CN111842522A - 用于成型鼓形齿的凹模 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于成型鼓形齿的凹模，包括凹模本体，所述凹模本体具有中心内孔，该中心内孔的内壁上设有环状结构的模芯，所述模芯包括沿其轴向依次布置的上成型段、中间成型段和下成型段，其中所述中间成型段的弹性模量小于上成型段和下成型段的弹性模量，所述模芯的内圈具有成型齿。本发明的有益效果是：可以通过挤压手段快速成型鼓形齿，从而提升鼓形齿齿轮的生产效率。

Description

用于成型鼓形齿的凹模
技术领域
本发明涉及一种齿轮加工模具，具体涉及一种用于成型鼓形齿的凹模。
背景技术
齿轮的齿形具有多种表现形式，为了提升齿轮的啮合精度，减小啮合噪音,有些齿轮的齿形为鼓形齿，即齿在工作圆切面内为曲线齿廓，诸如行星减速器中的鼓形齿，在齿的齿宽方向上，齿的中部要高于齿的两端，也就是说齿中部的齿厚尺寸大于齿两端的齿厚尺寸。
在现有技术中，鼓形齿可以用切削或磨削的方法进行加工，但是这些加工手段材料利用率低，加工效率不高。为此，很有必要设计一种能够快速成型鼓形齿齿轮的模具。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于成型鼓形齿的凹模，可以通过挤压手段快速挤压成型鼓形齿，从而提升鼓形齿齿轮的生产效率。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种用于成型鼓形齿的凹模，其关键在于：包括凹模本体，所述凹模本体具有中心内孔，该中心内孔的孔壁上设有环状结构的模芯，所述模芯包括沿其轴向依次布置的上成型段、中间成型段和下成型段，其中所述中间成型段的弹性模量小于上成型段和下成型段的弹性模量，所述模芯的内圈具有成型齿。
采用上述结构，模芯由三段区域组成，且中间区域的弹性模量小于两端区域的弹性模量，即中间成型段的材料硬度比上下两端低，齿轮在模芯的内圈挤压成型时，金属材料受压力膨胀，中间成型段的变形量会高于上成型段和下成型段的变形量，使得齿轮的齿形中部高于齿形两端，从而完成鼓形齿的挤压，且齿轮挤压成型的精度高、效率高，鼓形较好。
作为优选：所述上成型段、中间成型段和下成型段以过盈方式安装在中心内孔中，并形成为一体。采用上述结构，便于凹模使用和鼓形齿成型。
作为优选：所述中心内孔为锥形孔，所述模芯的周向为与锥形孔相适应的锥形环面，锥形孔与锥形环面的锥度等于1～2度。采用上述结构，既能保证模芯与中心内孔的轴心线具有较高的重合度，又能够保证装配后，锥形环面与锥形孔具有更大的有效接触面积，使模具的可靠性更好。
作为优选：所述上成型段、中间成型段和下成型段均采用金属材料制成，其中上成型段和下成型段的洛氏硬度大于中间成型段的洛氏硬度。采用上述结构，能够保证鼓形齿顺利成型。
作为优选：所述中间成型段材料的压缩强度小于上成型段和下成型段材料的压缩强度。采用上述结构，在挤压齿轮时，能够保证中间成型段的变形量高于上成型段和下成型段的变形量，使鼓形齿顺利成型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
使用本发明提供的凹模，在凹模本体上内挤压齿轮时，模芯中间区域的变形量高于两端区域的变形量，使得齿在成型过程中齿形中部的变形量高于齿形两端的变形量，从而实现一次挤压即完成鼓形齿的成型，且鼓形齿挤压成型的精度高、效率高。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为本发明的剖视图；
图3为凹模本体的剖视图；
图4为鼓形齿的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，一种用于成型鼓形齿的凹模，其主要结构包括凹模本体1，凹模本体1具有中心内孔1a，中心内孔1a的孔壁上设有环状结构的模芯2，模芯2的内圈具有成型齿21，模芯2在其轴向由依次布置的上成型段2a、中间成型段2b和下成型段2c三部分组成，中间成型段2b的弹性模量小于上成型段2a和下成型段2c的弹性模量，本实施例中，中间成型段2b的材料为Cr12MoV(冷作模具钢)，其压缩强度为3.4GPa，上成型段2a和下成型段2c的材料均为YG15(硬质合金)，其压缩强度为4GPa。
