小模数直齿圆柱齿轮快速精锻成型与模具(修改).doc

小模数直齿圆柱齿轮快速精锻成型与模具
李林鑫任小鸿
(四川化工职业技术学院四川泸州646005)
摘要：小模数直齿圆柱齿轮由传统加工改为快速精锻成型，具有生产效率高，产品质量好且稳定，细化晶粒等特点，同时也对精锻成型模具进行了介绍。对类似产品提供理论与实际依据。
关键词:小模数齿轮快速精锻模具

1引言
传统齿轮的加工一般是以机加工和普通锻造为主，但是随着齿轮使用要求的提高以及机加工行业的发展，现有的技术不论从精度还是效率上来讲都已渐渐不能满足齿轮加工的需求，在此本文结合生产实际，论述以精密锻造的方式加工齿轮。对于精密锻造，一方面可以大大提高生产效率，另一方面能成型出高质量的产品，且降低了产品毛坯的消耗。两方面都能使产品成本降低，提高了产品的竞争力。
2快速精锻工艺
2.1对图示产品进行了工艺分析
齿轮材料一般用40Cr，42CrMo，20CrMo、45Mn等，本文中产品是以20CrMo为材料加工，如图1，齿轮成品要求硬度为HRC40—45，模数为1，齿数20，压力角20°，屈服强度为880MPa，延伸率为13%端面收缩率55%冲击韧性为1000KJ。

图1齿轮
现在一般厂家使用的机加工和普通锻造的加工方式，这样的加工方式下一个齿轮的制造周期较长（大概为三十个小时），并且齿轮还常常还存在轮齿歪斜，不对中等误差。如果采用精密锻造的方式一方面可以减少的机加工的时间，另一方面能以锻模的精度来间接保证齿轮的精度，制造出的产品周期短质量高。
2.2工艺路线
精密锻造方式加工齿轮的工艺路线一般采是下料→退火→滚光、酸洗→磷化、皂化（预锻模具模具表面）→预锻→精锻，在本产品的加工时为了更好的保证产品的表面质量，提高模具使用次数，对镦粗的预锻毛坯表面也进行了磷、皂化处理，这样能提高润滑剂的润滑质量，减小金属变形过程中的局部应力。本产品生产工艺流程为下料→退火→外圆磨削→磷化、皂化→预锻→磷化、皂化→精锻，这样可以有效的提高磷化模厚度，改善润滑油的分布，改善润滑效果，使生产过程更易于控制，加工的可复制性好，提高了产品质量。
2.2.2齿轮毛坯的退火
本产品的退火处理采用中频感应加热，产品温度升高速度快，减少了氧化层厚度，还可以在炉内通入惰性气体，更好的降低氧化概率。也可以是用含碳燃料加热齿轮，燃烧后的还原性气体也能有效降低氧化的可能性。本产品材料为20CrMo，齿坯采用等温退火，在高温炉加热到945℃左右保温四到五小时，再通风状态下空冷至660℃左右，然后送进等温炉保持660℃温度五至六小时，再空冷至室温。退火后组织为铁素体和珠光体，晶粒度五到八级，硬度160~210布氏硬度。
2.2.3涂石墨
涂石墨主要是为了减小摩擦提高模具使用次数，降低能耗，而且又能降低对环境的污染，改善工人工作环境。本产品采用石墨润滑配方为水基石墨，当遇热时水分蒸发，降低温度，在工作表面留下失水后的固体薄膜，起到润滑效果。石墨润滑配方为用0.140mm鳞片石墨40％+、土状石墨60％、水定量、粘土2％配置，混制时间不少于6h。这种配方比一般配方而言降低了涂料开裂的可能性，提高了石墨涂料质量。并且低价材料比例增加从而降低了成本。经此处理后模具寿命得到有效提高，其方法略。
2.3.1毛坯下料方式
毛坯的体积或者重量是能否保证精锻齿轮最终产品质量的一个重要因素，普通下料方式是以长度为基准，但是由于圆钢的直径会存在误差，所以这样下料误差比较大，会使齿轮质量降低。比较先进的方法是用计算机与电子秤结合，利用计算机算出不同外径的圆钢下料的长度，这样能比较准确的保证所下料的体积，但是相应的成本会有所增加，综合比较，我们采用的是电子秤来保证毛坯重量。
2.3.2预锻形状与尺寸
齿轮在精锻之前需要预锻以完成大体形状，使齿坯能够在精锻模具中顺利成形，预锻毛坯形状对后续加工影响比较大，外径太小不易锻满，太大又容易产生毛刺，并且降低模具寿命。从保证精锻加工的可靠性。
(图有问题，差总长)

2.4齿轮质量
与一般生产方式相比较，使用精锻工艺后，加工时间减少，生产效率相对提高到了1.9倍。
精锻齿轮产品比一般齿轮，金属纤维更加连续，分布更合理，机械强度显著提高，耐磨性也有所增加，另外组织也更致密，更均匀，减小了产生裂纹和变形的可能性。
3快速精锻模具设计
3.1精锻模具总装结构

1、上凸件2、上模座3、上垫板4、冲头5、上模套6、导套
7、毛坯8、上压板9、下压板10、凹模11、导柱12、下模套
13、衬板14、下垫板15、模芯16、顶件器17、下模座18、下顶杆
19、下凹件
图3精锻模具
图3所示为精锻模具总装图，工作零件为冲头4和模芯15，如图所示经过预锻的毛坯7加热后方向向下放入模芯15中，合模时冲头4将毛坯7压入模具经过导向段逐渐变形直