一种齿轮轴的精锻成形模具及成形方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102527900A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102527900A(43)申请公布日2012.07.04(21)申请号201210034374.6(22)申请日2012.02.15(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人张明杰李付国(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人慕安荣(51)Int.Cl.B21J13/02(2006.01)B21K1/06(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书66页页附图附图22页(54)发明名称一种齿轮轴的精锻成形模具及成形方法(57)摘要一种齿轮轴的精锻成形模具及成形方法。外齿轮成形模具由四个外形相同的分模组成，并且各分模的内表面为齿状的1/4圆弧面，各分模的侧表面为45°的斜面，将四个分模拼合为内表面有齿的外齿轮成形模具。外齿轮成形模具的各分模的内表面均分为预成形段和整形段两部分。芯模分为拔模段、成形段和固定段，并且成形段位于芯模的中间部分，用于成形渐开线内花键。本发明利用齿轮轴的精锻成形模具，采用旋转锻造成形方法，通过控制夹头的旋转速度，加工出强度和耐磨性能较高的齿轮轴，并且齿轮轴直径和轴长适用范围大，成形过程中模具所承受的变形抗力较小，对设备吨位要求低。CN102579ACN102527900A权利要求书1/2页1.一种齿轮轴的精锻成形模具，包括轴成形模具、外齿轮成形模具和芯模，其特征在于，所述的外齿轮成形模具由四个外形相同的分模组成，并且各分模的内表面为齿状的1/4圆弧面，各分模的侧表面为45°的斜面，将四个分模拼合为内表面有齿的外齿轮成形模具；所述的外齿轮成形模具的各分模的内表面均分为预成形段和整形段两部分，分模整形段的长度取棒料待成形区域直径的70～95％，预成形段的长度取棒料待成形区域直径的40～60％；各分模内表面上齿拔模斜面的拔模角均取2°；所述外齿轮成形模具的预成形段的锥角为3.1°；所述外齿轮成形模具的整形段与预成形段的齿数均与待加工齿轮轴的齿数相同；所述外齿轮成形模具的整形段的模数与待加工齿轮轴的模数相同，所述外齿轮成形模具预成形段的模数依据棒料直径÷(齿数-2.5)确定；所述芯模分为拔模段、成形段和固定段；成形段位于芯模的中间部分，用于成形渐开线内花键；所述成形段外圆表面齿的齿数和模数与齿轮轴端面渐开线内花键的齿数和模数相同；所述芯模成形段的齿根圆和固定段外圆为光滑过渡的圆锥体，并且该圆锥体外圆表面与芯模的中心线之间的夹角为3°。2.一种利用权利要求1所述齿轮轴的精锻成形模具成形齿轮轴的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，加热棒料；将棒料放入加热炉中，将加热炉升温至920℃后保温20min；将加热后的棒料夹装在径向精锻机的夹头上；步骤2，粗锻齿轮轴的长轴端和外齿轮端的短轴段；在径向精锻机上安装第一次缩径用轴成形模具，对齿轮轴的长轴端和外齿轮端的短轴段进行第一次缩径；粗锻过程中夹头的送进速度为50mm/min，夹头的转速为13.89r/min，每分钟打击200次；粗锻的具体过程是：I成形长轴端；在径向精锻机上安装第一次缩径用轴成形模具，对齿轮轴的长轴端进行第一次缩径；通过精锻机的夹头将棒料送入锻模内，并由径向精锻机对该棒料进行锤打，直到完成设定的锻造长度；II成形外齿轮端的短轴段；利用第一次缩径用轴成形模具对外齿轮端的短轴段进行第一次缩径；通过精锻机的夹头将棒料送入锻模内，由径向精锻机对该棒料进行锤打，直到完成设定的锻造长度；III再次成形外齿轮端的短轴段，在径向精锻机上安装第二次缩径用轴成形模具，对齿轮轴的外齿轮端的短轴段进行第二次缩径；通过精锻机的夹头将棒料送入锻模内，由径向精锻机对该棒料进行锤打，直到完成设定的锻造长度；得到粗锻后的短轴段；V再次成形长轴端；通过第二次缩径用轴成形模具再次成形长轴端；通过夹头将棒料送入锻模内，由径向精锻机对该棒料进行锤打，直到完成设定的锻造长度；得到粗锻后的长轴端；步骤3，成形长轴端的渐开线内花键；成形过程是：I在长轴端端面的中心处镗锥形盲孔；该盲孔与棒料同轴；II将芯模插入所述盲孔中，与棒料一同在加热炉中升温至920℃，保温20min；同时在径向精锻机上安装成形渐开线内花键用轴成形模具；取出加热后的棒料并将该棒料夹装到径向精锻机上；III成形长轴端的渐开线内花键时从该长轴端端面开始锻起；通过夹头将棒料送入锻2CN102527900A权利要求书2/2页模内，由径向精锻机对该棒料进行锤打，直到完成设定的锻造长度；锻造过程中，夹头的送进速度为20mm/min，夹头转速为13.89r/min，每分钟打击200次；得到长轴端的渐开线内花键；步骤4，精锻长轴端和外齿轮端的短轴段；将棒料空冷至室温；锻造过