CN113680953B - 主动圆柱齿轮加工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种主动圆柱齿轮加工方法，包括步骤：制造主动圆柱齿轮的毛坯；去除所述毛坯的两端面氧化皮、将所述毛坯的底部镦粗成双锥形以在所述毛坯底部形成氧化皮的容纳空间、去除所述毛坯的侧壁氧化皮、对所述毛坯进行锻造过程。将主动圆柱齿轮的毛坯的底部端面镦粗成双锥形，再进行毛坯侧壁去氧化皮处理，随后进行锻造过程。双锥形的圆柱齿轮毛坯底部构成部分容纳空间，去氧化皮处理后的脱落氧化皮能够随之落入该容纳空间，避免了脱落的氧化皮再次压到毛坯上，解决了主动圆柱齿轮锻造工艺锻造效率低、锻造过程中难以将氧化皮去除的问题。

Description

主动圆柱齿轮加工方法

技术领域

本申请涉及卡车中桥零部件加工制造技术领域，特别是涉及一种主动圆柱齿轮加工方法。

背景技术

相关技术中，主动圆柱齿轮的加工制造技术常常采用开式锻模或闭式锻模等工艺，开式锻模工艺后续加工量大，材料利用率低；闭式锻模工艺对毛坯尺寸要求高，前期毛坯处理过程成本高。此外，现有技术中还有一种先将毛坯镦粗，再将高压水去氧化皮，最后通过预锻和终锻制造出主动圆柱齿轮的方法，但在锻造过程中仍存在难以将氧化皮完全去除的问题。

