CN115570340A - 斜齿轮冷挤压加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及斜齿轮冷挤压加工工艺，包括S1、棒料下料，将毛坯加热后墩粗，然后表面切削加工，得到粗坯；S2、对粗坯进行冲孔，得到中心通孔；S3、将粗坯升温至760至770℃，保温3至4小时，然后炉冷至660至680℃并保温，球化7至8小时，再炉冷3h后出炉，空冷至室温；S4、去除表面氧化皮，得到中间坯；S5、采用冷挤压模具对中间坯进行冷挤压，得到精整坯；S6、齿面渗碳淬火。本发明热处理后的坯料硬度较低，更加易于冷挤压成形，且可以提高加工效率，消除冷挤压热应力。
Description
技术领域
本发明属于斜齿轮加工技术领域，尤其是一种斜齿轮冷挤压加工工艺。
背景技术
斜齿轮是常用的传动齿轮，传统的加工方式为滚齿加工，滚齿加工周期长，材料损耗大，刀具成本、工装制作成本高。为了解决传统滚齿加工的缺陷，部分厂家采用冷挤压的方式进行斜齿轮加工，冷挤压加工效率高，刀具、工装成本低，且增加了齿面的自密性，使齿面更加耐磨，延长了产品的使用寿命。
目前，冷挤压加工斜齿轮有两种方式，一种是对坯料的两端加压，使坯料径向变形，填充内模内壁的成形槽，如CN200910065336.一种斜齿圆柱齿轮冷精密成形工艺及其装置，CN201010215373.2一种斜齿轮径向冷挤压成形方法及其模具等，这种挤压方式只能够成形外形为规则圆柱形的齿轮，而不能用于阶梯状的齿轮加工，应用受到限制，且材料难以保证完全填充内膜的成形槽，斜齿的强度难以保证。另一种是将坯料沿轴向压入内模，内模内壁的成形齿在坯外壁挤压形成齿槽，齿槽两侧即为斜齿。具体可参照CN00266599.9内外圆斜齿轮的冷温挤压成型模具等。这种方法可加工阶梯状的斜齿轮，应用更广，但存在挤压后残余应力较大的缺陷，通常需要时效处理来消除残余应力，但是时效处理需要较长的时间，影响效率。此外，传统的冷挤压模具在挤压后，都需要顶杆将成形后的齿轮顶出，操作比较麻烦，影响效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种斜齿轮冷挤压加工工艺，降低冷加压后的残余应力。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：斜齿轮冷挤压加工工艺，包括
S1、棒料下料，将毛坯加热后墩粗，然后表面切削加工，得到粗坯；
S2、对粗坯进行冲孔，得到中心通孔；
S3、将粗坯升温至760至770℃，保温3至4小时，然后炉冷至660至680℃并保温，球化7至8小时，再炉冷3h后出炉，空冷至室温；
S4、去除表面氧化皮，得到中间坯；
S5、采用冷挤压模具对中间坯进行冷挤压，得到精整坯；
S6、齿面渗碳淬火：向渗碳炉中通入氮气，直到渗碳炉中的空气全部排出，将精整坯加热至600至680℃，保温60至80分钟；
将精整坯升温至830至850℃，并向炉内通入渗碳气体，保温20至30分钟；
将精整坯升温至910至930℃，持续通入渗碳气体，保温3至4小时；
将精整坯降温至820至830℃，持续通入渗碳气体，保温20至30分钟；
对精整坯进行油冷，淬火油温度为60至70℃，油冷时间为30至40分钟；
