CN112743027B - 一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺及其成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺及其专用装置，该成形装置包括复合挤模具、冲底模具和镦挤内齿模具；镦挤内齿模具由上至下依次包括镦挤内齿上凸模垫板、镦挤内齿上凸模、镦挤内齿凹模、镦挤内齿下凸模和镦挤内齿顶杆；镦挤内齿上凸模为套筒结构，套筒内设置弹簧和芯棒，弹簧连接镦挤内齿上凸模套筒与芯棒；芯棒的下端设有芯棒定位凸台，镦挤内齿下凸模的上端设有与芯棒定位凸台相应的凹槽；采用该成形装置进行变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺是先采用复合挤、冲底得到空心坯料，再对空心坯料进行冷挤压成形具有尖角齿端的内齿，制得主要由两端的尖角齿端和与尖角齿端相连的倒锥段组成内齿的变速箱同步器齿套。

Description

一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺及其成形装置

技术领域

本发明属于金属材料精密塑性加工技术领域，涉及一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺及其专用装置，尤其是涉及一种内齿带有尖角齿端的变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺及其专用装置。

背景技术

同步器齿套是变速箱换挡过程中用于齿轮接合的部分，经常在高转速、高负载以及转速和负荷不断交变的情况下工作，汽车换挡时同步器齿套的尖角齿端与结合齿齿端接触，顺利滑入后实现换挡，齿套的尖角齿端的结构和形状精度直接影响到换挡的稳定性和安全性，具有高强度、高耐磨性和高精度的要求。

如图1所示，同步器齿套为圆形薄壁件，内孔直径较大，内孔壁结构上下对称，外圆柱面带有槽口截面为长方形的环形凹槽2和一直角台阶3，内孔壁均布有内齿和滑块槽4，内齿两端带有尖角齿端1和倒锥段6，滑块槽的槽与槽之间的内齿中部带有梯形凹槽5。

同步器齿套零件结构复杂，精度和成形件力学性能要求高，传统成形工艺尤其是内齿的尖角齿端部分多为机加工，齿套零件作为薄壁件机加工过程中会产生各种形式的变形，难以精准控制尺寸，影响成形精度；利用刀具加工尖角齿端，刀刃参数和刀轴角度对成形精度也有很大影响，人工调刀对技术人员要求过高且费时，数控倒角机又受限于设备可允许的成形角度，且机加工的尖角齿端会破坏成形件的金属流线，影响最终零件的力学性能；如专利申请CN107695625A公开了一种带倒锥的内花键锁环冷精锻成形工艺，该工艺的主体是通过一次冷闭塞成形，同步完成端面棘齿和内花键加工，具体工序为：备料、冷镦粗、锻盲孔、冲连皮、碾压成环、退火处理、表面处理、对环形坯料相关部位车削加工、磷化处理、冷精锻和精加工。与传统机加工方式相比，该工艺在具体成形步骤中采用冷闭塞成形作业，但是，在制坯时仍选用辗环、车削等传统机加工方式以获得与模具相配合的冷精锻毛坯，材料利用率低，一定程度上破坏了金属流线，影响制品的成形精度，工序较为繁琐；另外，专利申请CN104526017A也公开了一种利用数控倒角机加工齿套异形齿梅角的方法，该方法的主体是利用普通数控倒角机代替昂贵的四轴或五轴数控倒角机实现不对称梅角同步器齿套的加工。但该方法要求梅角角度在倒角机设备可加工范围之内，且需要定制刀具，工序繁琐，应用范围受限，且经过机加工进行尖角齿端成形后的产品金属流线被破坏，强度、耐磨性等力学性能会降低。

现有技术中，专利申请CN103016560A还公开了一种同步器接合套的制造方法，该接合套内、外周均布有花键，且花键两端带有倒角，该工艺是通过粉末冶金工艺使粉末混合物成形，成形精度较高，但粉末冶金工艺特点会导致产品组织密度差，进而影响产品性能，最终接合套产品强度、耐磨性较低，表面光洁度差。

