CN213224144U - 一种无飞边齿轮锻造模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无飞边齿轮锻造模具，由上模和下模形成的模腔具备使所述齿轮成型的赋形部；其中上模的外侧设置有与之无间隙配合的导向导筒，导向导筒的下沿低于上模的端面第一预设长度L1，所述第一预设长度L1满足在胚料受压前导向导筒的下沿运动到下模的上端面以下第二预设长度L2；其中导向导筒低于上模的部分的内径与下模的外侧间隙适配；所述上模和下模的分模面为台阶型，包括赋形部以外的第一平面分模面、赋形部处的第二平面分模面以及第一分模面与第二分模面之间的竖直分模面，其中第二平面分模面位高于第一平面分模面、且位于齿模一侧的齿形最大直径的下方，使得第一平面分模面、第二平面分模面以及竖直分模面形成一级阶梯式结构。

Description

一种无飞边齿轮锻造模具

技术领域

本实用新型涉及锻造模具，特别是一种无飞边齿轮的锻造模具。

背景技术

现有的直伞锥齿轮温锻精密成形模具生产的齿轮无论是粗锻工步还是精锻工步都会产生较大的飞边。粗锻工步的飞边可通过切边工步去除，尽管切边工步会产生齿形变形，但该类变形可在精锻工步上而完全消除；而精锻工步的飞边如果也采用切边工艺，则切边引起的变形会造成齿轮齿廓误差，齿形精度下降，一般情况下，精锻工步产生的飞边仅靠后续机加工切削去除，这样既降低了生产效率由增加了切削刀具成本，同时无论是切边，还是机械切削，都会对精锻齿轮的金属流线造成切断或拉伤，一定程度上削弱精锻齿轮的机械强度。

在锻造工艺中，通过设计飞边槽来容纳溢出材料是常见的减少飞边的方法，具体通过增加飞边槽桥部的阻尼可以实现适当控制飞边的大小。如图1和图2所示，为现有技术的一种粗锻模具的结构，包括上粗锻齿模1、套圈2和下粗锻型腔模3，其中套圈2的作用是为了将小直径上模进行安装而设置的；图2中即为飞边槽的结构。

关于飞边槽的改进还有诸多方法，如专利号为201911388628.2的发明专利申请“一种齿轮无飞边锻造成形模具及制备方法和锻造方法”，包括上冲头和下冲头；所述上冲头的下端面和下冲头的上端面分别设有相同的复合凹槽织构；所述复合凹槽织构包括多个环形的宏观凹槽和微观凹槽，每两个宏观凹槽之间布置至少一个微观凹槽。类似的，例如专利号为201811255986.1的发明专利申请“锻造用模型”，在由上下模构成的模型中设置朝向带轮部的径向外方延伸设置且使飞边流出的释放空间，释放空间具有形成于驻车齿轮的齿顶部的径向外方的第一空间、形成于驻车齿轮的齿底部的径向外方的第二空间，设定第一空间的飞边的流通阻力比第二空间的飞边的流通阻力大。上述技术中的复合织构以及第一空间、第二空间作为余料储存室，使得锻造成形后无飞边，减少了切除飞边工序。

但是上述方法都是依赖飞边槽，虽然能够减小飞边，但始终无法做到完全无飞边。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种无飞边齿轮锻造模具，用于解决齿轮锻造的飞边问题。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

无飞边齿轮锻造模具，由上模和下模形成的模腔具备使所述齿轮成型的赋形部；

其中上模的外侧设置有与之无间隙配合的导向导筒，所述导向导筒的下沿低于上模的端面第一预设长度L1，所述第一预设长度L1用于提供导向导筒与下模在锻造进程中的导程，所述导程满足在胚料受压前导向导筒的下沿运动到下模的上端面以下第二预设长度L2；其中导向导筒低于上模的部分的内径与下模的外侧间隙适配；

所述上模和下模的分模面为台阶型，包括赋形部以外的第一平面分模面、赋形部处的第二平面分模面以及第一分模面与第二分模面之间的竖直分模面，其中第二平面分模面位高于第一平面分模面、且位于齿模一侧的齿形最大直径的下方，使得第一平面分模面、第二平面分模面以及竖直分模面形成一级阶梯式结构。

作为优选的，在本实用新型中，所述第一预设长度L1≥40mm。

作为优选的，在本实用新型中，所述第二预设长度L2≥5mm。

作为优选的，在本实用新型中，导向导筒低于上模的部分的内径与下模的外侧间隙在0.1mm～0.2mm之间。

作为优选的，在本实用新型中，导向导筒的材质为H13号钢，且壁厚为40mm～50mm。

作为优选的，在本实用新型中，所述齿模一侧的内腔包括齿模腔和凹槽，所述凹槽设置于齿模的端面与齿模腔的最大直径处之间，所述凹槽的直径大于齿模腔的最大直径，所述凹槽的深度为L3；

