CN1284639C - 用于微型双齿轮精密复合成形的微型模具装置 - Google Patents
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Abstract
用于微型双齿轮精密复合成形的微型模具装置，本发明公开一种微型双齿轮的塑性成形模具装置。它克服了采用已有的装置制造双齿轮工艺繁琐、双齿轮的加工成本比较高的缺点。它包含模座、顶柱、弹簧、滑块、凹模(6)、凸模(16)、冲头导套、冲头(11)、限位环、电加热圈和顶出杆，还包含上镶块(8)、上冲头(13)和销钉(7)，(6)的形腔设置为齿轮形，(8)镶嵌在(6)的上表面内并与(6)同轴心，水平方向设置的至少两个销钉插在(6)和(8)内使(6)和(8)之间位置固定，(13)插在(8)的中心孔内，(13)的上端面与(11)的下端面接触，(8)的下端表面开有腔室(15)，(15)与(6)同心。由于本发明的装置把齿轮的成形和双齿轮的装配一次完成，省掉了加工后的装配工序。
Description
技术领域：
本发明涉及一种微型双齿轮的塑性成形模具装置。
背景技术：
随着机械电子工业的迅速发展以及精密仪器和设备的微型化，对微型零件(微米量级)的需求越来越大，特别是用于传动的微型齿轮零件需求更是迫切。零件尺寸的微小化给零件的加工带来很大难度，而零件的装配尤为困难。这就需要发展一种低成本、高质量、高精度以及能够批量生产的成形工艺方法，传统的精细加工技术已很难满足这些要求，微塑性成形技术正是在这一背景下产生和发展起来的。微塑性成形技术可以用于多种材料的加工，并且所成形的零件具有强度高、使用寿命长等优点。公开号是CN1554499A、名称是《用于微型零件精密成形的微型浮动模具装置》的发明专利公开一种微型零件的微塑性成形装置，但该装置只能成形单一的零件，而不能把如图1所示的双齿轮进行整体的塑性成形，使用该装置制造双齿轮，还需要增加装配等工序，工艺繁琐，双齿轮的加工成本也比较高。
发明内容：
本发明的目的是提供一种用于微型双齿轮精密复合成形的微型模具装置，以克服采用已有的装置制造双齿轮工艺繁琐、双齿轮的加工成本比较高的缺点。它包含模座1、顶柱2、弹簧3、滑块4、凹模6、凸模16、冲头导套9、冲头11、限位环12、电加热圈18和顶出杆20，模座1的中心处开有上大下小的台阶形通孔1-1，台阶形通孔1-1的下端开有螺纹孔1-1-1，顶出杆20的上端旋合在螺纹孔1-1-1中，纵剖面为倒“T”形的顶柱2设置在台阶形通孔1-1中顶出杆20的上方，滑块4套在顶柱2的小直径端的外圆表面上，弹簧3设置在顶柱2的大直径端上端面与滑块4的下端面之间，凹模6设在台阶形通孔1-1内滑块4及顶柱2的上方，凸模16设置在凹模6中心的型腔6-1内，冲头导套9的下端设在台阶形通孔1-1的顶端内，冲头导套9的上端通过其伞沿固定在模座1的上端面上，冲头11的下端插在冲头导套9内，冲头11的上伞沿与冲头导套9的上端面之间设有限位环12，电加热圈18缠绕在模座1的外圆表面上，它还包含上镶块8、上冲头13和销钉7，凹模6的型腔6-1设置为齿轮形，上镶块8镶嵌在凹模6的上表面内并与凹模6同轴心，水平方向设置的至少两个销钉7插在凹模6和上镶块8内使凹模6和上镶块8之间位置固定，上冲头13插在上镶块8的中心孔内，上冲头13的上端面与冲头11的下端面接触，上镶块8的下端表面开有腔室15，腔室15与凹模6同心。本发明工作时，把已经加工完毕的齿轮25放入腔室15中，把棒形的坯料14插入上镶块8的中心孔和凹模6的型腔6-1中，电加热圈18通电加热，冲头11受压力向下，在冲头导套9的导向作用下压上冲头13，使棒形的坯料14变形，填充凹模6的型腔6-1和齿轮25的内孔，由于凹模6的型腔6-1就是齿轮形，因此直接填充出双齿轮中的下端齿轮27，棒形的坯料14的变形使齿轮25与下端齿轮27装配固定成为一体。由于本发明的装置把下端齿轮27的成形和双齿轮的装配一次完成，省掉了加工后的装配工序，因此工作效率得到提高，加工成本也降低。本发明具有结构紧凑、模具配合精度高、导向性好、成本低、工作效率高、加工工艺简单、模具受力小、可以成形多种材料的优点。
附图说明：