因此，开发出一种材料利用率高、产品力学性能好的同步器齿套尤其是其内齿尖角齿端的冷精锻成形工艺具有十分重要的的意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的之一提供一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺；该工艺通过冷挤压成形了一种内齿带有尖角齿端的同步器齿套，避免了传统机加工过程材料的浪费和对金属流线的破坏，成形后产品具有高强度、高耐磨性、高精度以及良好的金属流线。本发明的另一目的是提供一种用于上述成形工艺的专用装置，可实现高性能同步器齿套零件的大规模批量生产，同时可根据不同内齿零件尖角齿端角度或对称性不同适当修改镦挤内齿上凸模芯棒及上下凸模上对应的齿端型腔形状及尺寸，实现具有类似尖角齿端内齿零件的成形，如具有其它角度的对称尖角齿端、非对称尖角齿端或其它非平面齿端内齿零件的冷精锻成形。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种用于变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺的成形装置，包括复合挤模具、冲底模具和镦挤内齿模具。

镦挤内齿模具为浮动式凸模结构，由上至下依次包括镦挤内齿上凸模垫板、镦挤内齿上凸模、镦挤内齿凹模、镦挤内齿下凸模和镦挤内齿顶杆；镦挤内齿上凸模为套筒结构，镦挤内齿上凸模套筒内设置弹簧和芯棒，弹簧连接镦挤内齿上凸模套筒与芯棒；

芯棒的下端设有芯棒定位凸台，镦挤内齿下凸模的上端设有与芯棒定位凸台相应的凹槽(也可以称为锥面)；

变速箱同步器齿套内周面上分布内齿和滑块槽；内齿主要由两端的尖角齿端和与尖角齿端相连的倒锥段组成，滑块槽与槽之间的内齿齿中部带有梯形凹槽；

同步器齿套零件采用齿轮钢材，材料硬度大，为减少应力集中，避免裂纹和凸模折断，采用浮动式凸模结构，在镦挤内齿上凸模套筒内加装芯棒，通过弹簧与芯棒末端相连，挤压过程中，镦挤内齿上凸模套筒下行，弹簧被压缩，芯棒在弹簧推动下也下行，当芯棒的下表面定位凸台与镦挤内齿下凸模的上表面的凹槽(也可以称为锥面)接触后芯棒停止下行，镦挤内齿上凸模套筒继续下行，弹簧进一步被压缩，镦挤内齿上凸模套筒与芯棒形成相对滑动，镦挤内齿上凸模套筒与芯棒、镦挤内齿下凸模、镦挤内齿凹模闭合形成封闭的内齿型腔，随镦挤内齿上凸模套筒继续下行挤压坯料充填内齿型腔，成形内齿及内齿尖角齿端，挤压完成后镦挤内齿上凸模套筒回程时弹簧伸长，顶出芯棒。通过镦挤内齿上凸模的双层结构，可实现镦挤内齿上凸模双层结构的异步运动，镦挤内齿上凸模套筒台阶结构可改善芯棒的受力情况，防止芯棒断裂并负责将材料挤压入型腔，芯棒负责成形内齿及上部尖角齿端，镦挤内齿下凸模负责成形下部尖角齿端，芯棒的芯轴与镦挤内齿下凸模之间的锥形凸台可径向定位芯轴，保证空心结构成形件内形与外形的同轴度，防止挤压过程中巨大的挤压力导致芯棒受力过大发生弯曲变形。

镦挤内齿上凸模套筒的外表面上设有与变速箱同步器齿套上内齿齿身及其一端的尖角齿端的形状相应的形状，镦挤内齿下凸模的上端面设有与同步器齿套零件内齿另一端的尖角齿端的形状相应的形状。

本成形工艺及成形装置并不局限于内齿齿端为对称的尖角，适当修改镦挤内齿上下凸模的齿端形状可同样适用于具有其他角度的对称尖角齿端、非对称尖角齿端或其它非平面齿端内齿零件的精密成形。

