CN1139027A - 齿轮状零件的塑性加工方法 - Google Patents

Abstract

在齿轮或齿轮状零件的锻造加工中，为了通过锻造加工获得具有凸起或倒锥的零件，使凹模弹性变形因而设置在凹模上的模腔缩小，然后，进行锻造加工，待加工完毕后，模腔恢复原来的尺寸，取出加工好的零件，对于用管状的带孔坯料进行的锻造加工来说，是使用阶梯心轴的大直径部加工到途中，继而使阶梯心轴在带孔坯料中移动，通过塑性流动充填到成为小直径部的部分上所产生的空间与外形部的未充填空间部内而成型，以获得具有通孔的零件。

Description

齿轮状零件的塑性加工方法

本发明涉及使用压力机械进行的锻造加工，是关于通过塑性加工成形齿轮或齿轮状零件的方法。

具有鼓形齿的齿轮与具有倒锥的齿轮状零件的锻造加工，由于其形状，就是说由模腔约束成形之后，将成形的零件由该模腔内取出时，不能通过剖面积较小的模腔出口，因此，对于上述零件来说，只进行锻造加工不能获得，要通过切削加工来获得。

另外，不加热而是在常温状态下，利用具有通孔的管状带孔坯料，使用模具通过锻造加工以获得具有通孔的齿轮或齿轮状零件时，由于所要得到的零件外形的凹凸大，要想在一次锻造加工中成形时，必须施加较大的加压力，对于这样大的加压力来说，所使用的凹模及凸模的强度不足，该模具会立即破损，因此，例如日本专利特公昭62-33015所表明，只有分成多道工序进行锻造加工来获得。

由于这种原因，在一次的锻造加工中，并根据场合，不能成形为具有凸起或倒锥的形态，不进行切削加工就不能获得能使用于要求精度的用途中的齿轮或齿轮状零件。

发明的目的在于：使与成形的齿轮状零件相对应的模腔在锻造加工成形中缩小，在成形完毕后恢复成原有尺寸，以获得具有鼓形齿或凸形的齿轮或具有倒锥状的齿轮状零件；成形后的脱模容易；获得使用中间具有通孔的管状带孔坯料成形为在孔与外形上无缺肉的具有通孔的齿轮或齿轮状零件的塑性加工方法。

附图的说明

图1是本发明的实施例的加工状态剖视图；

图2是图1的加工状态的说明图；

图3是类似于图1的另一实施例的主要部剖视图；

图4是本发明的另一实施例的主要部剖视图；

图5是本发明的另一实施例的加工状态剖视图；

图6是续图5的加工状态的剖视图；

图7是续图6的加工状态的剖视图。

下面参看图1，图2说明本发明的实施例。上模凸模2固定在上下滑动的滑架1上，下模凸模6设置在垫板3的上面，可由顶销8往上顶。下模凹模5利用下保持座4保持，可以上下移动，并由下弹性构件7施以向上的抵力。另外，在下模凹模5上设置模腔9，该模腔9的形状与锻造加工零件的形状相对应，在上模凸模2侧开口，与模腔9连接地设置料槽10，在该料槽10内设置可以上下移动的下模凸模6，在下模凹模5的上部锻模腔9的外侧，形成向上方突出的锥面5A。上锥构件11由固定在滑架1上的保持座13进行保持，可以上下移动，并由上弹性构件12经常施以向下的推力，下端内部的锥面11A与下模凹模的锥面5A相对应地设置。

在图1(A)中，由锻造加工成形的零件的坯料14是投放到下模凹模5的料槽部10的下模凸模6上。

图1(B)是滑架1下降，上锥构件11的锥面11A与下模凹模5的锥面5A配合的中间状态，是正在使下模凹模5弹性变形而使模腔9收缩的状态。

图1(C)是滑架1进一步下降，受向下的推力作用的上锥构件11的锥面11A与下模凹模5的锥面5A完成配合，并使下模凹模5的模腔9收缩完毕，在此收缩状态下，上模凸模2的下面2B与下模凹模5的上面5B接触，在模腔9部形闭塞空间，滑架1再下降，下模凹模5受上模凸模2推压而下降，由下模凸模6将坯料14压入上述闭塞空间内，成为利用闭塞锻造进行的锻造加工已完毕的状态，即坯料的成形完毕并且是成为零件15的状态。

