CN1631568A - 非对称阶梯齿轮轴的加工方法及其专用模具 - Google Patents

Abstract

一种非对称阶梯齿轮轴的加工方法，包括以下步骤：模具准备：使模具型腔呈现两个非对称阶梯齿轮轴依中线对称排列的形态；将圆柱棒料经中频感应加热至锻态温度；将呈锻态温度的圆柱棒料置于上、下模具入口处的坯料型槽内；调整好径向间距和轴向间距；上、下模具在上、下模板带动下开始相向运动；最后将加工完成的初制坯运动至尾部切断刀处切断为两个独立的非对称阶梯齿轮轴成型坯；将上述成形坯烧结、整形、热处理，即可。非对称阶梯齿轮轴的加工专用模具，包括有安装面相向的上、下模板，所述上、下模板上活动连接有上、下模具，所述的上、下模具构成的型腔呈现两个非对称阶梯齿轮轴依中线对称排列的形态；所述模具尾部对应型腔中点设有切断刀。

Description

非对称阶梯齿轮轴的加工方法及其专用模具

(一)技术领域

本发明涉及一种非对称阶梯齿轮轴的加工方法及专用模具。

(二)背景技术

目前，加工非对称阶梯齿轮轴的传统方法包括切削加工、锻造和冷挤压等。切削加工工艺复杂且材料利用率低，生产率低下及成本高；而锻造和冷挤压工艺所采用的模具型腔复杂，设计与制造精度要求严格，同时也存在加工过程中成形轴向力较大等一系列相关技术问题，尤其是利用楔横轧工艺加工单个非对称阶梯齿轮轴时由于其成形轴向力很大而造成模具寿命短等问题。

(三)发明内容

本发明的目的是为解决现有非对称阶梯齿轮轴加工由于成形轴向力大导致模具寿命短的缺点，提供一种工艺简单、材料利用率高同时又能提高模具寿命的非对称阶梯齿轮轴的加工方法及专用模具。

为此，本发明采取以下技术方案：

一种非对称阶梯齿轮轴的加工方法，包括以下步骤：(1)模具准备：使模具型腔呈现两个非对称阶梯齿轮轴依中线对称排列的形态；(2)将圆柱棒料经中频感应加热至锻态温度；(3)将呈锻态温度的圆柱棒料置于上、下模具入口处的坯料型槽内；(4)调整好径向间距；(5)上、下模具在上、下模板带动下开始相向运动；(6)最后将加工完成的初制坯运动至尾部切断刀处切断为两个独立的非对称阶梯齿轮轴成型坯；(7)将上述成形坯烧结、整形、热处理，即可制得非对称阶梯齿轮轴。

前面所说的非对称阶梯齿轮轴的加工专用模具，包括有安装面相向的上、下模板，所述上、下模板上活动连接有上、下模具，所述的上、下模具构成的型腔呈现两个非对称阶梯齿轮轴依中线对称排列的形态；所述模具尾部对应型腔中点设有切断刀。

采用本发明具有以下优点：1、采用该模具解决了成形轴向力大导致模具寿命短的缺点，可以大大提高模具的使用寿命，从而使设备投资大大降低；2、连续局部塑性变形，能源利用率高；3、成形件尺寸精度高，机械性能好；4、使齿轮轴的制造工艺大大简化，制造成本显著降低。

(四)附图说明

图1为本发明非对称阶梯齿轮轴的加工工艺原理图

图2为本发明所述坯料在上、下模具间的位置图

图3为本发明所述的模具型槽结构示意图

图4为图3所示A-A横截面的坯料几何形状图

图5为图3所示B-B横截面的坯料几何形状图

图6为图3所示C-C横截面的坯料几何形状图

图7为图3所示D-D横截面的坯料几何形状图

图8为图3所示E-E横截面的坯料几何形状图

图9为本发明所述的模具结构示意图

(五)具体实施方式

实施例1

一种非对称阶梯齿轮轴的加工方法，包括以下步骤：(1)模具准备：使模具型腔呈现两个非对称阶梯齿轮轴依中线对称排列的形态；(2)将圆柱棒料经中频感应加热至锻态温度；(3)将呈锻态温度的圆柱棒料置于上、下模具入口处的坯料型槽内；(4)调整好径向间距和轴向间距；(5)上、下模具在上、下模板带动下开始相向运动；(6)最后将加工完成的初制坯运动至尾部切断刀处切断为两个独立的非对称阶梯齿轮轴成型坯；(7)将上述成形坯烧结、整形、热处理，即可制得非对称阶梯齿轮轴。