如上所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺的成形装置，复合挤模具由上至下依次包括复合挤凸模垫板、复合挤凸模固定板、复合挤凸模、复合挤凹模、复合挤下凸模和复合挤顶杆；复合挤凸模由复合挤凸模固定板固定，复合挤凹模置于复合挤凹模垫板上，复合挤下凸模下端与复合挤顶杆相连，复合挤顶杆位于复合挤下模座顶杆孔中。

复合挤凸模下行与复合挤凹模、复合挤下凸模闭合挤压坯料成形，挤压结束后由复合挤顶杆推动将坯料由凹模型腔脱模。

如上所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺的成形装置，冲底模具由上至下依次包括冲底凸模垫板、冲底凸模、冲底凹模、环形顶出器和顶杆；环形顶出器的下端与顶杆相连，冲底凹模置于冲底凹模垫板上。冲底凸模下行与冲底凹模闭合完成冲料形成空心坯料，采用环形顶出器顶出冲底后的坯料，杯底废料由凹模孔落出。

本发明还提供采用如上所述的成形装置的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，先采用复合挤、冲底得到空心坯料，再对空心坯料进行冷挤压成形具有尖角齿端的内齿，制得变速箱同步器齿套；冷挤压成形后进行滚轧倒锥工序，滚轧出内齿上的倒锥角，通过拉削内齿去除滚轧倒锥时产生的毛刺，并机加工内齿间的梯形凹槽和零件外部环形凹槽；

所述变速箱同步器齿套的内周面上分布内齿和滑块槽；所述变速箱同步器齿套的外周面上有槽口截面为长方形的环形凹槽和直角台阶；所述内齿主要由两端的尖角齿端和与尖角齿端相连的倒锥段组成；相邻滑块槽之间的内齿的倒锥段之间(内齿面中部)为梯形截面凹槽。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，所述采用复合挤、冲底得到空心坯料的具体过程为：下料(对棒料冷剪落料)、软化处理、表面及润滑处理、镦粗(对毛坯进行镦粗，制得同步器齿套坯料)、软化处理、表面及润滑处理、复合挤和冲底得到空心坯料；

所述对空心坯料进行冷挤压成形的具体过程为：依次对空心坯料进行软化处理、表面及润滑处理和镦挤内齿工序；所述镦挤内齿工序是采用相应的镦挤内齿模具对空心坯料进行冷挤压，形成具有尖角齿端的内齿；所述镦挤内齿模具上成形尖角齿端的形状与尖角齿端相同。

如上所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，复合挤是将坯料放入复合挤模具中进行挤压，形成变速箱同步器齿套的内部杯形及变速箱同步器齿套的外周面上的圆角台阶。

内部杯形和圆角台阶结构(按需设计)具体尺寸为，内部杯形整体直径为80mm，内孔直径为70mm，底厚5.6mm，总体高度为27mm，圆角R＝5mm。

如上所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，冲底是利用冲底模具将坯料冲成空心坯料。

如上所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，所述镦挤内齿工序是采用相应的镦挤内齿模具对空心坯料进行冷挤压时，同时挤压圆角台阶形成直角台阶。

如上所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，软化处理的工艺为：退火温度720～860℃。根据不同材料选择合适的温度，20号钢和45号钢优选860℃，40Cr优选760℃。

如上所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，表面及润滑处理的工艺为磷化-皂化处理。具体为：去油1～5min、流动冷水洗1～3min、热水洗1～3min、酸洗2～5min、流动冷水洗1～3min、热水洗1～3min、磷化20min、流动冷水洗1～3min、热水洗1～3min、中和1～3min、皂化20～30min、干燥(干透为止)。