图1(D)的状态是，其后滑架1上升，锥面5A与11A的配合解除并且收缩的模腔9复原，其后锻造加工完毕的零件15利用下顶销8并通过下模凸模6由模腔9往上顶出。

利用本发明锻造加工图2(B)所示的齿轮状零件15的情形，是在图2(A)的状态下进行的锻造加工，是利用锥面11A与5A使模腔9收缩的状态。模式的表示图2(A)的齿轮状零件15的齿与模腔9的齿部剖面时，如箭头F所示，模腔9的上部缩小，齿的左右宽度减小，成为进行鼓形加工的齿轮。本实施例的模腔9未收缩状态的模腔9的齿部剖面如图2(C)所示。

由以上的实施例可知，通过锥面11A与5A的设定来变更模腔9缩小的位置与量时，能用于具有倒锥的零件的锻造加工，还能用于减小将锻造加工完成后的零件15由模腔9内顶出时的阻力。

下面根据图3说明本发明的另一实施例。与图1的实施例类似，在图1中是利用下模凸模6将坯料14压入下模凹模5的模腔9部的闭塞空间内的，在此取而代之，是利用上内凸模21将坯料14压入下模凹模5的模腔9部的闭塞空间内的装置，即，下模凹模5固定在垫板3上，在该下模凹模5上设置模腔9，以及由上内凸模21与由弹性构件22施加向下的压力的上外模23以及锥环25来构成，用上模凸模21将坯料14压入由于下模凹模5的上面5B与上外模23的下面23B接触而形成的闭塞空间内，以进行锻造加工的装置。当然，在锻造加工之前，由于设置于锥环25内部的锥面25A与设置于下模凹模5上的锥面5A，模腔9要收缩。

下面根据图4说明本发明的另一实施例。

具有凸缘部26c的下模凹模26由下弹性构件30施加向上的推力，并由下导套4保持可以上下移动。该凸缘部26c通过凸缘支承构件31，由凸缘弹性构件32施以向上的推力。在表示滑架1下降对坯料33进行闭塞锻造加工的途中的图4的状态时，凸缘部26c的外周由凸缘弹性构件32的推力向上推，下模凹模26的中间部由上模凸模22向下压，因此，凸缘部26的上面弹性变形成为凹入状态，设置在下模凹模26上并且上部开口的与锻造加工所得的零件形状相对应的模腔9成为缩小的状态，在这一状态下进行锻造加工。就是说，将坯料33投入料槽10内下模凸模29的上面，随着滑架1的下降由下模凸模29对坯料29进行锻造加工并将其压入由于固定在滑架1上的上模凸模22的下面22B与下模凹模26的上面26B接触而形成的闭塞空间内。这种方法，模腔9上部的缩小较大，下部几乎不变形或根据不同的场合有时还扩大，与利用上述图1的锥面5A、11A使模腔9缩小的情形可获得相同的效果。

下面根据图5、图6、图7说明本发明的另一实施例。

上模凸模42固定在可上下滑动的滑架41上，下模凸模49设置在垫板43上，可用下顶销50向上顶。下模凹模44由下保持座48保持可以上下移动，并由下弹性构件47向上推压。另外，在下模凹模44上，在上模凸模42侧设置与锻造加工的零件形状相对应的开口的模腔45，与模腔45连接地设置料槽部46，在该料槽部46内设置下模凸模49可以上下移动。阶梯心轴51具有大直径部52与小直径部53，由心轴用弹性构件54施加向下的推压力，可以上下移动地保持在上模凸模42内。

