CN111992652A - 一种直齿锥齿轮闭式锻造模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直齿锥齿轮闭式锻造模具，其属于模具技术领域，包括：上模部，能够沿竖直方向往复运动，包括上模板、凸凹模和上凸模，凸凹模的上端固设于上模板且凸凹模竖直向下延伸，上凸模能够相对上模板沿所述竖直方向往复运动；下模部，下模部包括下模板、齿模、凹模套筒和下凸模，凹模套筒叠置于齿模上且凹模套筒和齿模均固设于下模板，凸凹模、上凸模、凹模套筒、齿模和下凸模围设成闭式模腔；上模部能够沿竖直方向向下运动以使得凸凹模挤压闭式模腔内的直齿锥齿轮毛坯，以挤压出直齿锥齿轮的轮齿、连皮和杆部，且上凸模能够相对上模板继续沿竖直方向向下运动，挤压杆部以对直齿锥齿轮进行整形。本发明能够制造出连皮合格的直齿锥齿轮。

Description

一种直齿锥齿轮闭式锻造模具

技术领域

本发明涉及模具技术领域，尤其涉及一种直齿锥齿轮闭式锻造模具。

背景技术

乘用车差速器一般需要用到直齿锥齿轮，一般在双动压力机上使用小直径毛坯，采用闭塞冷挤压工艺制造。当使用上述工艺和模具锻造大端带薄连皮的直齿锥齿轮时，一般通过使得毛坯材料沿径向流动形成连皮，连皮处材料变形比较大，主要承受拉应力作用，当该拉应力超过材料的许用拉应力时，锻造出来的直齿锥齿轮通常会在连皮位置开裂

因此，亟需一种直齿锥齿轮闭式锻造模具来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直齿锥齿轮闭式锻造模具，能够制造出连皮合格的直齿锥齿轮。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种直齿锥齿轮闭式锻造模具，包括：

上模部，能够沿竖直方向往复运动，包括上模板、凸凹模和上凸模，所述凸凹模的上端固设于所述上模板且所述凸凹模竖直向下延伸，所述上凸模穿设于所述上模板和所述凸凹模，所述上凸模能够相对所述上模板沿所述竖直方向往复运动；

下模部，所述下模部包括下模板、齿模、凹模套筒和下凸模，所述凹模套筒叠置于所述齿模上且所述凹模套筒和所述齿模均固设于所述下模板，所述凸凹模、所述上凸模、所述凹模套筒、所述齿模和所述下凸模围设成闭式模腔；

所述上模部能够沿竖直方向向下运动以使得所述凸凹模挤压所述闭式模腔内的直齿锥齿轮毛坯，以挤压出直齿锥齿轮的轮齿、连皮和杆部，且所述上凸模能够相对所述上模板继续沿竖直方向向下运动，挤压所述杆部以对所述直齿锥齿轮进行整形。

可选地，所述上模板上设有第一阶梯通孔，所述第一阶梯通孔包括同轴设置的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的直径小于所述第二通孔的直径，所述第二通孔内设有凸凹模垫板，所述凸凹模垫板上开设有与所述第一通孔同轴设置的第三通孔，所述第三通孔的直径小于所述第一通孔的直径，所述上凸模依次穿过所述第一通孔和所述第三通孔。

可选地，所述凸凹模垫板与所述上模板固定连接，所述凸凹模与所述凸凹模垫板固定连接。

可选地，所述下模部还包括凹模压板，所述凹模压板叠置于所述凹模套筒，且所述凹模压板与所述下模板固定连接。

可选地，所述下模板上设有第二阶梯通孔，所述第二阶梯通孔包括同轴设置的第四通孔和第五通孔，所述第四通孔的直径大于所述第五通孔的直径，所述第四通孔内设有齿模垫板用于支撑所述齿模，所述齿模部分位于所述第四通孔内。

可选地，所述第五通孔内设有下凸模垫块，所述下凸模的下端与所述下凸模垫块抵接，所述下凸模依次穿过所述齿模垫板和所述齿模且上端位于所述齿模内。

可选地，所述下模部还包括下模部垫板，所述下模部垫板位于所述下模板的下方且与所述下模板连接。

可选地，所述上模板和所述下模板中的一个设有导柱，另一个设置导套，所述上模板相对所述下模板沿竖直方向往复运动时，所述导柱与所述导套配合对所述上模板的运动方向进行导向。

