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(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CN106914507A(43)申请公布日2017.07.04(21)申请号201710265580.0(22)申请日2017.04.21(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人李纬民刘秀侠秦越温瑞洁(74)专利代理机构秦皇岛一诚知识产权事务所(普通合伙)13116代理人崔凤英(51)Int.Cl.B21C25/02(2006.01)B21C23/14(2006.01)B21C29/00(2006.01)B21K1/30(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种大型齿轮局部感应加热挤压成形方法(57)摘要一种大型齿轮局部感应加热挤压成型方法,其主要步骤是:制坯时坯料横截面积等于齿轮横截面积的1.005-1.01倍;上料时放在坯料顶件器上的坯料顶面高于或等于感应线圈顶面;坯料加热深度为齿高的1.5-1.8倍;挤压时与凹模内凸区接触的坯料被挤入凹模外凹区,形成齿轮和齿形;最后再经热处理和精加工。本发明的模具主要包括:下模座、凹模、压头、导套、上模座、压头固定件、导柱、顶件器、顶出杆、感应加热线圈及控制系统。本发明可以使大型齿轮锻造时的成形力降低85-90%,实现大型齿轮齿形的近净成形,为大齿轮的生产提供一个更经济、更有效的生产方法。CN106914507ACN106914507A权利要求书1/1页1.一种大型齿轮局部感应加热挤压成形方法,其特征在于:(1)制坯:根据齿轮零件尺寸确定坯料的大小,坯料形状为圆柱体或者与齿轮结构相似的圆环,坯料横截面积等于齿轮横截面积的1.005-1.01倍,坯料高度与齿轮零件高度相等,坯料外表面须粗加工,坯料下表面设置与顶件器上表面相配合的定位结构;(2)上料:成形设备的顶出机构将顶件器推出至其顶面高于或等于感应加热线圈顶面的位置,将坯料放在顶件器上,并通过顶件器上表面与坯料下表面上设置的定位结构精准定位;(3)加热:成形设备的顶出机构下降,坯料随之下移至感应加热线圈之间,通过控制系统向加热线圈通电对坯料进行加热,使坯料圆柱面表层温度达到相应材料的始锻温度,坯料加热层深度为齿轮齿高的1.5-1.8倍;(4)挤压:在通用或专用液压机上对坯料进行挤压操作,在顶出力保持作用的条件下,通过压头将坯料压入凹模直至顶件器下表面与下模座上表面接触,成形设备的控制系统须使顶件器与压头同步运动,在此过程中,与凹模“内凸”区接触的坯料部分被挤入凹模“外凹”区,形成齿轮齿形,挤压过程中,除了表面加热层以外,坯料中的大部分区域温度较低而不产生任何塑性变形;(5)热处理及精加工:根据齿轮的使用要求,对齿轮进行齿形表面必要的热处理及精加工以满足其设计需求。2.权利要求1的大型齿轮局部感应加热挤压成形方法所用模具,其特征在于:凹模安装在下模座上,凹模在轴向分为“引入段”、“成形段”与“整形段”三部分,凹模的最上部为引入段,中间部分为成形段,下部为整形段,引入段上端开口大于下端开口,与成形段之间呈大圆弧光滑过度,引入段与成形段的交界是坯料外表面与凹模内表面的交界,成形段内表面与整形段亦采用大圆弧过度,且设有和齿轮齿形对应的凹槽,成形段凹槽由上至下尺寸逐渐接近整形段齿槽的尺寸,成形段凹模横截面上,以坯料原始外径所处的位置将凹模分为“内凸”区与“外凹”区,凹模整形段是母线为直线的柱体,其截面形状尺寸除了与所要制作的齿轮零件相对应以外,还留有适度的精加工余量,在凹模整形段内设有与其截面形状尺寸相对应的柱形顶件器,顶件器下端与顶出杆上端相连,顶件器上端面设置定位结构,顶出杆与成形设备的顶出机构相连,在凹模顶部设有内径大于坯料外径的感应加热线圈,其与控制系统相连,该控制系统采用工频电磁感应局部加热,所述压头为圆盘形,其周边的外形及尺寸与成形后齿轮的外形及尺寸相同,其下表面有一个深度不小于5mm的凹坑,凹坑的径向尺寸比坯料的非加热区小3-5mm,该压头与压头固定件下端固定连接,压头固定件上端与上模座固定连接。2CN106914507A说明书1/4页一种大型齿轮局部感应加热挤压成形方法技术领域:[0001]本发明涉及一种材料加工方法,特别是用于大齿轮的塑性成形方法。背景技术:[0002]齿轮是机械传动中应用最为广泛的基础零部件之一,各国齿轮的年需求量均十分浩大,齿轮制造技术对于齿轮质量及其成本均有极大的影响。[0003]齿轮制造,最关键的技术是其齿形加工。齿形加工方法很多,按加工过程中有无切削,可分为无切削加工和有切削加工两大类。[0004]无切削加工法加工齿形,也叫塑性成形法,包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、精冲、粉末冶金等工艺。无切削加工具有生产率高,材料消耗少、成本低等一系列的优点,目前已推