图5的中心线左侧的(A)的状态是，将锻造加工成形的零件的坯料55投入下模凹模44的料槽部46内下模凸模49之上，滑架41下降，阶梯心轴51的大直径部52插入坯料55的通孔55A内，大直径部52与小直径部53的阶梯部同下模凸模49的上面接触，上模凸模42的下面42A与下模凹模44的上面44A接触。

图5的中心线右侧的(B)的状态是，保持阶梯心轴的大直径部52与小直径部53的阶梯部同下模凸模49的上面接触的状态，下降到预先决定的加压力作用到滑架41上，带孔坯料55由下模凸模49锻造加工到途中，形成中间零件。

图6的中心线左侧的(A)的状态是，一面由下顶销50将阶梯心轴51顶起，使小直径部52在成为加工途中的中间零件的坯料55的通孔内移动，一面使预先决定的滑架41的加压力作用，一面使坯料塑性流动到随着这一移动而产生的坯料55与阶梯心轴51的间隙内，还利用这一流动使坯料55塑性流动到模腔45内坯料55未充填的外形部分。

图6的中心线右侧的(B)表示的状态是，下顶销50由锻造加工开始时上升L1，将阶梯心轴51顶上去，在坯料55的通孔全长范围内成为小直径部52，滑架41下降到下死点，滑架41使预先决定的加压力作用，使塑性流动完毕，坯料55的塑性加工完毕而成为零件56。

图7表示的状态是，坯料55的锻造加工完毕，滑架1上升，使下顶销50由锻造加工完毕时上升L2，将下模凸模49顶上去，并将成形的零件56由模腔45内顶出。

设置于下模凸模49与顶销50的阶梯部的轴承61是为了可以回转地支承下模凸模49而设置的，这是由于下述的情形：例如零件56为斜齿轮，在将零件56由模腔45内顶出时，要根据下模凸模49的上升，与齿轮的倾斜角相应地进行回转。

在以往的技术中，对于具有鼓形齿的齿轮与具有倒锥的齿轮状零件来说，受到设置于凹模上的模腔的形状所约束，在锻造成形之后，将成形的零件由模腔内取出时，不能通过剖面积较小的模腔零件出口，因此，只是锻造加工不能获得，要通过切削加工来取得。

从本发明来看，模腔的零件出口，在锻造成形过程中，由于弹性变形而使其缩小，在取出零件时，恢复到未缩小的原来的尺寸，因此，即使是具有鼓形齿的齿轮与具有倒锥的齿轮状零件也能利用锻造加工进行成形并将其取出。

并且，不将钢材加热而是在常温的状态下，用管状带孔坯料通过一次的锻造加工而成为齿轮或齿轮状零件的以往的技术，如果把模具的寿命也考虑进去，在经济上还未曾有过实用的方法。

从本发明来看，使作用于滑架上的加压力是模具寿命的容许范围内的加压力，到一次锻造加工中的途中，与以往一样地成形，接着，不增大加压力地使带孔坯料塑性流动到外形侧的未充填部的空间与随着内径侧的心轴移动而产生的内径侧的空间内而进行成形，因此，不施加大的加压力即能在一次锻造加工中成形。

Claims (3)

1.一种齿轮状零件的塑性加工方法，上模是固定设置在滑架上，下模是固定设置在垫板上，将上模凸模作为上模的滑架上的构件固定设置在上模上，将下模凸模作为可以上下移动的下模凹模与下模垫板上的构件固定设置在下模上，利用下弹性构件对于下模凹模施以向上的推力，下模凹模具有形成与所要获得的零件外形相对应的模腔的凹模部，以及与该凹模部连接的料槽部，在该料槽部内设置下模凸模，想要通过锻造加工获得的零件的坯料是投入该料槽部内，与上述下模凸模接触并被保持，由于滑架的下降，具有与想要获得的零件外形相对应的模腔的下模凹模的上面同上模凸模接触，由上模凸模与下模凹模形成闭塞空间，当滑架进一步下降时，在上模凸模与下模凹模保持接触的状态下，下模凹模下降，由不上下移动的下模凸模向上述闭塞空间内挤压的坯料进行塑性变形而被挤压入上述闭塞空间内，在如上述那样成形的齿轮状零件的塑性加工中，其特征在于：