所述型腔一侧的内腔包括轴腔和凸台，所述凸台外凸于型腔的上基面，所述凸台的高度为L4；

所述凸台与凹槽间隙适配；所述L3＞L4。

作为优选的，在本实用新型中，所述凸台与凹槽之间的间隙在0.1mm～0.2mm之间；所述L3与L4的差值在0.3mm～0.6mm之间。

有益效果：

由以上技术方案可知，本实用新型的技术方案提供了一种无飞边齿轮锻模具，用于实现齿轮锻造的无飞边效果。

具体的，通过改变模具分型面的设计，使得容易产生飞边的位置即上下模的端面在赋型部处不再是分型面，而是采用台阶式的分型面，使得赋型部内的胚料在成型过程中横向溢出受阻，不再产生飞边。

上述方案的实现还依赖于导向导筒，一方面导向导筒实现上下模对正导向的功能，通过设计导向导筒与下模的间隙和导程，使得胚料在受压前基本完全对正，具体的按照本专利的方案，错模量可控制在0.2mm之内，避免上下模对正仅依赖于机床导轨而导致的因导轨间隙过大带来的上下模错模量过大的现象；同时导向导筒的材质综合性能好、变形量小，胚料锻造过程中可提供给上下模具足够的横向抱紧，进一步减小在锻造过程中模具错位以及飞边的可能。

本专利方案在申请人所在公司内经过实施，可以完全实现差速器直伞锥齿轮温锻精密成形无飞边锻造，取代一直以来通过增加飞边槽的阻尼适当控制飞边的大小的锻造工艺。降低单件原材料消耗3％；并且采用该方案后，消除因齿轮切边或切削飞边对精锻齿轮的金属流线造成的切断或拉伤引起的削弱成品齿轮机械强度的缺陷，为齿轮性能提供保障。同时无需使用机加工方式去除飞边，降低机加工的刀具成本，提高机加工的生产效率。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明背景技术中的一种粗锻模具的结构示意图；

图2为图1中飞边槽部分的放大示意图；

图3为本发明具体实施例中的粗锻模具的结构示意图；

图4为图3中上粗锻齿模的结构示意图；

图5为图3中上导向导通的结构示意图；

图6为图3中下粗锻型腔模的结构示意图；

图7为本发明具体实施例中的精锻模具的结构示意图；

图8为图7中上精锻型腔模的结构示意图；

图9为图7中上导向套筒的结构示意图；

图10为图7中下近端齿模的结构示意图；

图中，各附图标记的含义如下：

上粗锻齿模1、套圈2、下粗锻型腔模3、桥部4、仓部5、上导向套筒6、齿模腔7、第一凹槽8、第一凸台9、上精锻型腔模10、下精锻齿模11、第二凸台12、第二凹槽13。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

本实施例基于齿轮锻造时的飞边问题，提出了一种区别于传统的设计飞边槽的解决方案，将飞边问题直接在锻造阶段解决，无需后期加工，节省了工序和成本，同时也避免后续机加工导致的机械性能下降的问题。

如图2-10所示的无飞边齿轮锻造模具，由上模和下模形成的模腔具备使所述齿轮成型的赋形部。

其中上模的外侧设置有与之无间隙配合的导向导筒6，所述导向导筒6的下沿低于上模的端面第一预设长度L1，所述第一预设长度L1用于提供导向导筒6与下模在锻造进程中的导程，所述导程满足在胚料受压前导向导筒6的下沿运动到下模的上端面以下第二预设长度L2；其中导向导筒6低于上模的部分的内径与下模的外侧间隙适配。

所述上模和下模的分模面为台阶型，包括赋形部以外的第一平面分模面、赋形部处的第二平面分模面以及第一分模面与第二分模面之间的竖直分模面，其中第二平面分模面位高于第一平面分模面、且位于齿模一侧的齿形最大直径的下方，使得第一平面分模面、第二平面分模面以及竖直分模面形成一级阶梯式结构。

具体的，如图2-6所示，为粗锻模具，上模为上粗锻齿模1，上模通过台阶结构适配上导向套筒6，下模为下粗锻型腔模3。上模腔中具有直伞锥齿轮轮齿的型腔，下模腔中具有直伞锥齿轮轴的型腔，上下模共同提供直伞锥齿轮的赋型部。

导向套筒6的上侧外沿设置有轴肩，用于与模具整体其他结构固定形成一个整体。本实施例中，导向套筒6提供其下沿低于上模的端面第一预设长度L1为46mm的有效导程，并且上述有效导程还满足在胚料受压前导向导筒6的下沿运动到下模的上端面以下第二预设长度L2≥5mm，并且由于导向导筒6低于上模的部分的内径与下模的外侧间隙在0.1mm～0.2mm之间，该间隙使得导向导筒6能够顺利与下模相对滑动，但间隙余量较小，使得在L2的进程阶段，导向导筒6逐步与下模对正，到达第二预设长度L2后，导向套筒与下模完全对正，同时使得上模与下模也完全对正。

为了使得导向导筒6能够提供足够的类似箍筋的作用，导向导筒6的材质和厚度选择应足够，选择综合性能较好、不易变形的H13号钢，且壁厚为40mm～50mm之间，具体在本实施例中，壁厚为45mm。

