一种齿轮轴向滚轧变齿厚模具.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107626863A(43)申请公布日2018.01.26(21)申请号201710857277.X(22)申请日2017.09.21(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人罗远新马自勇彭波王勇勤(51)Int.Cl.B21H5/02(2006.01)B21B27/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种齿轮轴向滚轧变齿厚模具(57)摘要本发明涉及一种齿轮轴向滚轧变齿厚模具，主要消除常规模具导致的齿面痕迹和齿坯金属难以流动等问题。该模具结构包括：一个切入段(100)，该部分齿高线性增大、而压力角逐渐减小，用于在齿坯上滚压出齿槽和包络出齿廓；一个临靠切入段(100)的校准段(200)，该校准段的齿全高和压力角均不发生变化，主要是对已成形齿廓进行精整以得到精确的齿形；另一个是与校准段(200)相邻的退出段(300)，该退出部分的齿高和齿厚逐渐减小，以避免轧轮轮齿脱离齿坯时划伤齿面。本发明不但能消除齿面划痕，而且也能使齿坯金属更易流向成形齿的顶部，降低径向成形力和主轴挠度变形，进而减小齿向偏差。CN107626863ACN107626863A权利要求书1/1页1.一种齿轮轴向滚轧变齿厚模具，其特征是：一个切入段(100)，其齿高线性增大、而压力角逐渐减小，用于在齿坯上滚压出齿槽和包络出齿廓；一个临靠切入段(100)的校准段(200)，该校准段的齿全高和压力角均不发生变化，主要是对已成形齿廓进行精整以得到精确的齿形；另一个是与校准段(200)相邻的退出段(300)，该退出部分的齿高和齿厚逐渐减小，以避免轧轮轮齿脱离齿坯时划伤齿面。2.根据要求1设计的模具，其特点为：所述切入段(100)的锥角设定范围为3°～9°，齿廓的压力角由a-a截面的30°～35°逐渐减小到b-b截面的α(压力角修正值)，同时变位系数也由a-a截面的-0.3增大到b-b截面的1.0。3.根据要求1设计的模具，其特点为：所述校准段(200)的齿廓变位系数为1.0，压力角为修正值α，而齿全高按下式进行确定：式中，m为模数；z1为模具的齿数；h*为齿顶高系数，此处h*＝1.25；xi为变位系数；Δy为齿顶高降低系数；r0为齿坯初始半径；a为轴向滚轧成形的中心距；hi为成形齿高的增长量，由等体积原理求得。4.根据要求1设计的模具，其特点为：所述退出段(300)的齿廓变位系数由c-c截面的1.0线性减小至d-d截面的0.5，压力角为修正值α。2CN107626863A说明书1/3页一种齿轮轴向滚轧变齿厚模具技术领域[0001]本发明属于齿轮成形的技术领域，涉及一种齿轮轴向滚轧成形模具，该滚轧模具用于制造传动系统中的齿轮。背景技术[0002]滚轧成形是一种先进的齿轮近净成形工艺，它结合了金属锻造和轧制成形的优势。该工艺具有渐进成形的特点，所需成形力相对较小，而且一对轧轮可轧制模数相同、齿数和变位系数不同的齿轮，具有一定的柔性制造能力。[0003]模具是滚轧设备中最重要的部件之一，其形状复杂、制造困难、力学性能要求高；且它的制造精度和力学性能直接影响了被成形工件的参数和质量。现在无论是花键轴向滚轧，还是齿轮轴向滚轧，其模具都是在标准齿轮一端切削一定锥度而制成，如图1所示。该类模具存在两个缺陷：一个是成形过程中金属难以流动。滚轧成形过程中的齿坯金属流动如图2所示，在第i个滚轧周期中，齿坯主要发生径向变形，且①处的金属流动至②处的阻碍作用很大，进而导致径向轧制力和成形齿轮齿向偏差的增大。另一个缺陷是成形的齿面存在一定倾角的划痕，如图3所示。这两个缺陷难以利用工艺参数调整来消除，只能通过轧轮结构的设计来克服，因此，先前的常规轧轮结构不适用于高质量齿轮滚轧成形。发明内容[0004]本发明旨在消除在常规滚轧模具中发现的前述缺陷。因此，本发明提供一种用于齿轮滚轧成形的变齿厚模具，这种滚轧模具可以在消除成形齿面划痕的同时，减小齿坯金属的流动难度，进而降低径向成形力和齿向偏差，并且增强滚轧模具的耐用性。[0005]本发明是这样实现的：本发明所提出的齿轮轴向滚轧变齿厚模具的结构如图4所示。该模具具有：一个切入段100，包括齿高线性增大、而压力角逐渐减小的轮齿，用于在齿坯上滚压出齿槽和包络出齿廓；一个临靠切入段100的校准段200，该校准段的齿全高和压力角均不发生变化，主要是对已成形齿廓进行精整以得到精确的齿形；另一个是与校准段200相邻的退出段300，该退出部分的齿高和齿厚逐渐减小，以避免轧轮轮齿脱离齿坯时划伤齿面。[0006]如前所述用于齿轮制造的轴向滚轧变齿厚模具，其中所述切入段100的锥角设定范围为3°～9°，齿廓的压力角由a-a截面的30