CN112024633B - 一种复合蜗杆成型方法及其制得的复合蜗杆 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种复合蜗杆成型方法，所述复合蜗杆包括整体上呈筒状的本体，所述复合蜗杆包括位于所述本体的顶部的大体为棘齿状的第一齿形；以及位于所述本体的外壁的第二齿形，所述第二齿形沿所述本体的底部向顶部螺旋延伸；所述成型方法包括如下步骤：下料步骤：获得一体成型的筒状的所述本体，所述本体由适于挤压成型的材料组成；第一挤压步骤：使用第一挤压模具挤压所述本体的顶部，获得顶部中间齿形；第二挤压步骤，第二挤压模具挤压所述本体的外壁，获得所述第二齿形，同时利用第三模具挤压所述顶部中间齿形以获得所述第一齿形。
Description
技术领域
本申请属于蜗杆制造技术领域，尤其涉及一种复合蜗杆成型方法及其制得的复合蜗杆。
背景技术
本申请所涉及的复合蜗杆包括位于筒状本体外壁的齿形和位于筒状本体顶部的齿形，其用于将动力从本体的一侧向一端传输，或者将动力从本体的一端向一侧传输，对于此类复合蜗杆的制造，传统的加工方法主要是分开成型顶部齿形部分和外壁齿形部分，然后通过挤压或者焊接的方式将上下两个部分结合为一个整体，这样的加工方式很难保证产品质量的一致性，加工成本也较高。
发明内容
为了解决上述问题，本申请的目的是提供一种复合蜗杆成型方法，所述复合蜗杆包括整体上呈筒状的本体，所述复合蜗杆包括位于所述本体的顶部的大体为棘齿状的第一齿形；以及位于所述本体的外壁的第二齿形，所述第二齿形沿所述本体的底部向顶部螺旋延伸；
所述成型方法包括如下步骤：
下料步骤：获得一体成型的筒状的所述本体，所述本体由适于挤压成型的材料组成；
第一挤压步骤：使用第一挤压模具挤压所述本体的顶部，获得顶部中间齿形；
第二挤压步骤，第二挤压模具挤压所述本体的外壁，获得所述第二齿形，同时利用第三模具挤压所述顶部中间齿形以获得所述第一齿形。
优选地，下料步骤中获得的所述本体的顶部为平面，由平面的所述顶部挤压成型所述顶部中间齿形具有第一变形量，由平面的所述顶部挤压成型所述第一齿形具有第二变形量，且
80%<第一变形量/第二变形量<95%。
优选地，第一变形量/第二变形量约为92%。
优选地，所述本体材料为40Cr，在第一挤压步骤之前还依次包括球化退火步骤；
球化退火步骤包括：
将所述本体在650-700℃下保温6-7小时；
在冷却至500-550℃下保温3小时。
优选地，所述退火包括：
将所述本体在680℃下保温6.5小时；
在冷却至550℃下保温3小时。
优选地，在第一挤压步骤之后还包括对筒状的本体的外壁进行切削的步骤。
另一个方面，本申请还提出一种复合蜗杆，包括整体上呈筒状的本体，所述复合蜗杆包括位于所述本体的顶部的大体为棘齿状的第一齿形；以及位于所述本体的外壁的第二齿形，所述第二齿形沿所述本体的底部向顶部螺旋延伸；所述复合蜗杆由如上所述的成型方法制得。
优选地，大体为棘齿状的所述第一齿形的驱动面朝向与所述第二齿形的螺旋方向相反，以使得在所述第二挤压步骤中，所述第三模具挤压形成朝向所述驱动面的挤压力。
通过本申请提出的一种复合蜗杆成型方法及其制得的复合蜗杆能带来如下有益效果：复合蜗杆一体成型，在降低生产成本的基础上，提高了蜗杆力学性能稳定。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请提供的复合蜗杆结构的俯视示意图；
图2为本申请提供的复合蜗杆结构的俯视示意图；
图3为本申请提供的复合蜗杆结构的局部示意图。
具体实施方式
为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个方案”、“一些方案”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该方案或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个方案或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的方案或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个方案或示例中以合适的方式结合。
本申请的实施例提出了一种复合蜗杆成型方法，如图1所示，所述复合蜗杆包括整体上呈筒状的本体，所述复合蜗杆包括位于所述本体的顶部的大体为棘齿状的第一齿形1；以及位于所述本体的外壁的第二齿形2，所述第二齿形2沿所述本体的底部向顶部螺旋延伸。使用状态下，传动系统中除了包含复合螺杆，还会包含设置在复合螺杆一侧的与所述第二齿形2配合的结构，以及设置在复合螺杆一端的与第一齿形1配合的结构，复合螺杆的作用在于将动力从本体的一侧向一端传输，或者将动力从本体的一端向一侧传输。
本申请提供的成型方法包括如下步骤：
