CN1530569A - 对称阶梯齿轮轴的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对称阶梯齿轮轴的加工方法，这种对称阶梯齿轮轴的加工方法包括板式楔横轧机的两个水平放置且安装面相向的上模板(1)、下模板(9)上安装与对称阶梯齿轮轴成形相对应的上模具(6)、下模具(8)，上模具(6)、下模具(8)各自的纵向位置上设有楔形齿条(10)、在其楔形齿条(10)两侧设有楔形凸块(11)，二模具间的径向间距由楔块2、螺旋3、锁紧螺母4和手柄5组成的径向螺旋调整装置调节、上模具(6)、下模具(8)间的轴向间距由螺旋3、锁紧螺母4和手柄5组成的轴向螺旋调整装置调节，坯料(7)进入由上模具(6)、下模具(8)形成的型腔内，上模具(6)、下模具(8)相向往复运动，保留有一定温度的锻态坯料(7)在上下模具形成的模腔内被滚压成形，即加工为对称阶梯齿轮轴。这种加工方法的特点是成品质量好、工艺简化、成形力小、节省原材料。
Description
技术领域
本发明涉及对称阶梯齿轮轴的加工方法，适合于对称阶梯齿轮轴加工的场合。
背景技术
目前，加工齿轮轴最常见的方法为切削加工，其加工方法为：锻造毛坯——锻后热处理——轴部粗加工——滚粗齿——半精加工——精滚齿——精加工——检验，对于中长齿轮轴其成形新方法为：锻造毛坯——轴部粗加工——齿部精锻——锻后热处理——齿部与轴部摩擦焊接——焊后半精加工——精加工——检验。上述加工方法较复杂，材料利用率低(仅50％左右)，能源消耗大，生产率低，成本高。
除上述方法外，齿轮轴的加工方法还有：齿轮轴精锻和冷挤压。齿轮轴精锻和冷挤压其模具型腔复杂、设计与制造精度要求严格，加工过程中角隅充满困难、成形力大等，同时存在着成形过程中的润滑处理，无拔模斜度下齿轮脱模等一系列相关技术问题，尤其是中长齿轮轴尚无发展。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术中的不足之处，提供一种既能大大缩短齿轮轴加工工时，又能提高加工后的齿轮材料质量的对称阶梯齿轮轴的加工方法。
本发明实现上述目的的对称阶梯齿轮轴的加工方法如下：板式楔横轧机的两个水平放置且安装面相向的上模板(1)、下模板(9)上安装与对称阶梯齿轮轴成形相对应的上模具(6)、下模具(8)，上模具(6)、下模具(8)间的径向间距由楔块2、螺旋3、锁紧螺母4和手柄5组成的径向螺旋调整装置调节，上模具(6)、下模具(8)间的轴向间距由螺旋3、锁紧螺母4和手柄5组成的轴向螺旋调整装置调节，坯料(7)进入由上模具(6)、下模具(8)形成的型腔内，上模具(6)、下模具(8)相向往复运动，坯料(7)被滚压成形，即加工为对称阶梯齿轮轴。对称阶梯齿轮轴成形相对应的上模具(6)、下模具(8)在各自的纵向位置上设有楔形齿条(10)，该楔形齿条(10)两侧设有楔形凸块(11)，该楔形凸块数与齿轮轴对称阶梯数的倍数相对应。
本发明的对称阶梯齿轮轴成形过程是模具与坯料之间在一定的压力下按齿条与圆柱齿轮无侧隙啮合的运动过程，属于按范成原理的无切削加工，通过金属材料的塑性流动而逐渐形成要求的齿形；是楔横轧与齿轮范成加工工艺的有机结合并创造性地运用到齿轮轴的加工工艺中。与背景技术相比，可以使齿轮轴制造工艺大大简化，制造成本明显降低，成品后的齿轮轴内在质量因齿轮内的金属纤维组织不被切断，使齿轮的疲劳强度、耐磨性等技术指标提高20％左右。因本发明属于无切削加工，原材料平均节约20～30％。
附图说明
图1为本发明的对称阶梯齿轮轴的加工方法原理图。
图2为本发明的对称阶梯齿轮轴的加工方法的坯料在上下模具间的位置图。
图3为本发明的对称阶梯齿轮轴的加工方法的成形实施例示意图。
图4为本发明对称阶梯齿轮轴的加工方法的另一成形实施例示意图。