最后进行低温回火。
进一步地，步骤S6中，通入的渗碳气体为甲醇和氮气的混合物，通入流量为甲醇4.5至4.8m3/h，氮气4.7至4.9m3/h。
进一步地，步骤S5中，采用的冷挤压模具包括凸模、凹模、凹模架和凹模座，所述凹模架的下端与凹模座相连，所述凹模安装于凹模架的上端；所述凹模座上表面设置有竖直的导向盲孔，所述导向盲孔内设置有活塞顶杆，所述活塞顶杆与导向盲孔滑动配合，且所述活塞顶杆的下端与导向盲孔的孔底之间设置有第一压力腔，所述第一压力腔连接有第一油管；所述活塞顶杆的上端连接有与活塞顶杆转动配合的旋转顶杆，所述旋转顶杆外部设置有固定套，所述固定套固定安装于凹模架或凹模座，所述旋转顶杆与固定套之间设置有用于使旋转顶杆升降的同时作转动运动的传动机构，所述旋转顶杆的顶面设置有防滑机构；所述固定套的上端与凹模之间设置有脱模腔，所述脱模腔的一侧设置有推杆机构，另一侧设置有倾斜的出料槽，所述出料槽的下端贯穿凹模架并延伸至外部；所述凹模具有成形通孔，所述成形通孔的内壁设置有成形齿，所述凸模位于成形通孔的上方，且凸模、成形通孔和旋转顶杆同轴设置；
冷挤压时，通过第一油管向第一压力腔内通液压油，液压油驱动活塞顶杆和旋转顶杆向上移动，直到旋转顶杆的上端贯穿成形通孔；
将中间坯放在旋转顶杆的上端面，利用压机推动凸模向下移动至接触中间坯，对中间坯施加压力，此时第一压力腔中的液压油通过第一油管匀速排出第一压力腔，凸模、中间坯、活塞顶杆和旋转顶杆匀速向下移动，中间坯进入成形通孔，成形齿对中间坯进行挤压，在传动机构的作用下，旋转顶杆向下移动的同时绕自身轴线旋转，中间坯在摩擦力的作用下随着旋转顶杆旋转，实现斜齿的成形；
压机持续下压，直到精整坯从成形通孔进入脱模腔，然后利用推杆机构推动精整坯，精整坯脱离旋转顶杆并落入出料槽，最后沿着出料槽滑动至外部。
进一步地，所述凹模的上表面设置有竖直的导向杆，所述导向杆上设置有与导向杆滑动配合的凸模座，所述凸模座与凹模之间设置有弹簧，所述凸模固定设置于凸模座的下表面。
进一步地，所述传动机构包括设置在固定套侧壁的螺旋形滑槽以及固定设置在旋转顶杆上的力矩销，所述力矩销的长度方向为旋转顶杆的径向，且力矩销的两端位于螺旋形滑槽中并与螺旋形滑槽滑动配合。
进一步地，所述活塞顶杆的上端设置有顶杆套，所述顶杆套的下表面设置连接盲孔，所述活塞顶杆上端面与连接盲孔的孔底之间设置有平面轴承。
进一步地，所述推杆机构包括水平的推杆，所述凹模架的内壁设置有第二压力腔，所述推杆的一端伸入第二压力腔并与第二压力腔滑动配合，所述第二压力腔连接有第二油管。
进一步地，将中间坯放在旋转顶杆的上端面后，在中间坯的上表面和凸模的下表面涂抹润滑油。
本发明的有益效果是：1、在冷挤压之前进行等温球化退火热处理，与常规的等温退火相比，奥氏体化的温度降低，渗碳体只部分溶解，碳化物呈小球状，并点状分布在铁素体基体上，降低材料硬度。材料中的珠光体呈片状，由于其曲率半径具有一定的差异，在保温的过程中，不同片状珠光体的溶解度不同，引起碳的扩散，打破碳浓度平衡，导致渗碳体的球化，得到有良好冷挤压性能的组织，可降低废品率。
2、冷挤压后进行渗碳淬火，提高了齿面硬度，提升了齿轮的耐磨性。在渗碳之前，先退火处理，可消除冷挤压过程中产生的残余应力，渗碳后可直接使用，节省了参与应力释放时间。