本发明的原理是：

零件形状较为复杂，设置了多步工序以得到最终成形零件，工序合理，步骤简单；根据体积不变原则，首先由最终成形件的体积设计所需坯料的尺寸(冷剪落料工序中坯料的尺寸)，再通过冷挤压成形，合理利用原材料，减少浪费；根据闭塞锻造原理，在内齿成形阶段通过镦挤内齿上凸模套筒下行传递压力，镦挤内齿上凸模套筒与芯棒、下凸模和凹模闭合形成同步器齿套零件型腔；基于金属流动原理挤压材料使内齿及内齿两端尖角齿端填充完整。冷挤压成形模具可重复利用，实现大批量生产。成形后所得成形件组织分布均匀，金属流线完整，尤其是冷挤压内齿尖角齿端，避免了机加工过程对齿端金属流线的破坏，保证了内齿尖角齿端成形精度及表面光洁度，具有高强度、高硬度、高耐磨性等优异的力学性能。这也意味着保证了变速箱同步器换挡过程中尖角齿端接合时的稳定性、安全性。

有益效果

(1)本发明的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，与现有技术相比，采用冷挤压工艺成形了一种内齿带有尖角齿端的变速箱同步器齿套零件，冷挤压成形得到具有尖角齿端的内齿；工序简单，材料利用率高，模具具有可重复性，可实现大规模生产；

(2)本发明的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，冷挤压成形保证了产品成形精度和金属流线，产品符合高强度、高耐磨性、高精度要求；

(3)本发明的一种用于变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺的成形装置，镦挤内齿模具上成形尖角齿端的结构与所成形的尖角齿端形状相对应，具有其它角度的对称尖角齿端、非对称尖角齿端或其它非平面齿端内齿零件的冷精锻成形时，仅需调整上凸模芯棒及上下凸模上对应的齿端型腔形状及尺寸即可，本发明的成形装置适用于大批量生产高强度、高耐磨性、高精度的内齿带有尖角齿端的变速箱同步器齿套零件。

附图说明

图1为同步器齿套零件立体图；

图2为同步器齿套剖面图；

图3为同步器齿套冷精锻成形工艺流程图；

图4为同步器齿套冷精锻成形过程中各工序处理后的同步器齿套示意图；其中，a)为下料后，b)为镦粗后，c)为复合挤后，d)为冲底后，e)为镦挤内齿后，f)为滚轧倒锥后，g)为机加工后；

图5为复合挤模具的结构示意图；

图6为冲底模具的结构示意图；

图7为镦挤内齿模具的结构示意图；

图8为镦挤内齿上凸模和镦挤内齿下凸模上与内齿成形结构相应的局部形状示意图；

其中，1-尖角齿端，2-环形凹槽，3-直角台阶，4-滑块槽，5-梯形截面凹槽，6-倒锥段，7-复合挤下模座，8-复合挤凹模垫板，9-复合挤凹模，10-复合挤凸模垫板，11-复合挤凸模固定板，12-复合挤凸模，13-复合挤下凸模，14-复合挤顶杆，15-顶杆，16-冲底凹模垫板，17-冲底凹模，18-冲底凸模垫板，19-冲底凸模，20-冲底环形顶出器，21-镦挤内齿顶杆，22-镦挤内齿下凸模，23-镦挤内齿凹模，24-镦挤内齿上凸模垫板，25-弹簧，26-镦挤内齿上凸模套筒，27-芯棒，28-镦挤内齿下凸模锥面，29-芯棒定位凸台。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种用于变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺的成形装置，包括复合挤模具、冲底模具和镦挤内齿模具；

如图5所示，复合挤模具由上至下依次包括复合挤凸模垫板10、复合挤凸模固定板11、复合挤凸模12、复合挤凹模9、复合挤下凸模13和复合挤顶杆14；复合挤凸模12由复合挤凸模固定板11固定，复合挤凹模9置于复合挤凹模垫板8上，复合挤下凸模13下端与复合挤顶杆14相连，复合挤顶杆14位于复合挤下模座7顶杆孔中。

如图6所示，冲底模具由上至下依次为冲底凸模垫板18、冲底凸模19、冲底凹模17、环形顶出器20、顶杆15；环形顶出器20下端与顶杆15相连，冲底凹模17置于冲底凹模垫板16上。

