CN210730849U - 一种圆柱齿轮的精确成形专用模具 - Google Patents

Abstract

圆柱齿轮的精确成形专用模具，包括凹模与凸模，所述凹模包括内模和外模套，内模内腔为齿轮形模腔，再将内模套设在外模套内，构成用于精成形的冷挤齿整形用的专用模具；凸模即插齿内芯是截面为T型的结构，包括T型的竖直的圆柱体和T型一横的冷墩圆台，圆柱体的直径与齿轮的轴孔相同，T型一横的冷墩圆台直径等于或大于齿轮的外径。

Description

一种圆柱齿轮的精确成形专用模具

技术领域

本实用新型属于齿轮成形技术领域，涉及齿轮坯料进行精确齿轮成形专用模具。

背景技术

现有的圆柱齿轮的成形模具是随着工艺过程的发展而逐渐改善的：首先对原材料钢饼进行预处理成形形成空心坯料，然后对空心坯料在多个模具中(多步骤)进行预成形温锻处理形成齿轮初坯，接着对齿轮初坯进行多次低温挤齿整形处理形成齿轮原始坯，最后对齿轮原始坯进行鼓形齿精加工处理和热处理。本实用新型提供的是低温挤齿整形圆柱齿轮的精确成形专用模具。

由于纺织、农机、汽车、减速设备中大量使用各种模数的面广量大的圆柱齿轮，以适应工作环境较差，负荷较大，连续工作时间较长，短时超载时间占比例较高的工作要求，这类齿轮长期以来一直是以普通的机械加工为唯一的生产方法。而这类零件又是纺织、农机、汽车、减速设备中中的传动件。圆柱齿轮类零件的常规制造方法一般为：下料，热锻，正火，机械加工，热处理，精加工成为成品零件。其中在机械加工中把大量的金属材料经刀具的切削成为铁屑，浪费了大量的钢材材料，同时由于使用各种机床和刀具的加工，使得加工的周期变长，占用了大量的加工时间，消耗了大量的电量，且抗弯强度不够好。本申请人是制备齿轮的专门公司，有过在先的实用新型专利，但模具仍然有改进的空间。尤其是低温挤齿整形用的圆柱齿轮的精确成形专用模具。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，提出圆柱齿轮的精确成形专用模具，利用温锻处理形成齿轮初坯在圆柱齿轮的精确成形专用模具加工，即通过对齿轮初坯进行冷挤齿整形和对齿轮原始坯的齿进行鼓形齿加工，使得生产出来的齿轮上的齿的抗弯曲强度大大提升；本实用新型提供一种圆柱齿轮的精制成形专用模具，在生产圆柱齿轮时，提高了钢材的利用率，降低了齿轮生产的周期和生产耗能成本。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：圆柱齿轮的精确成形专用模具，包括凹模与凸模，所述凹模包括内模和外模套，内模内腔为齿轮形模腔3，再将内模1套设在外模套2内，构成用于精成形的冷挤齿整形用的专用模具；凸模即插齿内芯是截面为T型的结构，包括T型的竖直的圆柱体6和T型一横的冷墩圆台7，圆柱体6的直径与齿轮的轴孔相同，T型一横的冷墩圆台7直径等于或大于齿轮的外径。

进一步，内模1和外模套底部设有底板8，底板的中央设有圆孔，而且圆孔的直径与型的竖直的圆柱体的直径相同，图2中画出，T型的竖直的圆柱体从底板的孔中凸出。

有益效果：圆柱齿轮的精确成形专用模具，通过对齿轮初坯进行冷挤齿整形，对齿轮坯料精成形冷挤齿整形处理形成齿轮原始坯，再对齿轮原始坯的齿进行鼓形齿精加工，使得生产出来的齿轮上的齿的抗弯曲强度大大提升；本实用新型不仅适合于普通的小型圆柱齿轮的加工，尤其适用于中大模数的圆柱齿轮加工。在生产圆柱齿轮时，提高了钢材的利用率，降低了齿轮生产的周期和生产耗能成本。