图1是本发明的装置加工出的微型双齿轮的放大结构示意图，图2是本发明的结构示意图，图3是图2中顶柱2、垫环17、滑块4、凹模6、凸模16、上镶块8、上冲头13和销钉7的连接结构放大示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：下面结合图2和图3具体说明本实施方式。本实施方式由模座1、顶柱2、弹簧3、滑块4、凹模6、凸模16、冲头导套9、冲头11、限位环12、电加热圈18和顶出杆20、上镶块8、上冲头13和销钉7组成，模座1的中心处开有上大下小的台阶形通孔1-1，台阶形通孔1-1的下端开有螺纹孔1-1-1，顶出杆20的上端旋合在螺纹孔1-1-1中，纵剖面为倒“T”形的顶柱2设置在台阶形通孔1-1中顶出杆20的上方，滑块4套在顶柱2的小直径端的外圆表面上，弹簧3设置在顶柱2的大直径端上端面与滑块4的下端面之间，凹模6设在台阶形通孔1-1内滑块4及顶柱2的上方，凸模16设置在凹模6中心的型腔6-1内，冲头导套9的下端设在台阶形通孔1-1的顶端内，冲头导套9的上端通过其伞沿固定在模座1的上端面上，冲头11的下端插在冲头导套9内，冲头11的上伞沿与冲头导套9的上端面之间设有限位环12，电加热圈18缠绕在模座1的外圆表面上，凹模6的型腔6-1设置为齿轮形，上镶块8镶嵌在凹模6的上表面内并与凹模6同轴心，水平方向设置的至少两个销钉7插在凹模6和上镶块8内使凹模6和上镶块8之间位置固定，上冲头13插在上镶块8的中心孔内，上冲头13的上端面与冲头11的下端面接触，上镶块8的下端表面开有腔室15，腔室15与凹模6同心。本实施方式还在腔室15的上端面开有环槽15-1，如此设置，让已经加工完毕的齿轮25的内孔直径小于环槽15-1的直径，填充到环槽15-1中的坯料14的直径小于环槽15-1的直径，能保证齿轮25与下端齿轮27装配更牢固。限位环12的厚度可以控制冲头11的移动位移量，从而保护凸模16，使之不被压坏，同时也可以起到控制坯料14变形程度的作用。
具体实施方式二：下面结合图2和图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：它还包括垫环17，垫环17设置在凹模6的下端面和顶柱2的上端面之间。如此设置，微型双齿轮的成形为了保证成形的精度能够分成两个步骤进行。第一步骤需要在模具装置中设置垫环17，此步骤为预成形阶段。将模具、齿轮25和坯料14装配完毕，凸模16安装在凹模6下部的齿形孔内，凸模16只有小部分在凹模6内。垫环17的上端面与凹模6的下端面接触。成形设备的施力机构压到冲头11上，冲头11压到上冲头13，上冲头13压到坯料14上。坯料14的下面是凸模16，而凸模16放在顶柱2上，不能够下移。坯料14所受的压力达到一定的力值后，坯料14开始发生变形并向凹模6的型腔内填充。随着坯料14的变形，上冲头13不断的进入到上镶块8内。当上冲头13完全进入上镶块8内，即上冲头13的上端面与上镶块8的上端面处于同一平面时，成形的第一阶段完成。该阶段坯料14的变形程度可以由上冲头13伸出上镶块8外面的长度来控制。第二步骤需要把垫环17从模具装置中取出。成形设备的施力机构压到冲头11上，冲头11同时压到上冲头13和凹模6上。上冲头13将力施加到坯料14上，而坯料14的下面为凸模16，凸模16放在顶柱2上因而不可以移动，坯料会受压力作用。凹模6放置在滑块4上，而滑块4是由弹簧3支撑的，凹模6将力通过滑块4传给弹簧3，弹簧3在压力作用下收缩，因而在压力的作用下凹模6可以向下运动。随着施加力值的增大，坯料14会发生变形，上冲头13会向下移动，而凹模6的上端面与上冲头13的上端面处于同一平面内，凹模6必然也会向下移动。坯料14发生变形填充凹模6的型腔，并且凹模6向下移动，使得凹模6与坯料14间的摩擦力变为有利于成形的积极摩擦力。滑块4和凹模6的运动由模座1的工作腔来导向。随着坯料14的变形直到凹模6的下端面与垫环17的上端面接触，完成成形过程。本实施方式既可以通过设置或不设置垫环17来完成两个步骤的成形工作，还可以通过设置厚垫环或薄垫环的方式来完成两个步骤的成形工作，这时候坯料14的变形程度由前后两块垫环的厚度差来控制。
具体实施方式三：下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：上冲头13的下端面上开有与上冲头13同轴心的第一盲孔13-1，凸模16的上端面上开有与凸模16同轴心的第二盲孔16-1。如此设置，坯料14在变形过程中填充到第一盲孔13-1和第二盲孔16-1中形成微型双齿轮的齿轮轴，使装配工作更简化。本实施方式也可以在第一盲孔13-1和第二盲孔16-1内放置细轴，该轴伸出孔一定的长度，当成形时该轴可以压入到坯料14内，并利用变形时的反作用力将轴固定到要成形的微型齿轮件内。这样做的好处是在完成微型双齿轮复合成形的同时，把轴也成形出来。