如图7～8所示，镦挤内齿模具为浮动式凸模结构，由上至下依次包括镦挤内齿上凸模垫板24、镦挤内齿上凸模套筒26、镦挤内齿凹模23、镦挤内齿下凸模22和镦挤内齿顶杆21；镦挤内齿上凸模为套筒结构，上凸模套筒26内设置弹簧25和芯棒27，弹簧25连接镦挤内齿上凸模套筒26与芯棒27；芯棒27的下端设有芯棒定位凸台29，镦挤内齿下凸模22的上端设有与芯棒定位凸台29相应的凹槽28；镦挤内齿上凸模套筒26的外表面上设有与变速箱同步器齿套上内齿齿身及其一端的尖角齿端的形状相应的形状，镦挤内齿下凸模22的上端面设有与同步器齿套零件内齿另一端的尖角齿端的形状相应的形状。

实施例2

一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，是采用实施例1中的成形装置进行，工艺流程如图3所示，具体步骤如下：

(1)下料：采用20号钢棒料，冷剪下料，下料后的齿套示意图如图4(a)所示，其中：棒坯料直径为36mm，高度为47mm；

(2)软化处理：球化退火，其中：坯料加热至860℃保温6h，然后随炉冷却到350℃；

(3)表面及润滑处理：采用磷化-皂化处理，去油1min、流动冷水洗1min、热水洗1min、酸洗2min、流动冷水洗1min、热水洗1min、磷化20min、流动冷水洗1min、热水洗1min、中和2min、皂化20min、干燥(干透为止)；

(4)镦粗：镦粗后的棒料高度为23.5mm，镦粗后的齿套示意图如图4(b)所示；

(5)球化退火和表面及润滑处理；

(6)复合挤：将坯料放入复合挤模具中进行挤压，即复合挤凹模和复合挤凸模闭合进行复合挤，同时反挤内部杯形及正挤外部台阶，将坯料压成杯底朝下的杯形件，挤压结束后坯料由复合挤顶杆作用从凹模型腔内顶出，形成变速箱同步器齿套的内部杯形及变速箱同步器齿套的外周面上的圆角台阶；复合挤后的齿套示意图如图4(c)所示；其中，内部杯形的整体直径为80mm，内孔直径为70mm，底厚5.6mm，总体高度为27mm，圆角R＝5mm；

(7)冲底：利用冲底模具将坯料冲成空心坯料得到空心坯料；冲底凸模工作部分直径与零件所需直径保持一致为70mm，冲底凹凸模闭合将零件冲成空心坯料，冲底完成后杯底废料由凹模孔落出。冲底后的齿套示意图如图4(d)所示；

(8)对空心坯料进行球化退火和表面及润滑处理；

(9)镦挤内齿；采用相应的镦挤内齿模具对空心坯料进行冷挤压时，同时挤压圆角台阶形成直角台阶，且形成具有尖角齿端的内齿，具体操作为：镦挤内齿上凸模套筒下行，弹簧被压缩，芯棒在弹簧推动作用下也下行，当芯棒上的定位凸台与镦挤内齿下凸模的上表面锥面接触后芯棒停止下行，镦挤内齿上凸模套筒继续下行，弹簧进一步被压缩，镦挤内齿上凸模套筒与芯棒形成相对滑动，镦挤内齿上凸模套筒与镦挤内齿凹模、镦挤内齿下凸模、芯棒闭合形成封闭的内齿型腔，随镦挤内齿上凸模套筒继续下行挤压材料充填型腔成形内齿及内齿尖角齿端，挤压完成后镦挤内齿上凸模套筒回程时弹簧伸长，顶出芯棒。成形完成顶出机构工作时由镦挤内齿顶杆推动镦挤内齿下凸模，将挤压件从镦挤内齿凹模中顶出；镦挤内齿后的齿套示意图如图4(e)所示；其中：内齿齿顶宽3mm，齿根宽5mm，齿长24mm；