3、冷挤压过程中，将坯料整体从成形通孔上方移动至成形通孔下方，挤压后坯料完全脱离凹模，然后利用推杆机构将精整坯推动至出料槽中，精整坯即可沿着出料槽滑动至模具之外，无需采用将精整坯顶出的方式脱模，节省了工序，脱模更加方便，生产效率更高。
附图说明
图1是本发明冷挤压模具示意图；
附图标记：1—凸模；2—凹模；3—凹模架；4—凹模座；5—活塞顶杆；6—第一压力腔；7—第一油管；8—旋转顶杆；9—固定套；10—脱模腔；11—出料槽；12—成形通孔；13—成形齿；14—导向杆；15—凸模座；16—弹簧；17—力矩销；19—顶杆套；20—平面轴承；21—推杆；22—第二压力腔；23—第二油管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的斜齿轮冷挤压加工工艺，包括
S1、棒料下料，将毛坯加热后墩粗，然后表面切削加工，得到粗坯。本发明采用的棒材材质为20CrMnTiH。墩粗可以改善组织性能，同时使坯料厚度达到工艺要求。墩粗后，采用车削或者铣削加工坯料的表面，去除氧化皮等缺陷，提高粗坯的尺寸精度，使粗坯的尺寸达到工艺要求。
S2、对粗坯进行冲孔，得到中心通孔，该中心通孔即为齿轮中心孔。冲孔加工效率高，冲孔后去毛刺。
S3、将粗坯升温至760至770℃，保温3至4小时，然后炉冷至660至680℃并保温，球化7至8小时，再炉冷3h后出炉，空冷至室温。
为了改善冷挤压性能，一般需要通过热处理降低坯料的硬度，改良塑性。传统的热处理方式为等温退火，升温至900℃左右，保温4至5小时，然后降温至640至660℃，等温5至6小时后炉冷。该工艺的奥氏体化温度较高，形成均匀的奥氏体，而珠光体的形核率较低，获得片层状珠光体组织，片层状珠光体具有较大的相界面，而相界面又是错位运动的障碍，阻碍冷挤压时的塑性变形，变形阻力较大。
本发明在传统等温退火工艺的基础上，降低了奥氏体化的温度，渗碳体只部分溶解，并且通过对碳化物进行球化，碳化物呈小球状，并点状分布在铁素体基体上，使材料的硬度进一步降低。此外，材料中的珠光体呈片状，由于其曲率半径具有一定的差异，在保温的过程中，不同片状珠光体的溶解度不同，引起碳的扩散，打破碳浓度平衡，导致渗碳体的球化，得到有良好冷挤压性能的组织，可降低废品率。
S4、去除表面氧化皮，得到中间坯，具体可通过抛丸的方式取出表面氧化皮。
S5、采用冷挤压模具对中间坯进行冷挤压，得到精整坯。
冷挤压是本发明关键工序，传统的冷挤压工艺中，挤压完成后需要将坯料从凹模中顶出，由于坯料与凹模之间结合紧密，摩擦力较大，因此顶出较为困难，且容易导致坯料变形，影响成形精度，因此，本发明设计一种无需顶出脱模的冷挤压模具，实现自动脱模，提高加工效率的同时防止坯料变形。
具体地，本发明采用的冷挤压模具如图1所示，包括凸模1、凹模2、凹模架3和凹模座4。凹模架3的下端与凹模座4相连，凹模2安装于凹模架3的上端。通过螺栓连接凹模座4、凹模架3和凹模2，以便于拆卸检修。
凹模座4上表面设置有竖直的导向盲孔，导向盲孔内设置有活塞顶杆5，活塞顶杆5与导向盲孔滑动配合，使得活塞顶杆5能够在导向盲孔中上下移动，且活塞顶杆5的下端与导向盲孔的孔底之间设置有第一压力腔6，第一压力腔6连接有第一油管7。第一油管7与外部液压站相连，液压油可以通过第一油管7进出第一压力腔6，从而驱动活塞顶杆5升降。可以设置压力表，检测第一压力腔6中的压力，以便于准确控制第一压力腔6中的压力。活塞顶杆5与导向盲孔侧壁具有良好的密封性，以防止漏油。