发明内容

基于此，有必要针对主动圆柱齿轮锻造工艺锻造效率低、锻造过程中难以将氧化皮去除的问题，提供一种主动圆柱齿轮加工方法。

根据本申请的一个方面，提供一种主动圆柱齿轮加工方法，所述主动圆柱齿轮加工方法包括步骤：

提供一用于主动圆柱齿轮的毛坯；

对所述主动圆柱齿轮的毛坯进行加热；

对加热后的所述毛坯进行镦粗并将加热后的所述毛坯底部镦粗成双锥形，且去除加热后的所述毛坯的侧壁氧化皮以及底面残留氧化皮；

对所述毛坯进行锻造过程，以形成成品主动圆柱齿轮。

在其中一个实施例中，所述毛坯底部的所述双锥形的锥角与所述成品主动圆柱齿轮的锥齿的齿根角相等。

在其中一个实施例中，所述对所述毛坯进行锻造过程包括步骤：

将所述去除侧壁氧化皮后的所述毛坯放入预锻模中预锻以形成预锻齿坯，预锻后的所述预锻齿坯具有第一精锻量；

将所述预锻齿坯放入终锻模中终锻以形成终锻齿坯，终锻后的所述终锻齿坯具有小于所述第一精锻量的第二精锻量；

对所述终锻齿坯进行精压前处理；

以精锻后的所述终锻齿坯的锥齿为基准，对所述终锻齿坯的锥齿和结合齿同时进行冷精整工艺处理。

在其中一个实施例中，所述第一精锻量小于3mm。

在其中一个实施例中，所述第二精锻量小于1.5mm。

在其中一个实施例中，所述对所述终锻齿坯进行精压前处理具体包括：

对所述终锻齿坯进行热处理以形成精锻齿坯；

对所述精锻齿坯进行喷砂或喷丸处理以去除所述精锻齿坯的氧化皮；

对所述精锻齿坯进行润滑处理以提高所述精锻齿坯的润滑性能。

在其中一个实施例中，所述对所述终锻齿坯进行热处理以形成精锻齿坯包括：

对所述终锻齿坯进行正火处理。

在其中一个实施例中，所述对所述精锻齿坯进行润滑处理包括：

将石墨喷涂到模具或所述齿坯上，以在所述锥齿和所述结合齿上形成一层润滑膜。

在其中一个实施例中，所述对所述精锻齿坯进行润滑处理包括：

将所述精锻齿坯加热到预定温度；

将加热后的所述精锻齿坯浸入高分子材料制剂中；

将所述精锻齿坯取出并烘干，以在所述锥齿和所述结合齿上形成一层润滑膜。

在其中一个实施例中，所述对所述精锻齿坯进行润滑处理包括：

对所述精锻齿坯进行磷化和皂化处理。

上述主动圆柱齿轮制造技术，将主动圆柱齿轮的毛坯的底部端面镦粗成双锥形，再进行毛坯侧壁去氧化皮处理，随后进行锻造过程。双锥形的圆柱齿轮毛坯底部构成部分容纳空间，去氧化皮处理后的脱落氧化皮能够随之落入该容纳空间，避免了脱落的氧化皮再次压到毛坯上，解决了现有主动圆柱齿轮锻造工艺锻造效率低、锻造过程中难以将氧化皮去除的问题。

附图说明

图1为本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法的流程图；

图2为本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法中的对毛坯进行锻造过程具体步骤流程图；

图3为本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法中的对终锻齿坯进行精压前处理具体步骤流程图；

图4为本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法中的对精锻齿坯进行润滑处理具体步骤流程图；

图5为本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法所制造的主动圆柱齿轮的工序图；

图6为本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法所制造的主动圆柱齿轮的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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申请的限制。

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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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；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，除非另有明确的限定。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。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如背景技术所述，现有技术中，主动圆柱齿轮的加工制造技术常常采用开式锻模或闭式锻模等工艺，而开式锻模工艺后续加工量大，材料利用率低；闭式锻模工艺对毛坯尺寸要求高，前期毛坯处理过程成本高。此外，另一种现有技术中采用的先将毛坯镦粗，再将高压水去氧化皮，最后通过预锻和终锻制造出主动圆柱齿轮的方法，在锻造过程中仍存在难以将氧化皮完全去除的问题。

因此，有必要针对主动圆柱齿轮锻造工艺锻造效率低、锻造过程中难以将氧化皮去除的问题，提供一种主动圆柱齿轮加工方法。

参阅图1，图1示出了本申请另一实施例中主动圆柱齿轮加工方法的流程图，本申请一实施例提供了一种主动圆柱齿轮加工方法，包括步骤：

S101、提供一用于主动圆柱齿轮的毛坯；

具体地，用于主动圆柱齿轮的毛坯为柱状坯，以便于毛坯的锻造以及后续放入模具中加工。

进一步地，在本申请的一实施例中，在制造主动圆柱齿轮的毛坯时，使用带锯机或圆盘锯等将棒状坯料切锯成需要长度尺寸的毛柱状的柱坯，以供后续制造主动圆柱齿轮使用，具体尺寸结合圆柱齿轮的尺寸大小而设定。

S102、对主动圆柱齿轮的毛坯进行加热；

具体地，在切锯好主动圆柱齿轮的柱坯后，将柱坯放入填充有还原性气体的感应加热炉内进行快速加热。其中，在感应加热炉内填充还原性气体能够减轻柱坯在快速加热过程中的表面氧化程度，进而减少毛坯表面氧化皮的过度形成。

优选地，加热方式为感应加热，加热温度为1000℃-1200℃。

S103、对加热后的毛坯进行镦粗并将加热后的毛坯底部镦粗成双锥形，且去除加热后的毛坯的侧壁氧化皮以及底面残留氧化皮；

具体地，为了保证毛坯的两端面的氧化皮在镦粗的过程中不因镦粗的工艺而导致氧化皮被压入到毛坯的内部，因此先在镦粗处理之前对毛坯纵长两端面进行氧化皮去除工序。其中，去除毛坯两端面氧化皮的方法为高压水去氧化皮方法或机械去氧化皮方法，为了保证操作的便捷性，毛坯两端面的氧化皮去除方法优选为机械去除氧化皮方法。再对加热后的毛坯进行镦粗处理，对加热后的毛坯进行镦粗处理能够减小预锻金属的变形程度，进而减轻对预锻模具的冲刷和磨损，同时去除毛坯侧壁氧化皮和底面残留的氧化皮。进行镦粗处理时，将主动圆柱齿轮的毛坯镦粗成底部为双锥形。正是镦粗后的毛坯底部双锥形结构的作用，能够在主动圆柱齿轮的毛坯进行镦粗时有效地去除底面残留的氧化皮，同时双锥形的底部与镦粗工序的模具之间能够容纳底部被去除的残留氧化皮。能够避免氧化皮再次压到毛坯上，造成毛坯上的氧化皮难以去除干净，进而得到干净的毛坯。