(10)滚轧加工倒锥角，滚轧倒锥后的齿套示意图如图4(f)所示；；

(11)拉削内齿去除滚轧倒锥时产生的毛刺，机加工内齿梯形凹槽和零件外部环形凹槽，机加工后的齿套示意图如图4(g)所示，得到变速箱同步器齿套；如图1～2所示，该变速箱同步器齿套的内周面上分布内齿和滑块槽4；变速箱同步器齿套的外周面上有槽口截面为长方形的环形凹槽2和直角台阶3；内齿主要由两端的尖角齿端1和与尖角齿端1相连的倒锥段6组成；相邻滑块槽4之间的内齿的倒锥段6之间为梯形截面凹槽5。

实施例3

一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，是采用实施例1中的成形装置进行，具体步骤如下：

(1)下料：冷剪下料，采用40Cr钢棒料，其中：棒坯料直径为36mm，高度为47mm；

(2)软化处理：球化退火，其中，坯料加热至760℃保温4h，以20℃/h速度冷却4h到680℃保温3h，再以20℃/h速度冷却2h，然后随炉冷却到350℃；

(3)表面及润滑处理：采用磷化-皂化处理，去油1min、流动冷水洗1min、热水洗1min、酸洗2min、流动冷水洗1min、热水洗1min、磷化20min、流动冷水洗1min、热水洗1min、中和2min、皂化20min、干燥(干透为止)；

(4)镦粗：镦粗后的棒料高度为23.5mm；

(5)球化退火和表面及润滑处理；

(6)复合挤：将坯料放入复合挤模具中进行挤压，即复合挤凹模和复合挤凸模闭合进行复合挤，同时反挤内部杯形及正挤外部台阶，将坯料压成杯底朝下的杯形件，挤压结束后坯料由复合挤顶杆作用从凹模型腔内顶出，形成变速箱同步器齿套的内部杯形及变速箱同步器齿套的外周面上的圆角台阶；其中，内部杯形的整体直径为80mm，内孔直径为70mm，底厚5.6mm，总体高度为27mm，圆角R＝5mm；

(7)冲底：利用冲底模具将坯料冲成空心坯料得到空心坯料；冲底凸模工作部分直径与零件所需直径保持一致为70mm，冲底凹凸模闭合将零件冲成空心坯料，冲底完成后杯底废料由凹模孔落出。

(8)对空心坯料进行球化退火和表面及润滑处理；

(9)镦挤内齿；采用相应的镦挤内齿模具对空心坯料进行冷挤压时，同时挤压圆角台阶形成直角台阶，且形成具有尖角齿端的内齿，具体操作为：镦挤内齿上凸模套筒下行，弹簧被压缩，芯棒在弹簧推动作用下也下行，当芯棒上的定位凸台与镦挤内齿下凸模的上表面锥面接触后芯棒停止下行，镦挤内齿上凸模套筒继续下行，弹簧进一步被压缩，镦挤内齿上凸模套筒与芯棒形成相对滑动，镦挤内齿上凸模套筒与镦挤内齿凹模、镦挤内齿下凸模、芯棒闭合形成封闭的内齿型腔，随镦挤内齿上凸模套筒继续下行挤压材料充填型腔成形内齿及内齿尖角齿端，挤压完成后镦挤内齿上凸模套筒回程时弹簧伸长，顶出芯棒。成形完成顶出机构工作时由镦挤内齿顶杆推动镦挤内齿下凸模，将挤压件从镦挤内齿凹模中顶出；其中：内齿齿顶宽3mm，齿根宽5mm，齿长24mm；

(10)滚轧加工倒锥角；

(11)拉削内齿去除滚轧倒锥时产生的毛刺，机加工内齿梯形凹槽和零件外部环形凹槽，得到变速箱同步器齿套；该变速箱同步器齿套的内周面上分布内齿和滑块槽；变速箱同步器齿套的外周面上有槽口截面为长方形的环形凹槽和直角台阶；内齿主要由两端的尖角齿端和与尖角齿端相连的倒锥段组成；相邻滑块槽之间的内齿的倒锥段之间为梯形截面凹槽。