活塞顶杆5的上端连接有与活塞顶杆5转动配合的旋转顶杆8，转动配合是指旋转顶杆8能够绕自身中心线转动，而活塞顶杆5只能够升降运动，而不会转动。旋转顶杆8外部设置有固定套9，固定套9固定安装于凹模架3或凹模座4，旋转顶杆8与固定套9之间设置有用于使旋转顶杆8升降的同时作转动运动的传动机构，旋转顶杆8的顶面设置有防滑机构。由于斜齿轮的长度方向偏离齿轮的轴向，因此斜齿实质上呈螺旋形，在挤压成形时，中间坯相对于凹模2向下运动的同时，还需要相对于凹模2转动，竖直向下的运动结合转动运动，才能够在中间坯表面形成螺旋状的斜齿。因此，本发明将凹模2固定在凹模架3上，冷挤压时不会转动，固定套9也保持固定，而中间坯由旋转顶杆8进行支撑，旋转顶杆8下降的过程中，在传动机构的作用下，旋转顶杆8会转动运动，从而通过旋转顶杆8与中间坯之间的摩擦力带动中间坯转动，实现中间坯相对于凹模2转动。防滑机构可以采用摩擦系数高、耐磨损的材质，如砂轮等，也可以是设置在旋转顶杆8上表面的防滑条纹。
凹模2具有成形通孔12，成形通孔12的尺寸与工艺要求的精整坯的尺寸适配，成形通孔12的内壁设置有成形齿13，成形齿13呈螺旋形，相邻两成形齿13之间设置有成形槽，成形槽的形状和尺寸与斜齿轮的斜齿形状和尺寸一致，而成形齿13的形状和尺寸与斜齿轮的齿槽相同，经过成形齿13的挤压后，就能够在中间坯外壁形成满足尺寸要求的斜齿。凸模1位于成形通孔12的上方，凸模1和旋转顶杆8均能够贯穿成形通孔12，且凸模1、成形通孔12和旋转顶杆8同轴设置，保证成形精度。
为了便于脱模，固定套9的上端与凹模2之间设置有脱模腔10，脱模腔10的高度大于精整坯的厚度，确保脱模腔10能够容纳整个精整坯。脱模腔10的一侧设置有推杆机构，用于推动精整坯脱离旋转顶杆8，另一侧设置有倾斜的出料槽11，出料槽11的下端贯穿凹模架3并延伸至外部，用于将精整坯传输至冷挤压模具之外。
冷挤压时，通过第一油管7向第一压力腔6内通液压油，液压油驱动活塞顶杆5和旋转顶杆8向上移动，直到旋转顶杆8的上端贯穿成形通孔12，然后停止通入液压油。
将中间坯放在旋转顶杆8的上端面，确保中间坯与成形通孔12同轴。为了提高中间坯与成形通孔12的同轴程度，可以在凸模1的下表面设置有一圆柱形的定位凸台，定位凸台与中间坯的中心孔尺寸一致，凸模1向下移动时，定位凸台伸入中间坯的中心孔，可起到定位、定心的作用，保证中间坯、成形通孔12和凸模1同轴。
中间坯放好后，利用压机推动凸模1向下移动至接触中间坯，对中间坯施加压力，中间坯与旋转顶杆8之间也产生足够的压力，此时第一压力腔6中的液压油通过第一油管7匀速排出第一压力腔6，在压机的作用下，凸模1、中间坯、活塞顶杆5和旋转顶杆8匀速向下移动，中间坯进入成形通孔12，成形齿13对中间坯进行挤压，在传动机构的作用下，旋转顶杆8向下移动的同时绕自身轴线旋转，中间坯在摩擦力的作用下随着旋转顶杆8旋转，实现斜齿的成形。