本发明的微型双齿轮精密成形复合模具不需要专用的压力设备，既可以在小型压力机上使用，也可以在材料试验机上使用，具有很好的适应性。重要的是对压力机的控制精度要求不高，成形过程完全由模具装置结构来保证。齿轮25为薄板件可以由精冲裁等工艺来加工成形，即可以满足成形精度又可以获得较高的加工效率。下端齿轮27的形状尺寸精度由凹模6来保证。凹模6采用高精度的加工技术加工成形，尺寸精度很高。零件的装配精度可以由上镶块8与凹模6配合精度以及镶块8中心孔的尺寸精度来保证。该两个零件的精度可以保证要成形件和预成形件的装配精度。并且由同一套模具将成形和装配两个工步完成，可以保证复合成形微型双齿轮的一致性。而模具装置的其它零件，如冲头11与冲头导向套9之间则不需要太高的配合精度。这可以降低模具的制造成本。成形的微型双齿轮零件中下端齿轮27的分度圆直径1.575mm，模数0.175mm，齿数为9个，厚度为2.1mm；齿轮25的分度圆直径4.725mm，模数0.175mm，齿数27个，齿厚为0.3mm，该件为预成形件。下端齿轮27的成形精度完全由凹模6的精度来保证，精度为±1μm。凹模6厚度为4mm，凸模16厚度为3.7mm，凹模6与凸模12之间的配合间隙为5μm。
Claims (4)
1、用于微型双齿轮精密复合成形的微型模具装置，它包含模座(1)、顶柱(2)、弹簧(3)、滑块(4)、凹模(6)、凸模(16)、冲头导套(9)、冲头(11)、限位环(12)、电加热圈(18)和顶出杆(20)，模座(1)的中心处开有上大下小的台阶形通孔(1-1)，台阶形通孔(1-1)的下端开有螺纹孔(1-1-1)，顶出杆(20)的上端旋合在螺纹孔(1-1-1)中，纵剖面为倒“T”形的顶柱(2)设置在台阶形通孔(1-1)中顶出杆(20)的上方，滑块(4)套在顶柱(2)的小直径端的外圆表面上，弹簧(3)设置在顶柱(2)的大直径端上端面与滑块(4)的下端面之间，凹模(6)设在台阶形通孔(1-1)内滑块(4)及顶柱(2)的上方，凸模(16)设置在凹模(6)中心的型腔(6-1)内，冲头导套(9)的下端设在台阶形通孔(1-1)的顶端内，冲头导套(9)的上端通过其伞沿固定在模座(1)的上端面上，冲头(11)的下端插在冲头导套(9)内，冲头(11)的上伞沿与冲头导套(9)的上端面之间设有限位环(12)，电加热圈(18)缠绕在模座(1)的外圆表面上，其特征在于它还包含上镶块(8)、上冲头(13)和销钉(7)，凹模(6)的型腔(6-1)设置为齿轮形，上镶块(8)镶嵌在凹模(6)的上表面内并与凹模(6)同轴心，水平方向设置的至少两个销钉(7)插在凹模(6)和上镶块(8)内使凹模(6)和上镶块(8)之间位置固定，上冲头(13)插在上镶块(8)的中心孔内，上冲头(13)的上端面与冲头(11)的下端面接触，上镶块(8)的下端表面开有腔室(15)，腔室(15)与凹模(6)同心。
2、根据权利要求1所述的用于微型双齿轮精密复合成形的微型模具装置，其特征在于腔室(15)的上端面开有环槽(15-1)。
3、根据权利要求1所述的用于微型双齿轮精密复合成形的微型模具装置，其特征在于它还包括垫环(17)，垫环(17)设置在凹模(6)的下端面和顶柱(2)的上端面之间。
4、根据权利要求1所述的用于微型双齿轮精密复合成形的微型模具装置，其特征在于上冲头(13)的下端面上开有与上冲头(13)同轴心的第一盲孔(13-1)，凸模(16)的上端面上开有与凸模(16)同轴心的第二盲孔(16-1)。
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Assignee: Yidu Tongxin Precision ForgingCo., Ltd. Assignor: Harbin Institute of Technology Contract record no.: 2010420000130 Denomination of invention: Minisize mould device for precise compound forming of minisize double gears Granted publication date: 20061115 License type: Exclusive License Open date: 20051123 Record date: 20100825 |
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