其中：1-上模板，2-楔块，3-螺旋，4-锁紧螺母，5-手柄，6-上模具，7-坯料，8-下模具，9-下模板，10-楔形齿条，11-楔形凸块。
下面结合附图对本发明作进一步描述：
图1为本发明的对称阶梯齿轮轴的加工方法原理图，板式楔横轧机的两个水平放置且安装面相向的上下模板(1)、(9)作左右相向往复运动，上下模板(1)、(9)上安装与对称阶梯齿轮轴成形相对应的上下模具(6)、(8)，上下模具(6)、(8)各自的纵向位置上设有楔形齿条及楔形凸块，径向螺旋调整装置由楔块2、螺旋3、锁紧螺母4和手柄5组成，用于调节齿轮轴的经向尺寸及变位系数，轴向螺旋调整装置由螺旋3、锁紧螺母4和手柄5组成，用于调整模具6和8的左右相对位置；坯料(7)进入由上下模具(6)、(8)形成的型腔内，上下模具(6)、(8)相向往复运动，坯料(7)被滚压成形，即加工为对称阶梯齿轮轴。
图2为本发明的对称阶梯齿轮轴的加工方法的坯料在上下模具间的位置图，坯料(7)位于上模具(6)和下模具(8)所围成的局部封闭的型腔内，调节上模具(6)和上模板(1)中间的楔块2可得到所需要的齿轮轴的经向尺寸。
具体实施方式
实施例1
如图3所示，本发明的工作原理和实施方案为：
a.坯料经导向进入型腔I-I，经模具前导部滚动变形，使坯料从原始直径D0到D1(D1根据齿形成形前后体积不变原理确定)；
b.坯料直径达到D1(II-II)后，二侧楔形凸块11切入，阻止齿形材料向左右分流，而后楔形齿条的齿顶逐渐压入坯料，与齿条接触的齿坯部分金属，在压力的作用下产生塑性变形而径向流动，并与齿条作范成运动，逐渐形成齿形。坯料两端在楔形凸块作用下，使坯料从直径D1渐变到D2。
c.坯料左右段直径达到D2(III-III)后，后续二侧楔形凸块11切入，成形轴颈直径D3，而楔形齿条渐入精成形区，压入量逐渐减少，最后进入校准部，使之最终成形。
实施例2
如图4所示，本发明的工作原理和实施方案为：
a.坯料经导向进入型腔I-I，经模具前导部滚动变形，使坯料从原始直径D0到D1(D1根据齿形成形前后体积不变原理确定)；
b.坯料直径达到D1(II-II)后，二侧楔形凸块11切入，阻止齿形材料向左右分流，而后在二侧楔形凸块11的作用下，轴向挤压力使坯料产生塑性变形而轴向流动，楔形凸块11处被滚成所需直径，其余部分坯料从直径D1渐变到D2；同时齿端部分坯料与齿条作范成运动，逐渐形成齿形。
c.坯料中间段直径达到D2(III-III)后，后续二侧楔形凸块11切入，成形轴颈直径D3，而楔形齿条渐入精成形区，压入量逐渐减少，最后进入校准部，使之最终成形。
上述二个实施例中，首先将坯料加热到一定温度(热锻约1000℃-1200℃，温锻约800℃左右，视具体材料而定)，置于处在交错位置的上下模具形成的型腔内，当上下模具作左右相向往复运动时，工件毛坯在型腔内被滚压成形。
Claims (2)
1.对称阶梯齿轮轴的加工方法，其特征是板式楔横轧机的两个水平放置且安装面相向的上模板(1)、下模板(9)上安装与对称阶梯齿轮轴成形相对应的上模具(6)、下模具(8)，上模具(6)、下模具(8)间的径向间距由楔块2、螺旋3、锁紧螺母4和手柄5组成的径向螺旋调整装置调节，上模具(6)、下模具(8)间的轴向间距由螺旋3、锁紧螺母4和手柄5组成的轴向螺旋调整装置调节，坯料(7)进入由上模具(6)、下模具(8)形成的型腔内，上模具(6)、下模具(8)相向往复运动，坯料(7)被滚压成形，即加工为对称阶梯齿轮轴。
2.按权利要求1所述的对称阶梯齿轮轴的加工方法，其特征是对称阶梯齿轮轴成形相对应的上模具(6)、下模具(8)在各自的纵向位置上设有楔形齿条(10)，该楔形齿条(10)两侧设有楔形凸块(11)，该楔形凸块数是齿轮轴对称阶梯数的两倍。
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