压机持续下压，斜齿完全成形，得到精整坯。压机继续下压，精整坯的下端伸出成形通孔12，进入脱模腔10，当精整坯完全脱离成形通孔12时，精整坯整体位于脱模腔10中，实现自动脱模。精整坯完全进入脱模腔10后，压机即可向上运动，凸模1向上复位，同时第一压力腔6中的液压油停止排出，旋转顶杆8也停止向下移动，精整坯位于旋转顶杆8上表面。然后利用推杆机构推动精整坯，精整坯脱离旋转顶杆8并落入出料槽11，最后沿着出料槽11滑动至外部。
可见，本发明在冷挤压完成的同时也完成了脱模，无需将精整坯从凹模2中顶出，减少了工序，提高加工效率，也防止了顶出时斜齿变形而影响成形精度。此外，由于冷挤压过程中，挤压阻力不是固定不变的，而是具有一定的波动，且由于压机一般也是通过液压系统提供压制力，压制力大小控制方便，但压机的下压速度与压制力和挤压阻力相关，如果压制力不变，而挤压阻力变化后，压制速度会产生变化，挤压阻力要随着挤压阻力同步变化才能保证匀速压制，但挤压阻力的变化是波动的，不可控，因此传统的冷挤压速度也是波动的，难以保持匀速。而本发明中，通过将第一压力腔6中的液压油匀速排出，即使挤压阻力不断变化，或者压机的压制力波动，也能够保证凸模1、中间坯、活塞顶杆5和旋转顶杆8等匀速向下运动，实现匀速挤压，从而提高成形质量。
为了提高凸模1运动的稳定性以及自动复位，凹模2的上表面设置有竖直的导向杆14，导向杆14上设置有与导向杆14滑动配合的凸模座15，凸模座15能够沿着导向杆14上下移动，凸模座15与凹模2之间设置有弹簧16，凸模1固定设置于凸模座15的下表面。冷挤压时，压机推动凸模座15向下移动，凸模1随着凸模座15同步移动，弹簧16被压缩。冷挤压完成后，压机向上移动，凸模1和凸模座15在弹簧16的弹力作用下复位。
传动机构可采用现有技术采用的各种结构，优选的，传动机构包括设置在固定套9侧壁的螺旋形滑槽以及固定设置在旋转顶杆8上的力矩销17，力矩销17的长度方向为旋转顶杆8的径向，且力矩销17的两端位于螺旋形滑槽中并与螺旋形滑槽滑动配合。力矩销17随着旋转顶杆8上下移动时，在螺旋形滑槽的作用下，力矩销17会转动，从而带动旋转顶杆8转动。螺旋形滑槽的螺距、倾斜角等参数与斜齿轮的斜齿相同。
为了减小活塞顶杆5与旋转顶杆8之间的摩擦力，活塞顶杆5的上端设置有顶杆套19，顶杆套19的下表面设置连接盲孔，活塞顶杆5上端面与连接盲孔的孔底之间设置有平面轴承20，旋转顶杆8与顶杆套19固定连接。平面轴承20可承受较大的压力，同时可以使顶杆套19相对于活塞顶杆5转动。
推杆机构可以是直线电机、液压缸等，优选的，推杆机构包括水平的推杆21，凹模架3的内壁设置有第二压力腔22，推杆21的一端伸入第二压力腔22并与第二压力腔22滑动配合，第二压力腔22连接有第二油管23。通过第二油管23向第二压力腔22内通入液压油，即可推动推杆21水平移动，完成推料。
中间坯转动时，需要克服中间坯上表面与凸模1下表面之间的滑动摩擦力，由于中间坯与凸模1之间的压力大，摩擦力也比较大，为了减小摩擦力，将中间坯放在旋转顶杆8的上端面后，在中间坯的上表面和凸模1的下表面涂抹润滑油，润滑油可以减小中间坯的摩擦阻力，同时有利于挤压完成后，凸模1从精整坯上脱离。
冷挤压完成后，对精整坯进行去毛刺、倒棱。
S6、齿面渗碳淬火：向渗碳炉中通入氮气，直到渗碳炉中的空气全部排出，渗碳炉中为惰性环境，防止精整坯热处理时表面氧化。