前面所说的非对称阶梯齿轮轴的加工专用模具，包括有安装面相向的上、下模板1、9，所述上、下模板上活动连接有上、下模具，所述的上、下模具构成的型腔呈现两个非对称阶梯齿轮轴依中线对称排列的形态，上模具6、下模具8各自的纵向位置上设有楔形齿条13，楔形齿条13两侧设有楔形凸块14以阻止齿形材料向左右两侧分流，两模具间的径向(Y向)间距调整装置由楔块2、螺旋3、锁紧螺母4和手柄5组成，用于调节齿轮轴的径向尺寸及变位系数，两模具间的轴向(X向)螺旋调整装置由螺旋3、锁紧螺母4和手柄5组成，用于调整模具的左右相对位置，所述模具尾部对应型腔中点设有切断刀。

如图1-9所示，本发明非对称阶梯齿轮轴滚压楔横轧成型坯的具体工艺过程及实施方案是：首先准备模具，使模具型腔呈现两个非对称阶梯齿轮轴依中线对称排列的形态。然后将直径为D₅、长为2L₀的圆柱棒料经中频感应加热至锻态温度后进入上、下模具6、8入口处的坯料型槽10内(D₅、2L₀根据坯料成形前后体积不变原理确定，L₀为加工一个非对称阶梯齿轮轴成型坯所需坯料的长度)；调整好径向间距后，上下模具6、8在上、下模板1、9的带动下开始相向运动，此时，凸楔11楔入坯料中部，随着楔入的深度和宽度逐渐增加，滚压楔横轧n₀圈后，初始坯料形状变为图5所示，根据体积不变原理，初始坯料的长度变为2(L₀+ΔL₀)；接着两侧凸楔12楔入成形直径为D₂的阶梯，滚压楔横轧n₁圈后，坯料形状变为图6所示，同时坯料长度变为2(L₀+ΔL₀+ΔL₁)；此后楔形齿条13第一段齿形的齿顶开始楔入坯料，同时两侧凸楔14也楔入坯料，一方面阻止齿形成形材料向左右两侧分流，另一方面也是为了成形直径为D₁的阶梯，这样，滚压楔横轧n₂圈，与楔形齿条13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，并与楔形齿条作范成运动，至楔形齿条第三段正常齿形精成形区后，逐渐形成分度圆直径为D₀的齿形，坯料形状变为图7所示，坯料长度变为2(L₀+ΔL₀+ΔL₁+ΔL₂)；最后凸楔15楔入成形直径为D₃的轴肩，经滚压楔横轧n₃圈后，坯料形状变为图8所示，坯料长度变为2(L₀+ΔL₀+ΔL₁+ΔL₂+ΔL₃)，至此，所需直径和长度的两个非对称阶梯齿轮轴的成型坯加工完成，继续运动至尾部切断刀16处切断为两个独立的非对称阶梯齿轮轴成型坯，将上述成形坯烧结、整形、热处理，即可制得非对称阶梯齿轮轴。

Claims (2)

1、一种非对称阶梯齿轮轴的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)模具准备：使模具型腔呈现两个非对称阶梯齿轮轴依中线对称排列的形态；

(2)将圆柱棒料经中频感应加热至锻态温度；

(3)将呈锻态温度的圆柱棒料置于上、下模具入口处的坯料型槽内；

(4)调整好径向间距和轴向间距；

(5)上、下模具在上、下模板带动下开始相向运动；

(6)最后将加工完成的初制坯运动至尾部切断刀处切断为两个独立的非对称阶梯齿轮轴成型坯；

(7)将上述成形坯烧结、整形、热处理，即可制得非对称阶梯齿轮轴。

2、一种用于加工如权利要求1所述的非对称齿轮轴的模具，包括有安装面相向的上、下模板，所述上、下模板上活动连接有上、下模具，其特征在于：所述的上、下模具构成的型腔呈现两个非对称阶梯齿轮轴依中线对称排列的形态；所述模具尾部对应型腔中线设有切断刀。

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