一种角隅易充满的直/斜齿柱形齿轮精密成形方法及模具.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CN105436390A(43)申请公布日2016.03.30(21)申请号201510742750.0(22)申请日2015.11.03(71)申请人南昌大学地址330031江西省南昌市红谷滩新区学府大道999号(72)发明人张如华龙启博陈家叶亚彬徐强郭开元(74)专利代理机构南昌新天下专利商标代理有限公司36115代理人施秀瑾(51)Int.Cl.B21K1/30(2006.01)B21J13/02(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图7页(54)发明名称一种角隅易充满的直/斜齿柱形齿轮精密成形方法及模具(57)摘要一种角隅易充满的直/斜齿柱形齿轮精密成形方法及模具，在闭式模锻镦压阶段，圆柱坯料被镦压成下角隅欠规整的中间工序件；中间工序件临近下角隅预留了相对齿廓凸起的体积；在顶出阶段，下凸模上行，利用凹模的侧壁锥面作用，使中间工序件欠规整的下角隅再次发生变形，将凸起体积向下角隅转移，完成下角隅成形。凹模结构为，用底面轮廓较轮齿齿顶轮廓增大的锥面将各个下角隅临近部位凹模腔扩大，使相应部位柱状模腔变为上小下大的棱台状模腔，齿根及远离下角隅部分依然保持柱状模腔。本发明解决了传统柱形齿轮精密成形存在的轮齿角隅填充欠饱满，成形力大，模具结构复杂而服役条件恶劣，模具寿命不高，对设备动作要求复杂等一系列问题。CN105436390ACN105436390A权利要求书1/1页1.一种角隅易充满的直/斜齿柱形齿轮精密成形方法，其特征是在闭式模锻镦压阶段，圆柱坯料(2)被镦压成下角隅欠规整的中间工序件(3)；中间工序件(3)以凸起的形式预留了所需体积(4)，凸起体积(4)临近下角隅，相对齿廓凸起，而下角隅呈欠充满状态；在顶出阶段，下凸模(10)上行，利用凹模(11)的扩腔侧壁锥面作用，使中间工序件(3)欠规整的下角隅再次发生变形，将凸起体积(4)向下角隅转移，完成下角隅成形，得到齿轮精锻件(1)。2.权利要求1所述的角隅易充满的直/斜齿柱形齿轮精密成形方法的模具，包括上凸模、下凸模、凹模，其特征是所述凹模(11)具有如下结构：其模腔下角隅临近部位为倾斜状态，用底面轮廓较轮齿齿顶轮廓增大的锥面将各个下角隅临近部位凹模腔扩大，使相应部位柱状模腔变为上小下大的棱台状模腔，齿根及远离下角隅部分依然保持柱状模腔；扩腔空间(12)体积由以下几何参数确定：1)齿宽方向扩腔范围b取值范围为B/3～B/2，B为齿宽；2)扩腔斜角α取值范围为5°～15°，若扩腔后相邻齿廓之间的距离t＜0.5mm，则齿厚方向扩腔斜角α取值相对齿高方向稍小；3)齿高方向扩腔范围h取值范围为H/4～H/3，H为齿高。2CN105436390A说明书1/10页一种角隅易充满的直/斜齿柱形齿轮精密成形方法及模具技术领域[0001]本发明属于金属塑性成形工艺技术领域，主要应用于机械零件制造，涉及齿轮轮齿精密成形方法及其模具，特别适用于齿埂截面形状处处相等的直齿或斜齿柱形(圆柱或非圆柱，以下主要以圆柱齿轮为例)齿轮精密成形。技术背景[0002]柱形齿轮(以下简称齿轮)主要用于同一平面内传递力和运动，在各类机械装置中获得广泛应用。典型齿轮一般由轮毂、轮辐和带齿的轮缘构成。按齿线形状区分，有直齿轮、斜齿轮、人字齿轮等。[0003]齿轮的传统制造过程是，先经过锻造或铸造得到齿槽填满余块，形状简化的轮坯，然后经切削加工(如插削、铣削、磨削等)去除余块与余量，得到轮齿。为便于切削加工和得到较好的综合性能以及较高的硬度，制造过程中还需要若干次热处理工艺配合。[0004]经过锻造得到的齿轮承载能力较强，是齿轮制造的主流。传统主流方法存在若干缺点：其一是锻造组织流线被切断，降低了轮齿的力学性能；其二是切削加工占用设备数量及耗费工时多，工件周转次数多，生产周期(流程)长，效率低；其三是材料利用率低，能耗高，制造成本高。[0005]齿轮精密成形或称齿轮精锻，就是通过精密锻造直接获得齿面不需或仅需少许精加工即可使用的完整轮齿(以下对“齿轮精密成形”与“轮齿精密成形”不加区分)。实现齿轮精密成形，可望克服传统主流方法存在的缺点，即不仅可大量减少粗切削加工设备及所耗费的工时，减少工件周转次数，缩短生产周期(或流程)，提高生产效率；还可明显降低材料消耗和能源消耗，降低制造成本；更为重要的是，这样的轮齿保留并可望使锻造组织流线合理分布，可以极大限度地提高轮齿的承载能力，满足现代制造业对高性能齿轮的迫切需要。可以推论，一些场合可采用稍小模数的精锻齿轮替代较大模数的切削加工齿轮，从而，实现机械装置轻量化；也可以说，采用不缩小模数的精锻齿轮，可明显提高机械装置的承载能力和安全系数、使用寿命。可见，开发齿轮精密成形存在着积极而宽广的技术经济前景。