将精整坯加热至600至680℃，保温60至80分钟。该过程为退火，可消除冷挤压产生的残余应力，渗碳淬火后可直接装配使用。
将精整坯升温至830至850℃，并向炉内通入渗碳气体，保温20至30分钟；将精整坯升温至910至930℃，持续通入渗碳气体，保温3至4小时；将精整坯降温至820至830℃，持续通入渗碳气体，保温20至30分钟。对精整坯进行油冷，淬火油温度为60至70℃，油冷时间为30至40分钟，最后进行低温回火。分三个阶段渗碳，渗碳均匀，齿面硬度达到设计要求。
渗碳气体采用甲醇和氮气的混合物，通入流量为甲醇4.5至4.8m3/h，氮气4.7至4.9m3/h。
实施例一
S1、棒料下料，将毛坯加热后墩粗，然后表面切削加工，得到粗坯；
S2、对粗坯进行冲孔，得到中心通孔；
S3、将粗坯升温至760℃，保温4小时，然后炉冷至660并保温，球化8小时，再炉冷3h后出炉，空冷至室温；
S4、去除表面氧化皮，得到中间坯；
S5、采用图1所示的冷挤压模具对中间坯进行冷挤压，得到精整坯；
S6、齿面渗碳淬火：向渗碳炉中通入氮气，直到渗碳炉中的空气全部排出，将精整坯加热至600℃，保温80分钟；
将精整坯升温至830℃，并向炉内通入渗碳气体，渗碳气体为甲醇和氮气的混合物，通入流量为甲醇4.8m3/h，氮气4.9m3/h，保温20分钟；
将精整坯升温至910℃，持续通入渗碳气体，保温4小时；
将精整坯降温至820℃，持续通入渗碳气体，保温30分钟；
对精整坯进行油冷，淬火油温度为60℃，油冷时间为40分钟；
最后进行低温回火。
实施例二
S1、棒料下料，将毛坯加热后墩粗，然后表面切削加工，得到粗坯；
S2、对粗坯进行冲孔，得到中心通孔；
S3、将粗坯升温至770℃，保温3小时，然后炉冷至670℃并保温，球化7小时，再炉冷3h后出炉，空冷至室温；
S4、去除表面氧化皮，得到中间坯；
S5、采用图1所示的冷挤压模具对中间坯进行冷挤压，得到精整坯；
S6、齿面渗碳淬火：向渗碳炉中通入氮气，直到渗碳炉中的空气全部排出，将精整坯加热至650℃，保温70分钟；
将精整坯升温至840℃，并向炉内通入渗碳气体，渗碳气体为甲醇和氮气的混合物，通入流量为甲醇4.6m3/h，氮气4.8m3/h，保温20分钟；
将精整坯升温至920℃，持续通入渗碳气体，保温3小时；
将精整坯降温至830℃，持续通入渗碳气体，保温20分钟；
对精整坯进行油冷，淬火油温度为70℃，油冷时间为30分钟；
最后进行低温回火。
实施例三
S1、棒料下料，将毛坯加热后墩粗，然后表面切削加工，得到粗坯；
S2、对粗坯进行冲孔，得到中心通孔；
S3、将粗坯升温至760℃，保温3小时，然后炉冷至680℃并保温，球化8小时，再炉冷3h后出炉，空冷至室温；
S4、去除表面氧化皮，得到中间坯；
S5、采用图1所示的冷挤压模具对中间坯进行冷挤压，得到精整坯；
S6、齿面渗碳淬火：向渗碳炉中通入氮气，直到渗碳炉中的空气全部排出，将精整坯加热至680℃，保温60分钟；
将精整坯升温至850℃，并向炉内通入渗碳气体，渗碳气体为甲醇和氮气的混合物，通入流量为甲醇4.5m3/h，氮气4.7m3/h，30分钟；
将精整坯升温至930℃，持续通入渗碳气体，保温3小时；