可选地，所述下模板上设有导柱，所述上模板上设有与所述导柱配合的所述导套，所述上模部沿竖直方向向下运动时，所述导套能够沿所述导柱向下运动。

可选地，所述凹模套筒与所述齿模为一体化结构。

本发明提出的直齿锥齿轮闭式锻造模具，具有如下优势：

(1)当凸凹模向下运动挤压直齿锥齿轮毛坯时，连皮的成型并非由直齿锥齿轮毛坯的边缘材料沿径向流动形成，而是通过凸凹模向下挤压形成连皮，如此设置，直齿锥齿轮毛坯的材料通过轴向流动形成轮齿和连皮，保证连皮部位填充饱满；

(2)连皮成形时始终处于三向压应力状态，有效避免连皮开裂；

(3)当凸凹模下行而上凸模未下行时，上凸模预留有下行空间，预留的下行空间能够容纳被凸凹模反挤压过来的金属，有助于减小成形力，提高直齿锥齿轮闭式锻造模具的使用寿命；

(4)上凸模下行时能够对直齿锥齿轮施加向下的压力，起到整形作用，提高轮齿填充密度和直齿锥齿轮的精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的直齿锥齿轮的剖视图；

图2是本发明实施例提供的直齿锥齿轮闭式锻造模具时的结构示意图。

图中：

11、上模板；12、凸凹模；13、上凸模；14、凸凹模垫板；

21、下模板；22、齿模；23、凹模套筒；24、齿模垫板；25、凹模压板；26、下凸模；27、下凸模垫块；28、下模部垫板；

3、第一顶杆；

41、导柱；42、导套；

5、直齿锥齿轮毛坯；

6、直齿锥齿轮；61、杆部；62、连皮；

71、第一连接件；72、第二连接件；73、第三连接件；74、第四连接件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1和图2，本实施例提供一种直齿锥齿轮闭式锻造模具，用于完成大端带有连皮的直齿锥齿轮的锻造。本实施例提供的直齿锥齿轮闭式锻造模具，尤其适合用于锻造大端带有薄连皮的直齿锥齿轮。

本实施例中，直齿锥齿轮闭式锻造模具包括上模部和下模部。

上模部能够沿竖直方向往复运动，上模部包括上模板11、凸凹模12和上凸模13，凸凹模12的上端固设于上模板11且凸凹模12竖直向下延伸，上凸模13穿设于上模板11和凸凹模12，上凸模13能够相对上模板11沿竖直方向往复运动。

下模部包括下模板21、齿模22、凹模套筒23和下凸模26；凹模套筒23叠置于齿模22上且凹模套筒23和齿模22均固设于下模板21，凸凹模12、上凸模13、凹模套筒23、齿模22和下凸模26围设成闭式模腔。

上模部能够沿竖直方向向下运动以使得凸凹模12挤压闭式模腔内的直齿锥齿轮毛坯5，以挤压出直齿锥齿轮6的轮齿、连皮62和杆部61，且上凸模13能够相对上模板11继续沿竖直方向向下运动，挤压杆部61以对直齿锥齿轮6进行整形。

现有技术中将本实施例中的凸凹模12和凹模套筒23一体成型为精锻上模，精锻上模只起到合模作用。

而本申请中，将现行的、只起合模作用的精锻上模拆分成凸凹模12和凹模套筒23，凸凹模12成为主动施力单元，凹模套筒23属于下模部的一部分。

优选地，直齿锥齿轮毛坯5为大直径饼状毛坯。

可选地，本实施例中，凹模套筒23与齿模22为一体化结构，以减少模具的零件数量，方便组装模具。

本实施例提供的直齿锥齿轮闭式锻造模具，使用时与双动压力机配合，锻造大端带有连皮62的直齿锥齿轮6。当在双动压力机上锻造大端带有连皮62的直齿锥齿轮6时，先利用凸凹模12对直齿锥齿轮毛坯进行复合挤压，在轮齿的成形过程中，轮齿大端的连皮62始终处于三向压应力状态，可以有效避免连皮62开裂。

优选地，直齿锥齿轮毛坯5为大直径饼状毛坯。直齿锥齿轮毛坯5的直径比连皮62的外径略小。

本实施例提供的直齿锥齿轮闭式锻造模具的工作过程如下：

(1)将该直齿锥齿轮闭式锻造模具安装在双动压力机上，启动双动压力机，双动压力机的外滑块带动该直齿锥齿轮闭式锻造模具的上模部沿竖直方向向上运动，打开该直齿锥齿轮闭式锻造模具。具体地，使用T型螺栓将下模板21固定在双动压力机的工作台上；将上模板11与双动压力机的外滑块连接，将上凸模13与双动压力机的内滑块连接；双动压力机的外滑块带动上模板11上行，打开该直齿锥齿轮闭式锻造模具；