实施例4

一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，是采用实施例1中的成形装置进行，具体步骤如下：

(1)下料：冷剪下料，采用45号钢棒料，其中：棒坯料直径为36mm，高度为47mm；

(2)软化处理：球化退火，其中，坯料加热至860℃保温6h，然后随炉冷却到350℃；

(3)表面及润滑处理：采用磷化-皂化处理，去油1min、流动冷水洗1min、热水洗1min、酸洗2min、流动冷水洗1min、热水洗1min、磷化20min、流动冷水洗1min、热水洗1min、中和2min、皂化20min、干燥(干透为止)；

(4)镦粗：镦粗后的棒料高度为23.5mm；

(5)球化退火和表面及润滑处理；

(6)复合挤：将坯料放入复合挤模具中进行挤压，即复合挤凹模和复合挤凸模闭合进行复合挤，同时反挤内部杯形及正挤外部台阶，将坯料压成杯底朝下的杯形件，挤压结束后坯料由复合挤顶杆作用从凹模型腔内顶出，形成变速箱同步器齿套的内部杯形及变速箱同步器齿套的外周面上的圆角台阶；其中，内部杯形的整体直径为80mm，内孔直径为70mm，底厚5.6mm，总体高度为27mm，圆角R＝5mm；

(7)冲底：利用冲底模具将坯料冲成空心坯料得到空心坯料；冲底凸模工作部分直径与零件所需直径保持一致为70mm，冲底凹凸模闭合将零件冲成空心坯料，冲底完成后杯底废料由凹模孔落出。

(8)对空心坯料进行球化退火和表面及润滑处理；

(9)镦挤内齿；采用相应的镦挤内齿模具对空心坯料进行冷挤压时，同时挤压圆角台阶形成直角台阶，且形成具有尖角齿端的内齿，具体操作为：镦挤内齿上凸模套筒下行，弹簧被压缩，芯棒在弹簧推动作用下也下行，当芯棒上的定位凸台与镦挤内齿下凸模的上表面锥面接触后芯棒停止下行，镦挤内齿上凸模套筒继续下行，弹簧进一步被压缩，镦挤内齿上凸模套筒与芯棒形成相对滑动，镦挤内齿上凸模套筒与镦挤内齿凹模、镦挤内齿下凸模、芯棒闭合形成封闭的内齿型腔，随镦挤内齿上凸模套筒继续下行挤压材料充填型腔成形内齿及内齿尖角齿端，挤压完成后镦挤内齿上凸模套筒回程时弹簧伸长，顶出芯棒。成形完成顶出机构工作时由镦挤内齿顶杆推动镦挤内齿下凸模，将挤压件从镦挤内齿凹模中顶出；其中：内齿齿顶宽3mm，齿根宽5mm，齿长24mm；

(10)滚轧加工倒锥角；

(11)拉削内齿去除滚轧倒锥时产生的毛刺，机加工内齿梯形凹槽和零件外部环形凹槽，得到变速箱同步器齿套；该变速箱同步器齿套的内周面上分布内齿和滑块槽；变速箱同步器齿套的外周面上有槽口截面为长方形的环形凹槽和直角台阶；内齿主要由两端的尖角齿端和与尖角齿端相连的倒锥段组成；相邻滑块槽之间的内齿的倒锥段之间为梯形截面凹槽。

Claims (10)

1.一种用于变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺的成形装置，其特征是：包括复合挤模具、冲底模具和镦挤内齿模具；

镦挤内齿模具为浮动式凸模结构，由上至下依次包括镦挤内齿上凸模垫板（24）、镦挤内齿上凸模、镦挤内齿凹模（23）、镦挤内齿下凸模（22）和镦挤内齿顶杆（21）；镦挤内齿上凸模为套筒结构，镦挤内齿上凸模套筒（26）内设置弹簧（25）和芯棒（27），弹簧（25）连接镦挤内齿上凸模套筒（26）与芯棒（27）；