将精整坯降温至830℃，持续通入渗碳气体，保温30分钟；
对精整坯进行油冷，淬火油温度为60℃，油冷时间为40分钟；
最后进行低温回火。
对比例
S1、棒料下料，将毛坯加热后墩粗，然后表面切削加工，得到粗坯；
S2、对粗坯进行冲孔，得到中心通孔；
S3、升温至900℃左右，保温4至5小时，然后降温至640至660℃，等温5至6小时后炉冷至室温；
S4、去除表面氧化皮，得到中间坯；
S5、采用图1所示的冷挤压模具对中间坯进行冷挤压，得到精整坯；
S6、齿面渗碳淬火：向渗碳炉中通入氮气，直到渗碳炉中的空气全部排出，将精整坯加热至650℃，保温70分钟；
将精整坯升温至840℃，并向炉内通入渗碳气体，渗碳气体为甲醇和氮气的混合物，通入流量为甲醇4.6m3/h，氮气4.8m3/h，保温20分钟；
将精整坯升温至920℃，持续通入渗碳气体，保温3小时；
将精整坯降温至830℃，持续通入渗碳气体，保温20分钟；
对精整坯进行油冷，淬火油温度为70℃，油冷时间为30分钟；
最后进行低温回火。
步骤S3之后，对实施例一至三以及对比例的坯料进行取样并检测，结果如下表所示：
可见，本发明热处理后的坯料硬度较低，更加易于冷挤压成形。
步骤S6之后，对实施例一至三以及对比例得到的斜齿轮进行检测，实施例一至三中，硬度、尺寸等指标全部合格的比例为99.5％，而对比例中，硬度、尺寸等指标全部合格的比例为98％，可见，本发明能够提高产品的合格率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.斜齿轮冷挤压加工工艺，其特征在于，包括
S1、棒料下料，将毛坯加热后墩粗，然后表面切削加工，得到粗坯；
S2、对粗坯进行冲孔，得到中心通孔；
S3、将粗坯升温至760至770℃，保温3至4小时，然后炉冷至660至680℃并保温，球化7至8小时，再炉冷3h后出炉，空冷至室温；
S4、去除表面氧化皮，得到中间坯；
S5、采用冷挤压模具对中间坯进行冷挤压，得到精整坯；
S6、齿面渗碳淬火：向渗碳炉中通入氮气，直到渗碳炉中的空气全部排出，将精整坯加热至600至680℃，保温60至80分钟；
将精整坯升温至830至850℃，并向炉内通入渗碳气体，保温20至30分钟；
将精整坯升温至910至930℃，持续通入渗碳气体，保温3至4小时；
将精整坯降温至820至830℃，持续通入渗碳气体，保温20至30分钟；
对精整坯进行油冷，淬火油温度为60至70℃，油冷时间为30至40分钟；
最后进行低温回火。
2.如权利要求1所述的斜齿轮冷挤压加工工艺，其特征在于，步骤S6中，通入的渗碳气体为甲醇和氮气的混合物，通入流量为甲醇4.5至4.8m3/h，氮气4.7至4.9m3/h。
3.如权利要求1所述的斜齿轮冷挤压加工工艺，其特征在于，步骤S5中，采用的冷挤压模具包括凸模(1)、凹模(2)、凹模架(3)和凹模座(4)，所述凹模架(3)的下端与凹模座(4)相连，所述凹模(2)安装于凹模架(3)的上端；所述凹模座(4)上表面设置有竖直的导向盲孔，所述导向盲孔内设置有活塞顶杆(5)，所述活塞顶杆(5)与导向盲孔滑动配合，且所述活塞顶杆(5)的下端与导向盲孔的孔底之间设置有第一压力腔(6)，所述第一压力腔(6)连接有第一油管(7)；所述活塞顶杆(5)的上端连接有与