CN111730021A - 一种结合齿的锻造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及结合齿的锻造工艺，包括：步骤1，热锻工序，使得结合齿初步成型；步骤2，精整工序，锻出齿尖导入角，齿大径以及渐开线齿面；步骤3，倒锥工序，锻出渐开线齿面倒角；其特征在于，所述精整工序中，使得部分齿大径和\或齿面产生欠肉；所述倒锥工序中，结合齿的渐开线齿面上的上部位置与下部位置的余量一致。本发明提供的结合齿的锻造工艺，降低了倒锥工序的弹性变形，提高倒锥模具寿命，使锻件尺寸更加符合模具尺寸，同时降低锻件导入角的变形，提高结合齿精度。

Description

一种结合齿的锻造工艺

技术领域

本发明属于金属件锻压技术领域，具体涉及一种结合齿的锻造工艺。

背景技术

汽车变速器结合齿又称带离合器齿轮的斜齿传动齿轮，用于汽车变速器的传动、换档，使换档传动产生不同种级差。随着汽车工业技术的发展，结合齿已大批量采用精锻工艺，其产品精度高，使用性能好。

现有的关于结合齿主要采用以下工艺：制坯→热锻→热处理→清洗、润滑→精整→倒锥。该方法在倒锥过程中，由于小齿各个截面变形不同、受力不同，导致小齿导入角变形，大径影响齿形精度、倒锥角度及导入角度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种结合齿的锻造工艺，该工艺能够降低结合齿的弹性变形、提高结合齿齿形精度、使倒锥过程成形压力降低、大幅提高模具寿命。

本发明的技术方案如下：

一种结合齿的锻造工艺，包括：

步骤1，热锻工序，使得结合齿初步成型；

步骤2，精整工序，锻出齿尖导入角，齿大径以及部分渐开线齿面；

步骤3，倒锥工序，锻出渐开线齿面倒角；

所述精整工序中，使得部分齿大径和\或部分齿面产生欠肉；所述倒锥工序中，结合齿的渐开线齿面上的上部位置与下部位置的余量基本一致。

优选的，所述热锻工序中，通过提高热锻工序齿部高度、降低齿厚和减少齿部材料的方式使得精整工序中部分齿大径和\或部分齿面产生欠肉。

优选的，所述热锻工序中热锻齿部高度相对于精整工序中精整高度存在以下关系：(H5-H3)+(H4-H5)＝0.6mm～3.0mm，

其中，H5为齿尖平面到基准面距离，H3为精整件齿高，H4为热锻件齿高。

优选的，所述热锻工序中热锻齿部渐开线弧齿厚S1相对于精整工序中精整齿部弧齿厚S2存在以下关系S2＝1.015*S1+(0.1mm～0.5mm)。

优选的，所述热锻工序中，所述欠肉充填齿面的面积小于全齿的二分之一。

优选的，所述热锻工序之前还包括制坯工序；

所述热锻工序之后、精整工序之前还依次包括热处理工序和清洗、润滑工序。

本专利提供的锻造方法相对于传统锻造工艺有以下优点：

1、精整工序整出部分齿形,使得精整后齿大径及齿面存在自然欠肉，使得倒锥工序F1位置与F2位置余量基本一致，参见图5，降低了倒锥工序的弹性变形，使锻件尺寸更加符合模具尺寸，同时降低锻件导入角的变形，提高结合齿精度；

2、精整工序的欠肉使得倒锥工序F1位置处锻造余量降低以及齿部硬度降低，使模具危险点所受到的剪切力降低，从而提高模具寿命；

3、降低倒锥工序中齿大径由于受到挤压而产生的鼓形，提高结合齿精度。

附图说明

图1为传统的结合齿的锻造工艺过程图；

图2为传统的结合齿的锻造工艺过程结合齿的渐开线齿面上的上部位置F1 与下部位置F2处锻造效果图，其中，虚线表示精整后的结合齿齿形，实线表示倒锥后的结合齿齿形；

图3为倒锥模具对应F1、F2位置的受力情况图；

图4为本发明的结合齿的锻造工艺过程图；

图5为本发明的结合齿的锻造工艺过程结合齿的渐开线齿面上的上部位置 F1与下部位置F2处锻造效果图，其中，虚线表示精整后的结合齿齿形，实线表示倒锥后的结合齿齿形；

图6为传统的结合齿的锻造工艺精整后的结合齿与本发明的结合齿的锻造工艺精整后的结合齿的对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。

本发明提供了一种结合齿的锻造工艺，包括：

步骤1，热锻工序，使得结合齿初步成型；

步骤2，精整工序，锻出齿尖导入角，齿大径以及部分渐开线齿面；

步骤3，倒锥工序，锻出渐开线齿面倒角；

其中，所述精整工序中，使得部分齿大径和\或部分齿面产生欠肉；

所述倒锥工序中，结合齿的渐开线齿面上的上部位置F1与下部位置F2的余量基本一致。

其中为了便于产生自然欠肉，所述热锻工序中，通过提高热锻工序齿部高度、降低齿厚和减少齿部材料的方式使得精整工序中部分齿大径和\或部分齿面产生欠肉。

其中，欠肉：指的是锻件的局部充填不足，缺肉，在实际生产中产生欠肉是由精整工序实现，精整就是对齿部的墩粗过程，提高热锻齿高降低齿厚即齿顶部位体积不变，齿根部位体积减小，齿顶部位精整到位而齿根处不接触精整模具来实现局部欠肉。

作为一种优选的方案，所述热锻工序中热锻齿部高度相对于精整工序中精整高度存在以下关系：(H5-H3)+(H4-H5)＝0.6mm～3.0mm，

其中，H5为齿尖平面到基准面距离，H3为精整件齿高H4为热锻件齿高。该公式中热锻和精整的齿高差小于0.6mm时，精整量过小导致齿部大范围精整不出；大于3.0mm时，精整量过大导致齿部完全精整到位，不产生自然欠肉现象，甚至会在齿根处产生台阶堆积。