芯棒（27）的下端设有芯棒定位凸台（29），镦挤内齿下凸模（22）的上端设有与芯棒定位凸台（29）相应的凹槽（28）；

挤压过程中，镦挤内齿上凸模套筒下行，弹簧被压缩，芯棒在弹簧推动下也下行，当芯棒定位凸台与镦挤内齿下凸模的上表面的凹槽接触后芯棒停止下行，镦挤内齿上凸模套筒继续下行，弹簧进一步被压缩，镦挤内齿上凸模套筒与芯棒形成相对滑动，镦挤内齿上凸模套筒与芯棒、镦挤内齿下凸模、镦挤内齿凹模闭合形成封闭的内齿型腔，随镦挤内齿上凸模套筒继续下行挤压坯料充填内齿型腔，成形内齿及内齿尖角齿端，挤压完成后镦挤内齿上凸模套筒回程时弹簧伸长，顶出芯棒；

变速箱同步器齿套内周面上分布内齿和滑块槽；内齿主要由两端的尖角齿端和与尖角齿端相连的倒锥段组成，滑块槽与槽之间的内齿齿中部带有梯形凹槽；

镦挤内齿上凸模套筒（26）的外表面上设有与变速箱同步器齿套上内齿齿身及其一端的尖角齿端的形状相应的形状，镦挤内齿下凸模（22）的上端面设有与同步器齿套零件内齿另一端的尖角齿端的形状相应的形状。

2.根据权利要求1所述的一种用于变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺的成形装置，其特征在于，复合挤模具由上至下依次包括复合挤凸模垫板（10）、复合挤凸模固定板（11）、复合挤凸模（12）、复合挤凹模（9）、复合挤下凸模（13）和复合挤顶杆（14）；复合挤凸模（12）由复合挤凸模固定板（11）固定，复合挤凹模（9）置于复合挤凹模垫板（8）上，复合挤下凸模（13）下端与复合挤顶杆（14）相连，复合挤顶杆（14）位于复合挤下模座（7）的顶杆孔中。

3.根据权利要求1所述的一种用于变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺的成形装置，其特征在于，冲底模具由上至下依次包括冲底凸模垫板（18）、冲底凸模（19）、冲底凹模（17）、环形顶出器（20）和顶杆（15）；环形顶出器（20）的下端与顶杆（15）相连，冲底凹模（17）置于冲底凹模垫板（16）上。

4.采用如权利要求1~3任一项所述的成形装置的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，其特征是：先采用复合挤、冲底得到空心坯料，再对空心坯料进行冷挤压成形具有尖角齿端的内齿，制得变速箱同步器齿套；

变速箱同步器齿套内周面上分布内齿和滑块槽；变速箱同步器齿套的外周面上有槽口截面为长方形的环形凹槽和直角台阶；所述内齿主要由两端的尖角齿端和与尖角齿端相连的倒锥段组成；相邻滑块槽之间的内齿的倒锥段之间为梯形截面凹槽。

5.根据权利要求4所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，其特征在于，所述采用复合挤、冲底得到空心坯料的具体过程为：下料、软化处理、表面及润滑处理、镦粗、软化处理、表面及润滑处理、复合挤和冲底得到空心坯料；

所述对空心坯料进行冷挤压成形的具体过程为：依次对空心坯料进行软化处理、表面及润滑处理、镦挤内齿工序；所述镦挤内齿工序是采用镦挤内齿模具对空心坯料进行冷挤压，形成具有尖角齿端的内齿。

6.根据权利要求5所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，其特征在于，复合挤是将坯料放入复合挤模具中进行挤压，形成变速箱同步器齿套的内部杯形及变速箱同步器齿套的外周面上的圆角台阶。

7.根据权利要求6所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，其特征在于，冲底是利用冲底模具将坯料冲成空心坯料。

8.根据权利要求7所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，其特征在于，所述镦挤内齿工序是采用镦挤内齿模具对空心坯料进行冷挤压时，同时挤压圆角台阶形成直角台阶。

9.根据权利要求5所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，其特征在于，软化处理的工艺为：退火温度720~860℃。

10.根据权利要求5所述的一种变速箱同步器齿套零件冷精锻成形工艺，其特征在于，表面及润滑处理的工艺为磷化-皂化处理。

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