(2)将磷化皂化后的大直径、饼状的直齿锥齿轮毛坯5放置在凹模套筒23和齿模22内；

(3)双动压力机的外滑块带动上模部沿竖直方向下行，凸凹模12接触并挤压直齿锥齿轮毛坯5，正挤压形成轮齿和连皮62，反挤压形成杆部61，直至上模板11接触到外滑块限位器后外滑块停止下行，保压；

(4)双动压力机的内滑块下行推动上凸模13对杆部61进行整形，直至内滑块限位器与上模板11接触，内滑块停止运动，保压一段时间后完成直齿锥齿轮6的锻造；

(5)双动压力机的外滑块带动上模部沿竖直方向上行，打开模具，启动顶出缸，顶起第一顶杆3，推动下凸模垫块27、下凸模26上行，把直齿锥齿轮6从齿模22、凹模套筒23中顶出，取走直齿锥齿轮6，一个工作循环结束。

由于使用双动压力机的外滑块推动凸凹模12完成直齿锥齿轮11大部分成形工作，不但有助于扩大设备锻造能力，还会提高直齿锥齿轮的成形质量、应用范围和生产效率。

具体地，本实施例中，上模板11上设有第一阶梯通孔，第一阶梯通孔包括同轴设置的第一通孔和第二通孔，第一通孔的直径小于第二通孔的直径，第二通孔内设有凸凹模垫板14，凸凹模垫板14上开设有与第二通孔同轴设置的第三通孔，第三通孔的直径小于第一通孔的直径，上凸模13依次穿过第一通孔和第三通孔。

进一步地，凸凹模垫板14与上模板11固定连接，凸凹模12与凸凹模垫板14固定连接。具体地，本实施例中，第一连接件71依次穿过凸凹模12、凸模垫板14并进入到上模板11，实现凸凹模12与凸模垫板14的固定连接，并使得凸凹模垫板14与上模板11固定连接。为进一步保证连接的稳定性，第二连接件72穿过凸凹模垫板14并进入到上模板11，使得凸凹模垫板14与上模板11固定连接。

具体地，本实施例中，下模部还包括凹模压板25，凹模压板25叠置于凹模套筒23，且凹模压板25与下模板21固定连接。

进一步地，下模板21上设有第二阶梯通孔，第二阶梯通孔包括同轴设置的第四通孔和第五通孔，第四通孔的直径大于第五通孔的直径，第四通孔内设有齿模垫板24用于支撑齿模22，齿模22部分位于第四通孔内，以使得第四通孔能够对齿模22进行限位，保证齿轮成型时的稳定性。

进一步地，本实施例中，第五通孔内设有下凸模垫块27，下凸模26的下端与下凸模垫块27抵接，下凸模26依次穿过齿模垫板24和齿模22且上端位于齿模22内。

进一步地，下模部还包括下模部垫板28，下模部垫板28位于下模板21的下方且与下模板21连接。

具体地，本实施例中，第三连接件73穿过下模部垫板28进入到下模板21内，使得下模部垫板28与下模板21连接。

下凸模垫块27设于第五通孔内并由下模部垫板28支撑，齿模垫板24设于第四通孔内，齿模22叠置于齿模垫板24上且部分位于第四通孔内，下凸模26依次穿过齿模22和齿模垫板24并垂直立于下凸模垫块27上，凹模套筒23叠置于下凸模垫块27上，凹模压板25压设于凹模套筒23上，第四连接件74穿过凹模压板25并进入到下模板21，完成齿模22、凹模套筒23和齿模垫板24在下模板21上的固定。

进一步地，为了对上模部沿竖直方向的运动进行导向，可选地，上模板11和下模板21中的一个设有导柱41，另一个设置导套42，上模板11相对下模板21沿竖直方向往复运动时，导柱41与导套42配合对上模板11的运动方向进行导向。

具体地，本实施例中，下模板21上设有导柱41，上模板11上设有与导柱41配合的导套42，上模部沿竖直方向向下运动时，导套42能够沿导柱41向下运动。优选地，下模板21上设有四个导柱41，上模板11上设有四个导套42，导柱41与导套42一一对应设置。

