大模数高厚度直齿圆柱齿轮热冷复合精锻成形方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102489978A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102489978A(43)申请公布日2012.06.13(21)申请号201110395743.X(22)申请日2011.12.04(71)申请人北京机电研究所地址100083北京市海淀区学清路18号申请人机科发展科技股份有限公司(72)发明人边翊钟志平(51)Int.Cl.B23P15/14(2006.01)B21J5/02(2006.01)B21C23/14(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称大模数高厚度直齿圆柱齿轮热冷复合精锻成形方法(57)摘要本发明提供了一种适用于大模数高厚度直齿圆柱齿轮的热冷复合精锻成形方法，属于金属塑性加工技术领域。本发明采用下料→加热后镦粗→热模锻→退火中间处理→冷正挤压→加工中心孔→退火中间处理→冷精整的热冷复合精锻成形工艺，在三个成形工序中合理的分配变形量，利用热模锻工序成形出一定的齿形后，采用冷正挤压工艺进一步成形出完整齿形，利用径向与轴向材料流动形成较好的表面质量；加工中心孔工序能够有效的降低闭式冷精整时的应力集中现象，提高模具寿命；冷精整工序可以进一步提高齿面精度的同时，消除冷挤压工序中产生的齿轮断面填充不饱满的缺陷，最终锻件的齿形面可以直接达到滚齿、铣齿的精度。CN1024897ACN102489978A权利要求书1/1页1.大模数高厚度直齿圆柱齿轮热冷复合精锻成形方法，其特征是：采用热锻－冷正挤压－冷精整相结合的热冷复合精锻成形工艺，其工艺过程为下料、加热后镦粗、热模锻、退火中间处理、冷正挤压、加工中心孔、退火中间处理、冷精整。2.如权利要求1所述的大模数高厚度直齿圆柱齿轮热冷复合精锻成形方法，其特征是：所述的热模锻工序，其模具齿形为近似最终齿形的上半部分齿形，即近似于齿顶圆到分度圆部分的齿形。3.如权利要求1所述的大模数高厚度直齿圆柱齿轮热冷复合精锻成形方法，其特征是：所述的冷正挤压工序，其模具齿形为最终齿形向分度圆方向缩进一定数值所得的齿形，缩进的数值是以保证冷正挤压后锻件能够放入冷精整工序的模具和预留出下一工序的精整量为选取原则。4.如权利要求1所述的大模数高厚度直齿圆柱齿轮热冷复合精锻成形方法，其特征是：所述的加工中心孔，是指在冷精整工序前，在冷正挤压得到的锻件中心加工出一定直径的通孔。2CN102489978A说明书1/3页大模数高厚度直齿圆柱齿轮热冷复合精锻成形方法技术领域[0001]本发明涉及一种复合精锻成形方法，尤其是大模数高厚度直齿圆柱齿轮热冷复合精锻成形方法，属于金属塑性加工技术领域。背景技术[0002]直齿圆柱齿轮是汽车、航天航空、机械等行业中应用极为广泛的重要传动零件，其形状复杂，材料、尺寸精度、表面质量、机械性能都有较高要求。为了提高材料利用率与齿轮零件的机械性能，现在国内均采用锻造的方法生产齿轮锻件，再机加工为齿轮零件。小规格的直齿圆柱齿轮，目前国内部分厂家已实现冷精锻工艺生产，齿形面可实现少或无需机加工。采用冷精锻工艺生产小规格直齿圆柱齿轮，目前有两种主要方法：一是闭塞锻造方法，二是冷正挤压方法。方法一解决了精锻直齿圆柱齿轮的齿形型腔角隅处充填困难的难题，闭塞模锻液压模架的应用，目前已能够成功地实现模数3以下、高径比1以内的小规格直齿圆柱齿轮的精锻生产，但闭塞模锻液压模架造价较高，并且仍需较大的成形力使得金属充满型腔，从而导致工作载荷的增加，精锻模芯寿命降低，生产成本增加。方法二是用上模将软化退火并润滑处理后的棒料直接推挤过一定形状的凹模工作带，使金属产生轴向与径向流动来获得齿形锻件，此方法优点是有效的减少了成形力，但是锻件下端会出现齿形填充不饱满的情况，需预留出机加工量，而且因金属材料流动的规律，当锻件高径比大于1时，会产生从上到下的内倾锥度，即锻件下端外径小于上端外径，此方法更利于小高径比、形状扁平的直齿圆柱齿轮锻件的成形，高径比较大的齿轮不适于用此方法。大规格的直齿圆柱齿轮，尤其是大模数与高厚度的直齿圆柱齿轮，行业内大批量生产的方法仍旧是热锻制成齿坯锻件，再采用机加工的方法精加工齿形面成为齿轮成品零件。虽然热锻设备投资较低、模具简单，但材料利用率低、生产效率低、能耗高等缺点无法克服，另外因为热锻时材料加热温度较高，锻件表面氧化皮等缺陷明显，需预留出较大加工余量，而且为了锻件齿形填充饱满、降低成形力、提高模具寿命等目的，往往需要提高坯料的始锻温度，较高的加热时间与温度会使锻件表面脱碳层加深，影响最终零件的性能。近年来也有企业和研究机构开始采用热锻加闭式冷精整的复合成形方法试制大规格的直齿圆柱齿轮，但大规格直齿圆柱齿轮的冷精整工序需较大的成形力，工作载荷的增加会使冷精整模芯寿命降低，生