如图2和4所示，齿轮3在模芯2内挤压成型过程中，中间成型段2b的变形量会高于上成型段2a和下成型段2c的变形量，使得齿轮3在成型过程中齿形中部b高于齿形上端a和齿形下端c，仅需一次挤压即完成鼓形齿齿轮3的成型，可有效提升鼓形齿齿轮3加工效率。
再如图2和3所示，为保证模芯2与中心内孔1a的轴心线具有较高的重合度，中心内孔1a为锥形孔，模芯2的周向为与锥形孔相匹配的锥形环面，锥形孔与锥形环面的锥度等于1～2度，本实施例中该锥度优选地设置为1.5度。模芯2装配在中心内孔1a后，需要保证内外锥面有效接触面积要超过75％。
上成型段2a、中间成型段2b和下成型段2c通过下述方式一体成型在中心内孔1a的内壁上：
上成型段2a、中间成型段2b和下成型段2c先用螺栓紧固在一起，即构成上述模芯2，模芯2整体加工锥形环面，锥形环面加工完成后，再加热凹模本体1的中心内孔1a，使锥形孔涨大，再把模芯2整体放入锥形孔中，待温度自然冷却，锥形孔收缩，即可将模芯2箍紧，此时再松开螺栓，由于箍紧力较大，上成型段2a、中间成型段2b和下成型段2c已成为整体一体过盈连接在中心内孔1a孔壁上，再对此组合后的模具进行齿部等加工。
本实施例中，为保证鼓形齿顺利成型，上成型段2a、中间成型段2b和下成型段2c均采用金属材料制成，其中上成型段2a和下成型段2c的洛氏硬度大于中间成型段2b的洛氏硬度。具体为：上成型段2a和下成型段2c的洛氏硬度为HRC68～70，中间成型段2b的洛氏硬度为HRC60～62。中间成型段2b的硬度越低，上成型段2a和下成型段2c的硬度越高，鼓形齿的鼓形量越明显。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于成型鼓形齿的凹模，其特征在于：包括凹模本体(1)，所述凹模本体(1)具有中心内孔(1a)，该中心内孔(1a)的孔壁上设有环状结构的模芯(2)，所述模芯(2)包括沿其轴向依次布置的上成型段(2a)、中间成型段(2b)和下成型段(2c)，其中所述中间成型段(2b)的弹性模量小于上成型段(2a)和下成型段(2c)的弹性模量，所述模芯(2)的内圈具有成型齿(21)。
2.根据权利要求1所述的用于成型鼓形齿的凹模，其特征在于：所述上成型段(2a)、中间成型段(2b)和下成型段(2c)以过盈方式安装在中心内孔(1a)中，并形成为一体。
3.根据权利要求1或2所述的用于成型鼓形齿的凹模，其特征在于：所述中心内孔(1a)为锥形孔，所述模芯(2)的周向为与锥形孔相适应的锥形环面，锥形孔与锥形环面的锥度等于1～2度。
4.根据权利要求3所述的用于成型鼓形齿的凹模，其特征在于：所述锥度等于1.5度。
5.根据权利要求1或2所述的用于成型鼓形齿的凹模，其特征在于：所述上成型段(2a)、中间成型段(2b)和下成型段(2c)均采用金属材料制成，其中上成型段(2a)和下成型段(2c)的洛氏硬度大于中间成型段(2b)的洛氏硬度。
6.根据权利要求5所述的用于成型鼓形齿的凹模，其特征在于：所述上成型段(2a)和下成型段(2c)的洛氏硬度为HRC68～70，中间成型段(2b)的洛氏硬度为HRC60～62。
7.根据权利要求5所述的用于成型鼓形齿的凹模，其特征在于：所述中间成型段(2b)材料的压缩强度小于上成型段(2a)和下成型段(2c)材料的压缩强度。
8.根据权利要求7所述的用于成型鼓形齿的凹模，其特征在于：所述中间成型段(2b)的材料为Cr12MoV，其压缩强度为3.4GPa；所述上成型段(2a)和下成型段(2c)的材料为YG15，其压缩强度为4GPa。
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