可选地，在其他的实施例中，还可以为：上模板11设有垂直向下延伸的导套42，下模板21设有垂直线向上延伸的导柱41。

进一步地，为了在完成直齿锥齿轮6的锻造后，将直齿锥齿轮6从直齿锥齿轮闭式锻造模具中取出，本实施例中，下模部垫板28上设有与第五通孔同轴设置的下模部垫板中心孔，在下模部垫板中心孔内设置有第一顶杆3。具体地，第一顶杆3与双动压力机的顶杆螺孔连接，当进行锻压时，双动压力机的顶出缸带动第一顶杆3下行，回到下死点；当完成锻造后，双动压力机的顶杆对第一顶杆3施加向上的顶升力，该顶升力通过下凸模垫块27传递至下凸模26，由下凸模26将锻造成型的直齿锥齿轮6顶出下模部，取出直齿锥齿轮6。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种直齿锥齿轮闭式锻造模具，其特征在于，包括：

上模部，能够沿竖直方向往复运动，包括上模板(11)、凸凹模(12)和上凸模(13)，所述凸凹模(12)的上端固设于所述上模板(11)且所述凸凹模(12)竖直向下延伸，所述上凸模(13)穿设于所述上模板(11)和所述凸凹模(12)，所述上凸模(13)能够相对所述上模板(11)沿所述竖直方向往复运动；

下模部，所述下模部包括下模板(21)、齿模(22)、凹模套筒(23)和下凸模(26)，所述凹模套筒(23)叠置于所述齿模(22)上且所述凹模套筒(23)和所述齿模(22)均固设于所述下模板(21)，所述凸凹模(12)、所述上凸模(13)、所述凹模套筒(23)、所述齿模(22)和所述下凸模(26)围设成闭式模腔；

所述上模部能够沿竖直方向向下运动以使得所述凸凹模(12)挤压所述闭式模腔内的直齿锥齿轮毛坯(5)，以挤压出直齿锥齿轮(6)的轮齿、连皮(62)和杆部(61)，且所述上凸模(13)能够相对所述上模板(11)继续沿竖直方向向下运动，挤压所述杆部(61)以对所述直齿锥齿轮(6)进行整形。

2.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮闭式锻造模具，其特征在于，所述上模板(11)上设有第一阶梯通孔，所述第一阶梯通孔包括同轴设置的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的直径小于所述第二通孔的直径，所述第二通孔内设有凸凹模垫板(14)，所述凸凹模垫板(14)上开设有与所述第一通孔同轴设置的第三通孔，所述第三通孔的直径小于所述第一通孔的直径，所述上凸模(13)依次穿过所述第一通孔和所述第三通孔。

3.根据权利要求2所述的直齿锥齿轮闭式锻造模具，其特征在于，所述凸凹模垫板(14)与所述上模板(11)固定连接，所述凸凹模(12)与所述凸凹模垫板(14)固定连接。

4.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮闭式锻造模具，其特征在于，所述下模部还包括凹模压板(25)，所述凹模压板(25)叠置于所述凹模套筒(23)，且所述凹模压板(25)与所述下模板(21)固定连接。

5.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮闭式锻造模具，其特征在于，所述下模板(21)上设有第二阶梯通孔，所述第二阶梯通孔包括同轴设置的第四通孔和第五通孔，所述第四通孔的直径大于所述第五通孔的直径，所述第四通孔内设有齿模垫板(24)用于支撑所述齿模(22)，所述齿模(22)部分位于所述第四通孔内。

6.根据权利要求5所述的直齿锥齿轮闭式锻造模具，其特征在于，所述第五通孔内设有下凸模垫块(27)，所述下凸模(26)的下端与所述下凸模垫块(27)抵接，所述下凸模(26)依次穿过所述齿模垫板(24)和所述齿模(22)且上端位于所述齿模(22)内。

7.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮闭式锻造模具，其特征在于，所述下模部还包括下模部垫板(28)，所述下模部垫板(28)位于所述下模板(21)的下方且与所述下模板(21)连接。

8.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮闭式锻造模具，其特征在于，所述上模板(11)和所述下模板(21)中的一个设有导柱(41)，另一个设置导套(42)，所述上模板(11)相对所述下模板(21)沿竖直方向往复运动时，所述导柱(41)与所述导套(42)配合对所述上模板(11)的运动方向进行导向。

9.根据权利要求8所述的直齿锥齿轮闭式锻造模具，其特征在于，所述下模板(21)上设有导柱(41)，所述上模板(11)上设有与所述导柱(41)配合的所述导套(42)，所述上模部沿竖直方向向下运动时，所述导套(42)能够沿所述导柱(41)向下运动。

10.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮闭式锻造模具，其特征在于，所述凹模套筒(23)与所述齿模(22)为一体化结构。

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