附图说明

图1为本实用新型模具的截面图。

图2为本实用新型模具的截面图。

图3为本实用新型模具的凹模的表面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1-3所示，参见图1，需要构建的模腔以圆柱齿轮的实体大小为参照。1)首先对齿曲面上各点的坐标值进行计算，一般以端面为基础，对于圆柱渐开线齿轮模型计算出渐开线上的较多点，一般在单齿面上取50点，再在全部齿宽上取50个截面，这样每个齿面可以得到51×51个点坐标，组成一个齿槽的点，坐标数一般为5200个；2)同一个截面的点坐标用样条线连接，形成一个完整的齿轮形，每个截面所做的样条线全部形成沿截面方向的渐开线集；3)沿齿向取相同位置的点坐标用样条线连接，形成沿齿向完整的样条线，和步骤2)所做的样条线集形成交叉的样条线网络；4)在UG软件中用“交叉网络成曲面”的功能对步骤2)和步骤3)形成的网络做出曲面，由于点取的相当多，故这样的曲面与实际曲面的误差较小；5)完成其他的曲面后，利用软件中的曲面缝合功能，把包围一个齿槽的所有曲面变成一个齿槽的实体；6)在UG软件中根据齿轮齿顶圆的大小及宽度做出一个圆柱体；7)把一个齿槽与圆柱体进行布尔运算的求减，得到有一个齿槽的不完整齿轮，再对这个齿槽进行阵列后得到全部的齿，形成一个高精度的圆柱齿轮一样的模腔，即齿轮形模腔3。凸模与凹模的成型工序均如上，考虑到插齿的强度，模具均需要热处理工序，增加模具的表面强度。

所述齿轮形模腔3开设在内模1中间，再将内模1套设在外模套2内，构成用于精成形的冷挤齿整形用的专用模具。上述的齿轮形模腔3通过慢走丝线工艺进一步切割加工模腔轮廓，经过加工后的齿轮形模腔3的齿厚为成形圆柱齿轮的齿厚(齿轮齿面轮廓4)沿齿根到齿顶逐渐增厚(切割加工)后的尺寸，且增加的齿厚最大值在0.01-0.02倍齿高之间，形成齿轮形模腔3的模腔齿面轮廓5。

所述齿轮形模腔3开设在内模1中间，再将内模1套设在外模套2内，构成用于精成形的冷挤齿整形用的专用模具。齿轮初坯5、齿轮初坯的齿4，插齿内芯是截面为T型的结构，包括T型的竖直的圆柱体6和T型一横的冷墩圆台7，圆柱体6的直径与齿轮的轴孔相同，T型一横的冷墩圆台7直径等于或大于齿轮的外径。

内模1和外模套底部设有底板8，底板的中央设有圆孔，而且圆孔的直径与型的竖直的圆柱体的直径相同，图2中画出，T型的竖直的圆柱体从底板的孔中凸出。

本实用新型的专用模具包括内模和套设在内模1外侧的外模套2，所述内模1由硬性材料制成，所述外模套2由软性材料制成，在所述内模1中间开有齿轮形模腔3，所述内模1与外模套2之间的过盈量在1-1.5mm之间，所述内模1与外模套2采用小锥度过盈配合连接采用加压热套法在外模套2温度较高时，把外模套2压在内模1的外部，冷却后，内模1与外模套2紧密地连接在一起。内模的制成材料为65Nb模具钢或者合金工具钢，外模材料为H13模具钢或者9CRWMN模具钢。

本实用新型是圆柱齿轮的成形工艺的较后道工序：整个工序为，首先对原材料进行预处理形成空心坯料，然后对空心坯料进行预成形温锻处理形成齿轮初坯，接着利用本实用新型圆柱齿轮的精确成形专用模具对齿轮初坯进行精成形冷挤齿整形处理形成齿轮原始坯，最后对齿轮原始坯进行鼓形齿精加工处理和热处理。插齿内芯和内模具有精切削和冷墩的作用。且在冷挤齿整形时都在齿轮初坯表面涂敷一层磷皂化膜；

经处理后，最后将齿轮原始坯的齿面定位在立式拉床上，在其齿面进行鼓形齿精加工，所述齿轮原始坯距齿根0.6倍齿高位置沿齿面到齿顶进行逐渐收缩，最大收缩量为0.02倍的齿高，在距离两端面为齿宽的0.2倍处，分别向两端面进行逐渐收缩，最大收缩量为0.01倍齿高，随后进行热处理，完成所有加工工序。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.圆柱齿轮的精确成形专用模具，其特征是，包括凹模与凸模，所述凹模包括内模和外模套，内模内腔为齿轮形模腔，再将内模套设在外模套内，构成用于精成形的冷挤齿整形用的专用模具；凸模即插齿内芯是截面为T型的结构，包括T型的竖直的圆柱体和T型一横的冷墩圆台，圆柱体的直径与齿轮的轴孔相同，T型一横的冷墩圆台直径等于或大于齿轮的外径。

2.根据权利要求1所述的圆柱齿轮的精确成形专用模具，其特征是，内模和外模套底部设有底板，底板的中央设有圆孔，而且圆孔的直径与型的竖直的圆柱体的直径相同。

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