S104、对毛坯进行锻造工艺处理，以形成成品主动圆柱齿轮。

具体地，在经过S103步骤后，毛坯上的氧化皮被彻底去除干净。后续再对毛坯进行锻造过程，能够加工得到达到产品要求的成品主动圆柱齿轮。

进一步地，在本申请的一个实施例中，毛坯底部的双锥形的锥角与成品主动圆柱齿轮的锥齿的齿根角相等。正是由于该双锥形的外侧锥角与成品主动圆柱齿轮的锥齿的齿根角相同，便于预锻过程中被镦粗成镦粗制件的毛坯的定位。

更进一步地，由于毛坯底部的双锥形与成品主动圆柱齿轮的锥齿的齿根角相等，在制造模具的时候能够直接设置同等大小的双锥形，进而节省模具的制造成本，同时，锻造过程中毛坯底部的双锥形能够直接与模具上所开设好的定位槽进行定位。以实现在后续对毛坯进行锻造过程的过程中能够实现毛坯的定位，以保证锻造的成功率。

参阅图2，图2示出了本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法中的对毛坯进行锻造过程具体步骤流程图。

如图2所示，对毛坯进行锻造过程包括步骤：

S201、将去除侧壁氧化皮后的毛坯放入预锻模中预锻以形成预锻齿坯，预锻后的预锻齿坯具有第一精锻量；

具体地，去除毛坯的侧壁氧化皮处理后的毛坯通过底部的锥面与预锻模配合以实现毛坯在预锻模中的定位。定位好的毛坯在预锻模中锻造以形成具有锥齿和结合齿的预锻齿坯。此外，预锻后的预锻齿坯留有第一精锻量，具有第一精锻量的预锻齿坯仅具有成品主动圆柱齿轮的雏形，需进一步终锻。先将毛坯进行预锻得到预锻齿坯，预锻齿坯对于预锻模的精度要求不需要过于精准，因此也防止了预锻模具设备在锻造过程中由于对锻造精度要求过高而损坏的情况发生概率，提高了模具的使用寿命并降低了锻造成本。

S202、将预锻齿坯放入终锻模中终锻以形成终锻齿坯，终锻后的终锻齿坯具有小于第一精锻量的第二精锻量。

也就是说，在进行预锻后，将预锻齿坯放入到终锻模中进行二次锻造，并且二次锻造所得到的终锻齿坯相对于预锻齿坯而具有精度更高的锥齿和结合齿。具体地，终锻模具的模具精度要高于预锻模具的模具精度因而能够使得第二精锻量小于第一精锻量。经过两次锻造精度递增的锻造过程，齿轮毛坯一方面达到了主动圆柱齿轮锻造所需的精度要求，另一方面，由于预锻毛坯已经具备第一精锻量，再次放入终锻模具中进行锻造不会损坏终锻模具设备，突破了锻造模具和锻造坯料之间精度与模具使用寿命之间的相互制约。在保证锻造精度的同时提升了锻造设备的使用可靠性。

S203、对终锻齿坯进行精压前处理；

具体地，在完成了预锻和终锻后，得到的终锻齿坯还需要经过精压前处理以提升主动圆柱齿轮的材料力学性能，进而提升成品主动圆柱齿轮的产品质量，以保证主动圆柱齿轮在后续工作过程中能有足够的结构可靠性以增加成品主动圆柱齿轮的寿命并减少主动圆柱齿轮使用过程中齿轮失效的事件的发生。

