齿大径。该方法的主要缺点是终锻成形结合齿时成形载荷大，模具寿命低，设备吨位要求高。另外，采用墩齿方法成形结合齿时模具受力大，磨损严重。而采用挤齿方法成形结合齿时产品结合齿眉脚充填不完整，不符合产品技术要求。
发明内容
本发明针对现有工艺生产整体式结合齿齿轮的成形载荷大、模具寿命低等缺陷，提出一种先冲孔后成形结合齿的整体式结合齿齿轮锻造工艺，通过制定合理的预锻件形状尺寸，使用墩挤结合的方法成形结合齿部分，能够在较低成形载荷和较高模具寿命的条件下获得尺寸精度和性能要求均合格的齿轮锻件。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过对坯料整形后依次进行制坯、预锻，经过冲孔去除预锻件的中间连皮，最后终锻成形，其中：
所述的制坯、预锻是指：经过制坯工艺将圆柱形坯料墩扁，并在上下平面形成同轴的圆形定位坑，预锻成形出预锻件。
所述的冲孔是指：经过冲孔工艺去除预锻件中间连皮部分；在冲孔的同时在预锻件上平面施加0.4-0.6Mpa的压力，以保证冲孔时预锻件不会发生翘曲等变形。
所述的终锻成形是指：将去除中间连皮的预锻件放置于带芯棒的模具中成形出整体式结合齿齿轮锻件。
所述的预锻件包括：法兰部、成形结合齿的中间部和中间连皮，其中：用于成形结合齿的中间部为锥形，其上端直径大于结合齿大径尺寸、下端直径小于结合齿小径尺寸、锥角角度为6-8°。
所述的终锻成形，采用包括上模和下模的模具，其中：上模包括上冲头外圈及其内部的上顶出环，上顶出环在机床上顶杆作用下可以向下运动，实现锻件脱离上模的动作；下模包括由外而内依次设置的下模内圈、下模芯、下顶出环和芯棒，下顶出环在机床下顶杆作用下可以向上运动，实现锻件脱离下模的动作。
技术效果
与现有技术相比，本发明采用先冲孔后墩挤结合成形结合齿的锻造成形工艺，一方面可以生产出符合产品技术要求的整体式结合齿齿轮；另一方面能够有效降低产品的成形载荷，将其由原先的1090吨降低为728吨，降低了设备要求，提高了模具使用寿命，将齿形模具寿命由原先的不足1000件提高至3000件，每班节约1小时换模时间，提高产品生产效率，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图；
图2本发明预锻件形状示意图；
图3本发明终锻模具结构示意图；
图4本发明终锻顶出结构示意图；
图中：1上冲头外圈、2上顶出环、3下模内圈、4下模芯、5下顶出环、6芯棒。
具体实施方式
如图1所示，本实施例以某汽车变速器中倒挡从动齿为例(结合齿大径为小径为说明先冲孔后成形结合齿的整体式结合齿齿轮锻造工艺。
本实施例包括以下步骤：
下料：根据倒挡从动齿轮锻件重量1.832kg的要求，选择直径60mm的圆柱形棒料，计算出坯料长度为82.54mm，采用圆盘锯进行下料，下料公差控制在0-15g之间；
抛丸：采用钢丸直径为1.5mm的滚筒式抛丸机对坯料进行抛丸，抛丸时间设置为20分钟；
加热：采用三段式中频加热炉对抛丸后的棒料进行加热，加热温度范围为1000±20℃；
锻造成形：如图1所示，采用公称压力为2500吨的曲柄压力机通过模具对加热后的坯料进行整形、制坯和预锻处理，获得材料合理分布的预锻件；然后经冲孔工艺去除预锻件中间位置的连皮，最后通过终锻工艺成形结合齿部分，得到整体式结合齿齿轮锻件。
本实施例中的预锻工艺用于形成带有法兰部A、用于成形结合齿的中间部B和连皮C的预锻件(如图2所示)，其中：中间部B为锥形，其上端直径α1为75.54mm小于结合齿大径下端直径α2为69.17mm大于结合齿小径锥角角度β为7°。
所述的冲孔工艺设置在终锻工艺前面，用于去除预锻件中间连皮C；冲孔的同时在预锻件上平面施加0.5Mpa的压力，保证冲孔时预锻件不会发生翘曲等变形。
所述的终锻工艺的模具分为上模和下模两部分，如图3所示；所述的上模包括：上冲头外圈1和上顶出环2，其中：上顶出环2设置于上冲头外圈1内侧；当终锻工艺结束后，上模在机床滑块的作用下向上运动，上顶出环2在机床上顶杆作用下可以向下运动，实现锻件脱离上模的动作，如图4所示。
如图3所示，所述的下模包括：下模内圈3、下模芯4、下顶出环5和芯棒6，其中：下模芯4设置于下模内圈3的内侧，下顶出环5设置于下模芯4内侧，芯棒6设置于下顶出环5内侧；当终锻工艺结束后，下顶出环5在机床下顶杆作用下可以向上运动，实现锻件脱离下模的动作。
本实施例涉及上述方法成形得到整体式结合齿齿轮，采用先冲孔后终锻成形结合齿的工艺方法，通过墩挤结合成形结合齿的方式，在获得合格产品的同时有效降低了该产品的成形载荷。与目前普遍采用的先终锻成形结合齿再冲孔的工艺相比，本发明所述工艺能够将该产品成形载荷由1090吨降低为728吨，降低了设备要求。另外，本发明所述工艺方法能够提高模具使用寿命，将齿形模具寿命由原先的不足1000件提高至3000件，降低换模次数，每班节约1小时的换模时间，从而提高了该产品的生产效率。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (4)

1.一种先冲孔后成形结合齿的整体式结合齿齿轮锻造工艺，其特征在于，通过对坯料整形后依次进行制坯、预锻，经过冲孔去除预锻件的中间连皮，最后终锻成形，其中：
所述的预锻件包括：法兰部、成形结合齿的中间部和中间连皮，其中：用于成形结合齿的中间部为锥形，其上端直径大于结合齿大径尺寸、下端直径小于结合齿小径尺寸、锥角角度为6-8°；
所述的冲孔是指：经过冲孔工艺去除预锻件中间连皮部分；在冲孔的同时在预锻件上平面施加0.4-0.6Mpa的压力，以保证冲孔时预锻件不会发生翘曲等变形。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的制坯、预锻是指：经过制坯工艺将圆柱形坯料墩扁，并在上下平面形成同轴的圆形定位坑，预锻成形出预锻件。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的终锻成形是指：将去除中间连皮的预锻件放置于带芯棒的模具中成形出整体式结合齿齿轮锻件。
4.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征是，所述的终锻成形，采用包括上模和下模的模具，其中：上模包括上冲头外圈及其内部的上顶出环，上顶出环在机床上顶杆作用下可以向下运动，实现锻件脱离上模的动作；下模包括由外而内依次设置的下模内圈、下模芯、下顶出环和芯棒，下顶出环在机床下顶杆作用下可以向上运动，实现锻件脱离下模的动作。
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