在上述下模凹模上，在上面的突出的中间部分设置模腔，在外周部分设置锥部，在上述上模凸模上，设置向下面开口的锥部，上模凸模与下模凹模的锥部的锥面由于滑架的下降而进行配合，由于该上模凸模将下模凹模上面突出的锥部压缩而使其弹性变形，在下模凹模的锥部的中间部分上设置的模腔缩小，在此模腔缩小的状态下塑性加工齿轮状零件，然后，滑架上升，锥部的配合解除，因此，下模凹模的模腔恢复原有的尺寸，模腔比缩小了的塑性加工过程中的尺寸扩大。

2.一种齿轮状零件的塑性加工方法，上模是固定设置在滑架上，下模是固定设置在垫板上，将上模凸模作为滑架上的构件固定设置在上模上，将下模凸模作为可以上下移动的下模凹模与下模的垫板上的构件固定设置在下模上，利用下弹性构件对于下模凹模施以向上的推力，下模凹模具有形成与所要获得的零件外形相对应的模腔的凹模部，以及与该凹模部连接的料槽部，在该料槽部内设置下模凸模，想要通过锻造加工获得的零件的坯料是投入到该料槽内，与上述下模凸模接触并被保持，由于滑架的下降，具有与想要获得的零件外形相对应的模腔的下模凹模同上模凸模接触，由上模凸模的下面与下模凹模形成闭塞空间，当滑架进一步下降时，在上模凸模与下模凹模保持接触的状态下，下模凹模下降，坯料由下模凸模挤压而压入上述闭塞空间内，在如上述那样进行塑性变形而成形的齿轮状零件的塑性加工中，其特征在于：

在上述下模凹模的设置有模腔的上面的外周部分设置凸缘，在该凸缘部分的下侧设置能向上施加推力的受压构件，随着滑架的下降，受压构件的向上的推力作用于该凸缘部分上，使该凸缘部分弹性变形，设置在中间部分的模腔缩小，在此模腔缩小的状态下对齿轮状零件进行塑性加工，在加工完毕后滑架上升时，受压构件的向上的推力不作用于该凸缘部分上，下模凹模的模腔比塑性加工过程中扩大。

3.一种具有通孔的齿轮状零件的塑性加工方法，上模是固定设置在滑架上，将上模凸模作为上模的滑架上的构件固定设置在上模上，设置具有大直径部与小直径部的阶梯部的阶梯心轴可以上下移动，下模是固定设置在垫板上，将下模凸模作为可以上下移动的下模凹模与下模的垫板上的构件固定设置在下模上，利用下弹性件对于下模凹模施以向上的推力，下模凹模具有形成与所要获得的零件外形相对应的模腔的凹模部，以及与该凹模部连接的料槽部，在该料槽部内设置下模凸模，将在中间具有通孔的带孔坯料投入该料槽内，与上述下模凸模接触并被保持，由于滑架的下降，具有与所要获得的零件外形相对应的模腔的下模凹模与上模凸模接触，由上模凸模与下模凹模形成闭塞空间，心轴插入带孔坯料的通孔内进行锻造加工，在上述用带通孔的坯料进行的齿轮状零件的塑性加工中，其特征在于：

在上述上模上设置具大直径部与小直径部的心轴，在将阶梯心轴的大直径部插入带孔坯料内的状态下，使滑架下降，在上模凸模与下模凹模保持接触的状态下使下模凹模下降，利用下模凸模挤压坯料直到达到预先确定的变形阻力，塑性变形到在上述闭塞空间与坯料之间有一部未充填的空间的状态，将坯料成形为中间零件，继而使阶梯心轴向上方移动，使阶梯心轴的小直径部移动到中间零件的通孔内，或是一面使阶梯心轴移动，一面再使滑架下降，利用下模凸模使中间零件依次塑性变形而充填到中间零件与阶梯心轴的间隙以及中间零件与上述闭塞空间的间隙内。

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