S204、以精锻后的终锻齿坯的锥齿为基准，对终锻齿坯的锥齿和结合齿同时进行冷精整工艺处理。

具体地，为了保证主动齿轮的锥齿和结合齿的尺寸精度和位置精度，在精锻处理后，对精锻后的终锻齿坯进行冷精整，以对主动圆柱齿轮的锥齿和结合齿的具体尺寸进行微调以满足成品主动圆柱齿轮的标准要求。

进一步地，结合现有预锻设备的精度水平，在本申请的一实施例中，第一精锻量为小于3mm。

具体地，预锻后得到的预锻齿坯的单侧留有小于3mm的精锻量。

更进一步地，结合现有终锻设备的精度水平以及对主动圆柱齿轮的精度要求，在本申请的一实施例中，第二精锻量小于1.5mm。

具体地，终锻后得到的终锻齿坯的锥齿冷精整单侧留有小于1.5mm的精整量，终锻后得到的终锻齿坯的结合齿留有小于1.5mm的精整量或整形空间。

参阅图3，图3示出了本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法中的对终锻齿坯进行精压前处理具体步骤流程图。

如图3所示，在本申请的一实施例中，对终锻齿坯进行精压前处理步骤具体包括：

S301、对终锻齿坯进行热处理以形成精锻齿坯；

具体地，对终锻齿坯的锥齿和结合齿都进行热处理以改善钢材的材料力学性能，保证制造好的主动圆柱齿轮的可靠性。

S302、对精锻齿坯进行喷砂或喷丸处理以去除精锻齿坯的氧化皮；

具体地，对热处理后的终锻齿坯由于在高温下发生氧化还会存在一些少量的氧化皮，对其进行喷丸或喷丸处理能够进一步去除终锻齿坯表面的少量氧化皮。去除终锻齿坯表面的少了氧化皮能够提升成品主动圆柱齿轮的防腐性能。

S303、对精锻齿坯进行润滑处理以提高精锻齿坯的润滑性能。

具体地，在对精锻后的齿坯进行冷精整之前，需进行润滑处理工艺，以提高精锻齿坯的润滑性能，并保证成品主动圆柱齿轮的可靠性。

在本申请的一实施例中，热处理包括：

对终锻齿坯进行正火处理。

具体地，正火处理优选炉内正火，正火后的冷却处理方式优选推冷或埋入沙土内缓冷等方式。正火处理后的终锻齿坯的钢材具有更细的结晶晶粒，能够得到强度更高、韧性更好的终锻齿坯，满足成品主动圆柱齿轮的质量要求，保证主动圆柱齿轮在使用过程中不轻易失效，延长了产品的使用寿命。

参阅图4，图4示出了本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法中的对精锻齿坯进行润滑处理具体步骤流程图。

在本申请的另一实施例中，对精锻齿坯进行润滑处理步骤为：对精锻齿坯进行磷化和皂化处理。具体地，先对精锻齿坯进行磷化处理，再对精锻齿坯进行皂化处理，以在锥齿和结合齿上形成一层润滑膜。

在本申请的另一实施例中，对精锻齿坯进行润滑处理步骤为：将石墨喷涂到模具或齿坯上，以在锥齿和结合齿上形成一层润滑膜。

具体地，在模具或齿坯上喷涂石墨能够使主动圆柱齿轮工件表面均匀的附着一层石墨润滑膜，以保证主动圆柱齿轮在使用过程中锥齿和结合齿与其他配合部件之间的润滑以及主动圆柱齿轮具备一定的防腐功能。

如图4所示，在本申请的另一实施例中，对精锻齿坯进行润滑处理工艺处理步骤包括：

S401、将精锻齿坯加热到预定温度；

S402、将加热后的精锻齿坯浸入高分子材料制剂中；

S403、将精锻齿坯取出并烘干，以在锥齿和结合齿上形成一层润滑膜。

具体地，将精锻齿坯加热到预定温度后再浸入到高分子材料制剂中最后再将精锻齿坯取出并烘干能够保证高分子材料能够渗透到精锻齿坯表面，进而实现全面且牢固的附着以保证润滑膜的附着力满足要求。