作为一种优选的方案，所述热锻工序中热锻齿部渐开线弧齿厚S1相对于精整工序中精整齿部弧齿厚S2存在以下关系S2＝1.015*S1+(0.1mm～0.5mm)。

作为一种优选的方案，所述热锻工序中，所述欠肉充填齿面的面积应小于全齿的二分之一，以防止存在齿面不能全部倒角的缺陷。

当欠肉齿面的面积大于全齿的二分之一时，会导致倒锥量不够造成倒锥件不出的缺陷。

当然在实际生产中，所述热锻工序之前还包括制坯工序；所述热锻工序之后、精整工序之前还依次包括热处理工序和清洗、润滑工序。

以下为传统的结合齿的锻造工艺和本发明的结合齿锻造工艺的对比：

传统的结合齿锻造工艺过程图(参见图1)：

其中包括：1.热锻；2.精整；3.倒锥；

该方案主要由以下工序完成：1.在热锻工序锻出初步齿形；2.在精整工序锻出齿尖导入角，齿大径以及渐开线齿面(如：图1的标记4位置)；3.在倒锥工序锻出渐开线齿面倒角(如：图1的标记5位置)。

传统方案存在以下缺点：

1、倒锥工序中结合齿的渐开线齿面上的上部位置F1与下部位置F2处锻造余量不同(如：图2)，导致两点弹性变形不同，从而使得倒锥角度与模具设计不同、导入角角度变化没有规律。

2、倒锥模具对应F1、F2位置的受力情况，其中，M代表力矩，f代表力， H代表力臂：M1＝f1×H1、M2＝f2xH2,其中F1位置处距危险点距离H1相对于F2位置处距危险点距离H2较大(如：图3)；倒锥工序F1位置处余量相对于F2位置处比较大(如：图2)，所以f1大于f2时M1远大于M2，容易导致倒锥模具早期断裂。

3、倒锥工序由于齿面受到挤压，使得锻件齿大径处容易产生鼓形，降低锻件精度。

本专利申请提供的结合齿锻造工艺过程图(如：图4)：

其中包括：1.热锻齿形；2.精整齿形；3.倒锥齿形；

该方案主要由以下工序完成：1.在热锻工序锻出初步齿形；2.在精整工序墩粗锻出齿尖导入角，部分齿大径以及部分齿面产生自然欠肉(如：图4的标记 9位置)；3.在倒锥工序锻出齿面倒角(如：图4的标记10位置)。

该方案相对传统的工艺做了以下改进：

1、提高热锻工序齿部高度，降低齿厚，减少齿部材料，从而使得锻件在精整工序墩粗过程产生的欠肉(如：图4的标记7和标记9)现象。

2、精整工序整出部分齿形,使得精整后齿大径及齿面存在自然欠肉，使得倒锥工序F1位置与F2位置余量基本一致，其中充填饱满齿面应大于全齿的二分之一，防止存在齿面不能全部倒角的缺陷；

3、由于精整欠肉导致倒锥工序齿部变形减小，大径鼓形减小，使得倒锥工序模具齿大径不需要进行限位也能保证图纸要求。

综合上述，本专利提供的锻造方法相对于传统锻造工艺有以下优点：

1、精整工序整出部分齿形,使得精整后齿大径及齿面存在自然欠肉，使得倒锥工序F1位置与F2位置余量基本一致，参见图5，降低了倒锥工序的弹性变形，使锻件尺寸更加符合模具尺寸，同时降低锻件导入角的变形，提高结合齿精度；

2、精整工序的欠肉使得倒锥工序F1位置处锻造余量降低以及齿部硬度降低，使模具危险点所受到的剪切力降低，从而提高模具寿命；

3、降低倒锥工序中齿大径由于受到挤压而产生的鼓形，提高结合齿精度。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种结合齿的锻造工艺，包括：

步骤1，热锻工序，使得结合齿初步成型；

步骤2，精整工序，锻出齿尖导入角，齿大径以及部分渐开线齿面；

步骤3，倒锥工序，锻出渐开线齿面倒角；

其特征在于，所述精整工序中，使得部分齿大径和\部分齿面产生欠肉；

所述倒锥工序中，结合齿的渐开线齿面上的上部位置与下部位置的余量一致。

2.根据权利要求1所述的一种结合齿的锻造工艺，其特征在于，所述热锻工序中，通过提高热锻工序齿部高度、降低齿厚和减少齿部材料的方式使得精整工序中部分齿大径和\或部分齿面产生欠肉。

3.根据权利要求1或2所述的一种结合齿的锻造工艺，其特征在于，所述热锻工序中热锻齿部高度相对于精整工序中精整高度存在以下关系：(H5-H3)+(H4-H5)＝0.6mm～3.0mm，

其中，H5为齿尖平面到基准面距离，H3为精整件齿高，H4为热锻件齿高。

4.根据权利要求3所述的一种结合齿的锻造工艺，其特征在于，所述热锻工序中热锻齿部渐开线弧齿厚S1相对于精整工序中精整齿部弧齿厚S2存在以下关系S2＝1.015*S1+(0.1mm～0.5mm)。

5.根据权利要求1所述的一种结合齿的锻造工艺，其特征在于，所述热锻工序中，所述欠肉充填齿面的面积应小于全齿的二分之一。

6.根据权利要求1所述的一种结合齿的锻造工艺，其特征在于，

所述热锻工序之前还包括制坯工序；

所述热锻工序之后、精整工序之前还依次包括热处理工序和清洗、润滑工序。

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