下料步骤：获得一体成型的筒状的所述本体，所述本体由适于挤压成型的材料组成。用于形成本体的原料可以是由较长的筒状管件切割获得。在一个实施方式中，本体的材料是40Cr。下料后即对待加工的原料进行球化退火处理，将所述本体在650-700℃下保温6-7小时；在冷却至500-550℃下保温3小时。与一般的球化退火不同的是，本实施方式中采用的球化退火方法是利用片状组织的自身溶断进行珠光体的球化，随炉冷却过程中只须要冷却到接近550度左右即可出炉空冷，缩短球化时间，提高生产效率。并且，按本发明的球化退火工艺后钢的硬度明显减小，获得的球化珠光体组织更加弥散细小，球化率更高，有利于后续的连续挤压成型。
优选地，所述退火包括：将所述本体在680℃下保温6.5小时；在冷却至550℃下保温3小时。
随后对原料进行第一挤压步骤，使用第一挤压模具挤压所述本体的顶部，获得顶部中间齿形。该中间齿形形状接近最终齿形，但是保留一定变形余量。保留的变形余量与随后的形成外壁上的齿形有机的结合到一起。
第一挤压步骤完成后，在压力机中取出坯料，更换模具，更换的模具包括与第一挤压步骤中成型的中间齿形配合的模具和与本体外周面配合的模具。第二挤压步骤，第二挤压模具挤压所述本体的外壁，获得所述第二齿形，同时利用第三模具挤压所述顶部中间齿形以获得所述第一齿形。
在本实施方式中，最终零件的外周面上的齿形为螺旋式齿形，在挤压过程中会对坯料形成圆周方向上的转动趋势，该转动趋势与顶面上的模具配合，实现对顶部齿形的余量加工，顶部齿形分步成型，齿面力学性能以及齿根强度都得到较为明显的提高。
下料步骤中获得的所述本体的顶部为平面，由平面的所述顶部挤压成型所述顶部中间齿形具有第一变形量，由平面的所述顶部挤压成型所述第一齿形具有第二变形量，80%<第一变形量/第二变形量<95%。
优选地，第一变形量/第二变形量约为92%。
按照本实施方式中的变形分配方式，将第二挤压步骤中顶部齿形的变形率控制在20%以内，优选的为8%。如此的设计，是考虑到第二步变形量过大会影响齿形的力学性能，尤其是在该分配方式下，齿根的强度和齿面的刚度之间的能够达到较为理想的平衡。
由于第一挤压步骤会对本体外形尺寸造成影响，在第一挤压步骤之后还包括对筒状的本体的外壁进行切削的步骤。
另一个实施例中，本申请还提出一种复合蜗杆，包括整体上呈筒状的本体，所述复合蜗杆包括位于所述本体的顶部的大体为棘齿状的第一齿形1；以及位于所述本体的外壁的第二齿形2，所述第二齿形2沿所述本体的底部向顶部螺旋延伸；所述复合蜗杆由如上所述的成型方法制得。
另一个实施例中，如图3所示，大体为棘齿状的所述第一齿形具有驱动面3，驱动面3朝向筒状本体的逆时针方向，在该实施例中，所述第二齿形2的螺旋方向为顺时针，驱动面3朝向和第二齿形2的螺旋方向，在第二挤压步骤中，挤压成型第二齿形2的模具对本体产生的作用力中包含使得本体按顺时针旋转的作用力，而所述第三模具挤压形成朝向所述驱动面的挤压力，从而在第二挤压步骤中对驱动面3进行相对显著的挤压以提高驱动面3的力学性能。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种复合蜗杆成型方法，其特征在于，所述复合蜗杆包括整体上呈筒状的本体，所述复合蜗杆包括位于所述本体的顶部的大体为棘齿状的第一齿形；以及位于所述本体的外壁的第二齿形，所述第二齿形沿所述本体的底部向顶部螺旋延伸；
所述成型方法包括如下步骤：
下料步骤：获得一体成型的筒状的所述本体，所述本体由适于挤压成型的材料组成；
第一挤压步骤：使用第一挤压模具挤压所述本体的顶部，获得顶部中间齿形；
第二挤压步骤，第二挤压模具挤压所述本体的外壁，获得所述第二齿形，同时利用第三模具挤压所述顶部中间齿形以获得所述第一齿形。
2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，
下料步骤中获得的所述本体的顶部为平面，由平面的所述顶部挤压成型所述顶部中间齿形具有第一变形量，由平面的所述顶部挤压成型所述第一齿形具有第二变形量，且
80%<第一变形量/第二变形量<95%。
3.根据权利要求2所述的成型方法，其特征在于，
第一变形量/第二变形量约为92%。
4.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，
所述本体材料为40Cr，在第一挤压步骤之前还依次包括球化退火步骤；
球化退火步骤包括：
将所述本体在650-700℃下保温6-7小时；
在冷却至500-550℃下保温3小时。
5.根据权利要求4所述的成型方法，其特征在于，
所述球化退火包括：
将所述本体在680℃下保温6.5小时；
在冷却至550℃下保温3小时。
6.根据权利要求4所述的成型方法，其特征在于，
在第一挤压步骤之后还包括对筒状的本体的外壁进行切削的步骤。
7.一种复合蜗杆，其特征在于，包括整体上呈筒状的本体，所述复合蜗杆包括位于所述本体的顶部的大体为棘齿状的第一齿形；以及位于所述本体的外壁的第二齿形，所述第二齿形沿所述本体的底部向顶部螺旋延伸；所述复合蜗杆由如权利要求1-6任一所述的成型方法制得。
8.如权利要求7所述的复合蜗杆，其特征在于：
大体为棘齿状的所述第一齿形的驱动面朝向与所述第二齿形的螺旋方向相反，以使得在所述第二挤压步骤中，所述第三模具挤压形成朝向所述驱动面的挤压力。
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