进一步地，在本申请的一实施例中，将精锻齿坯加热到预定温度步骤中，预定温度为100℃-120℃。

应当理解的是，虽然图1、图2、图3和图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1、图2、图3和图4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

参阅图5和图6，图5示出了本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法所制造的主动圆柱齿轮的工序图，图6示出了本申请一实施例中主动圆柱齿轮加工方法所制造的主动圆柱齿轮的示意图。

如图5和图6所示，本申请实施例提供的主动圆柱齿轮加工方法工序包括：毛坯、镦粗、预锻、终锻、冷精整。首先通过先对柱状毛坯进行感应加热处理并去除加热后毛坯两端面的氧化皮，再将已去除两端面氧化皮的毛坯的底部端面镦粗出锥角，再镦粗以去除毛坯侧面的氧化皮，再通过预锻、精锻以及冷精整步骤得到性能完好，满足尺寸精度、位置精度要求的主动圆柱齿轮。其中，在毛坯底部镦粗出锥角并分两步去除毛坯的氧化皮能够保证氧化皮能够脱落干净并不重新压入毛坯上，提升毛坯表面氧化皮的去除效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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

Claims (7)

1.一种主动圆柱齿轮加工方法，其特征在于，所述主动圆柱齿轮加工方法包括步骤：

提供一用于主动圆柱齿轮的毛坯；

对所述主动圆柱齿轮的毛坯进行加热；

对毛坯纵长两端面进行氧化皮去除工序；

对所述毛坯进行镦粗并将所述毛坯底部镦粗成双锥形，以去除所述毛坯的侧壁氧化皮以及底面残留氧化皮；

所述毛坯底部的所述双锥形的锥角与成品主动圆柱齿轮的锥齿的齿根角相等；

将去除侧壁氧化皮后的所述毛坯放入预锻模中预锻以形成预锻齿坯，预锻后的所述预锻齿坯具有第一精锻量；

将所述预锻齿坯放入终锻模中终锻以形成终锻齿坯，终锻后的所述终锻齿坯具有小于所述第一精锻量的第二精锻量；

对所述终锻齿坯进行热处理以形成精锻齿坯；

对所述精锻齿坯进行喷砂或喷丸处理以去除所述精锻齿坯的氧化皮；

对所述精锻齿坯进行润滑处理以提高所述精锻齿坯的润滑性能；

以所述精锻齿坯的锥齿为基准，对所述精锻齿坯的锥齿和结合齿同时进行冷精整工艺处理，以形成成品主动圆柱齿轮。

2.根据权利要求1所述的主动圆柱齿轮加工方法，其特征在于，所述第一精锻量小于3mm。

3.根据权利要求1所述的主动圆柱齿轮加工方法，其特征在于，所述第二精锻量小于1.5mm。

4.根据权利要求1所述的主动圆柱齿轮加工方法，其特征在于，所述对所述终锻齿坯进行热处理以形成精锻齿坯包括：

对所述终锻齿坯进行正火处理。

5.根据权利要求1所述的主动圆柱齿轮加工方法，其特征在于，所述对所述精锻齿坯进行润滑处理包括：

将石墨喷涂到模具或所述精锻齿坯上，以在所述锥齿和所述结合齿上形成一层润滑膜。

6.根据权利要求1所述的主动圆柱齿轮加工方法，其特征在于，所述对所述精锻齿坯进行润滑处理包括：

将所述精锻齿坯加热到预定温度；

将加热后的所述精锻齿坯浸入高分子材料制剂中；

将所述精锻齿坯取出并烘干，以在所述锥齿和所述结合齿上形成一层润滑膜。

7.根据权利要求1所述的主动圆柱齿轮加工方法，其特征在于，所述对所述精锻齿坯进行润滑处理包括：

对所述精锻齿坯进行磷化处理和皂化处理。

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