本实施例的另一个控制飞边的重要手段是在于分型面的设计。从赋型部包括上粗锻齿模1一侧和下粗锻型腔模3一侧。所述上粗锻齿模1一侧的内腔包括齿模腔7和第一凹槽8，所述第一凹槽8设置于上粗锻齿模1的端面与齿模腔7的最大直径处之间，对于伞齿轮而言，粗锻时齿轮直径上小下大；所述第一凹槽8的直径为100.4mm，公差+0.05mm-+0.02mm，略大于齿模腔的最大直径100mm，能够使得原先在齿模腔的最大直径处易出现的飞边转化为轮齿下方的实体部分。相应的，所述下粗锻型腔模3一侧的内腔包括轴腔和第一凸台9，所述第一凸台9外凸于型腔的上基面即下模的上端面。

本实施例中，第一凸台9的外径为100.4mm，公差为负值，第一凹槽8的外径为100.4mm，公差为正值，因此所述凸台与凹槽间隙适配，间隙范围图中实施例为0.12～0.18之间，该间隙使得第一凸台9和第一凹槽8能够相互配合不至干涉，同时又未设置过大从而确保该处的胚料受力均匀，边缘平整，避免翘曲。

所述凹槽的深度为L3为6mm，所述凸台的高度为L4为5.5mm，所述L3＞L4，差值为0.5mm，使得赋型部处的结构不会压坏。

通过上述结构形成的分模面为台阶型，包括赋形部以外的第一平面分模面、赋形部处的第二平面分模面以及第一分模面与第二分模面之间的竖直分模面。第一平面分模面在上模处为上模的下端面，在下模处为下模的上端面。第二平面分模面在上模处位于第一凹槽8中，高于第一平面分模面、且位于齿模一侧的齿形最大直径的下方，第二平面分模面在下模处即为第一凸台9的上端面。而竖直分模面则为第一平面分模面和第二平面分模面之间的连接面，在结构中即为第一凸台9的外圆周面以及与该处对应的第一凹槽8中的部分内圆周面。由此，第一平面分模面、第二平面分模面以及竖直分模面形成一级阶梯式结构。

如图7-图10所示，为精锻模具，精锻模具与粗锻模具不同之处在于其上模为上精锻型腔模10、下模为下精锻齿模11，但导向套筒6基本与粗锻模具中类似，精锻模具中导向套筒6与上精锻型腔模10无间隙配合。上精锻型腔模10一侧的内腔包括轴腔和第二凸台13，下精锻齿模11一侧的内腔包括齿模腔7和第二凹槽13。

精锻模具中相关的设计理念与粗锻模具一致，具体结构不再赘述。精锻模具的效果也同样无飞边现象。

由此，通过两级锻造成型的齿轮，无飞边，精度高，且力学性能强。相比传统的锻造方式，原料消耗低，工序减少，效率提高，原料和刀具成本降低。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.无飞边齿轮锻造模具，其特征在于：由上模和下模形成的模腔具备使所述齿轮成型的赋形部；

其中上模的外侧设置有与之无间隙配合的导向导筒，所述导向导筒的下沿低于上模的端面第一预设长度L1，所述第一预设长度L1用于提供导向导筒与下模在锻造进程中的导程，所述导程满足在胚料受压前导向导筒的下沿运动到下模的上端面以下第二预设长度L2；其中导向导筒低于上模的部分的内径与下模的外侧间隙适配；

所述上模和下模的分模面为台阶型，包括赋形部以外的第一平面分模面、赋形部处的第二平面分模面以及第一分模面与第二分模面之间的竖直分模面，其中第二平面分模面位高于第一平面分模面、且位于齿模一侧的齿形最大直径的下方，使得第一平面分模面、第二平面分模面以及竖直分模面形成一级阶梯式结构。

2.根据权利要求1所述的无飞边齿轮锻造模具，其特征在于：所述第一预设长度L1≥40mm。

3.根据权利要求2所述的无飞边齿轮锻造模具，其特征在于：所述第二预设长度L2≥5mm。

4.根据权利要求3所述的无飞边齿轮锻造模具，其特征在于：导向导筒低于上模的部分的内径与下模的外侧间隙在0.1mm～0.2mm之间。

5.根据权利要求3所述的无飞边齿轮锻造模具，其特征在于：导向导筒的材质为H13号钢，且壁厚为40mm～50mm。

6.根据权利要求1所述的无飞边齿轮锻造模具，其特征在于：所述齿模一侧的内腔包括齿模腔和凹槽，所述凹槽设置于齿模的端面与齿模腔的最大直径处之间，所述凹槽的直径大于齿模腔的最大直径，所述凹槽的深度为L3；

型腔模一侧的内腔包括轴腔和凸台，所述凸台外凸于型腔模的上基面，所述凸台的高度为L4；

所述凸台与凹槽间隙适配；所述L3＞L4。

7.根据权利要求6所述的无飞边齿轮锻造模具，其特征在于：所述凸台与凹槽之间的间隙在0.1mm～0.2mm之间；所述L3与L4的差值在0.3mm～0.6mm之间。

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