活塞顶杆(5)转动配合的旋转顶杆(8)，所述旋转顶杆(8)外部设置有固定套(9)，所述固定套(9)固定安装于凹模架(3)或凹模座(4)，所述旋转顶杆(8)与固定套(9)之间设置有用于使旋转顶杆(8)升降的同时作转动运动的传动机构，所述旋转顶杆(8)的顶面设置有防滑机构；所述固定套(9)的上端与凹模(2)之间设置有脱模腔(10)，所述脱模腔(10)的一侧设置有推杆机构，另一侧设置有倾斜的出料槽(11)，所述出料槽(11)的下端贯穿凹模架(3)并延伸至外部；所述凹模(2)具有成形通孔(12)，所述成形通孔(12)的内壁设置有成形齿(13)，所述凸模(1)位于成形通孔(12)的上方，且凸模(1)、成形通孔(12)和旋转顶杆(8)同轴设置；
冷挤压时，通过第一油管(7)向第一压力腔(6)内通液压油，液压油驱动活塞顶杆(5)和旋转顶杆(8)向上移动，直到旋转顶杆(8)的上端贯穿成形通孔(12)；
将中间坯放在旋转顶杆(8)的上端面，利用压机推动凸模(1)向下移动至接触中间坯，对中间坯施加压力，此时第一压力腔(6)中的液压油通过第一油管(7)匀速排出第一压力腔(6)，凸模(1)、中间坯、活塞顶杆(5)和旋转顶杆(8)匀速向下移动，中间坯进入成形通孔(12)，成形齿(13)对中间坯进行挤压，在传动机构的作用下，旋转顶杆(8)向下移动的同时绕自身轴线旋转，中间坯在摩擦力的作用下随着旋转顶杆(8)旋转，实现斜齿的成形；
压机持续下压，直到精整坯从成形通孔(12)进入脱模腔(10)，然后利用推杆机构推动精整坯，精整坯脱离旋转顶杆(8)并落入出料槽(11)，最后沿着出料槽(11)滑动至外部。
4.如权利要求3所述的斜齿轮冷挤压加工工艺，其特征在于，所述凹模(2)的上表面设置有竖直的导向杆(14)，所述导向杆(14)上设置有与导向杆(14)滑动配合的凸模座(15)，所述凸模座(15)与凹模(2)之间设置有弹簧(16)，所述凸模(1)固定设置于凸模座(15)的下表面。
5.如权利要求3所述的斜齿轮冷挤压加工工艺，其特征在于，所述传动机构包括设置在固定套(9)侧壁的螺旋形滑槽以及固定设置在旋转顶杆(8)上的力矩销(17)，所述力矩销(17)的长度方向为旋转顶杆(8)的径向，且力矩销(17)的两端位于螺旋形滑槽中并与螺旋形滑槽滑动配合。
6.如权利要求3所述的斜齿轮冷挤压加工工艺，其特征在于，所述活塞顶杆(5)的上端设置有顶杆套(19)，所述顶杆套(19)的下表面设置连接盲孔，所述活塞顶杆(5)上端面与连接盲孔的孔底之间设置有平面轴承(20)。
7.如权利要求3所述的斜齿轮冷挤压加工工艺，其特征在于，所述推杆机构包括水平的推杆(21)，所述凹模架(3)的内壁设置有第二压力腔(22)，所述推杆(21)的一端伸入第二压力腔(22)并与第二压力腔(22)滑动配合，所述第二压力腔(22)连接有第二油管(23)。
8.如权利要求3所述的斜齿轮冷挤压加工工艺，其特征在于，将中间坯放在旋转顶杆(8)的上端面后，在中间坯的上表面和凸模(1)的下表面涂抹润滑油。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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