專利名稱：用于微型雙齒輪精密復(fù)合成形的微型模具裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型雙齒輪的塑性成形模具裝置。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)械電子工業(yè)的迅速發(fā)展以及精密儀器和設(shè)備的微型化，對(duì)微型零件(微米量級(jí))的需求越來越大，特別是用于傳動(dòng)的微型齒輪零件需求更是迫切。零件尺寸的微小化給零件的加工帶來很大難度，而零件的裝配尤為困難。這就需要發(fā)展一種低成本、高質(zhì)量、高精度以及能夠批量生產(chǎn)的成形工藝方法，傳統(tǒng)的精細(xì)加工技術(shù)已很難滿足這些要求，微塑性成形技術(shù)正是在這一背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來的。微塑性成形技術(shù)可以用于多種材料的加工，并且所成形的零件具有強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。公開號(hào)是CN1554499A、名稱是《用于微型零件精密成形的微型浮動(dòng)模具裝置》的發(fā)明專利公開一種微型零件的微塑性成形裝置，但該裝置只能成形單一的零件，而不能把如圖1所示的雙齒輪進(jìn)行整體的塑性成形，使用該裝置制造雙齒輪，還需要增加裝配等工序，工藝繁瑣，雙齒輪的加工成本也比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于微型雙齒輪精密復(fù)合成形的微型模具裝置，以克服采用已有的裝置制造雙齒輪工藝繁瑣、雙齒輪的加工成本比較高的缺點(diǎn)。它包含模座1、頂柱2、彈簧3、滑塊4、凹模6、凸模16、沖頭導(dǎo)套9、沖頭11、限位環(huán)12、電加熱圈18和頂出桿20，模座1的中心處開有上大下小的臺(tái)階形通孔1-1，臺(tái)階形通孔1-1的下端開有螺紋孔1-1-1，頂出桿20的上端旋合在螺紋孔1-1-1中，縱剖面為倒“T”形的頂柱2設(shè)置在臺(tái)階形通孔1-1中頂出桿20的上方，滑塊4套在頂柱2的小直徑端的外圓表面上，彈簧3設(shè)置在頂柱2的大直徑端上端面與滑塊4的下端面之間，凹模6設(shè)在臺(tái)階形通孔1-1內(nèi)滑塊4及頂柱2的上方，凸模16設(shè)置在凹模6中心的形腔6-1內(nèi)，沖頭導(dǎo)套9的下端設(shè)在臺(tái)階形通孔1-1的頂端內(nèi)，沖頭導(dǎo)套9的上端通過其傘沿固定在模座1的上端面上，沖頭11的下端插在沖頭導(dǎo)套9內(nèi)，沖頭11的上傘沿與沖頭導(dǎo)套9的上端面之間設(shè)有限位環(huán)12，電加熱圈18纏繞在模座1的外圓表面上，它還包含上鑲塊8、上沖頭13和銷釘7，凹模6的形腔6-1設(shè)置為齒輪形，上鑲塊8鑲嵌在凹模6的上表面內(nèi)并與凹模6同軸心，水平方向設(shè)置的至少兩個(gè)銷釘7插在凹模6和上鑲塊8內(nèi)使凹模6和上鑲塊8之間位置固定，上沖頭13插在上鑲塊8的中心孔內(nèi)，上沖頭13的上端面與沖頭11的下端面接觸，上鑲塊8的下端表面開有腔室15，腔室15與凹模6同心。本發(fā)明工作時(shí)，把已經(jīng)加工完畢的齒輪25放入腔室15中，把棒形的坯料14插入上鑲塊8的中心孔和凹模6的形腔6-1中，電加熱圈18通電加熱，沖頭11受壓力向下，在沖頭導(dǎo)套9的導(dǎo)向作用下壓上沖頭13，使棒形的坯料14變形，填充凹模6的形腔6-1和齒輪25的內(nèi)孔，由于凹模6的形腔6-1就是齒輪形，因此直接填充出雙齒輪中的下端齒輪27，棒形的坯料14的變形使齒輪25與下端齒輪27裝配圓定成為一體。由于本發(fā)明的裝置把下端齒輪27的成形和雙齒輪的裝配一次完成，省掉了加工后的裝配工序，因此工作效率得到提高，加工成本也降低。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、模具配合精度高、導(dǎo)向性好、成本低、工作效率高、加工工藝簡(jiǎn)單、模具受力小、可以成形多種材料的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的裝置加工出的微型雙齒輪的放大結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2中頂柱2、墊環(huán)17、滑塊4、凹模6、凸模16、上鑲塊8、上沖頭13和銷釘7的連接結(jié)構(gòu)放大示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖2和圖3具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由模座1、頂柱2、彈簧3、滑塊4、凹模6、凸模16、沖頭導(dǎo)套9、沖頭11、限位環(huán)12、電加熱圈18和頂出桿20、上鑲塊8、上沖頭13和銷釘7組成，模座1的中心處開有上大下小的臺(tái)階形通孔1-1，臺(tái)階形通孔1-1的下端開有螺紋孔1-1-1，頂出桿20的上端旋合在螺紋孔1-1-1中，縱剖面為倒“T”形的頂柱2設(shè)置在臺(tái)階形通孔1-1中頂出桿20的上方，滑塊4套在頂柱2的小直徑端的外圓表面上，彈簧3設(shè)置在頂柱2的大直徑端上端面與滑塊4的下端面之間，凹模6設(shè)在臺(tái)階形通孔1-1內(nèi)滑塊4及頂柱2的上方，凸模16設(shè)置在凹模6中心的形腔6-1內(nèi)，沖頭導(dǎo)套9的下端設(shè)在臺(tái)階形通孔1-1的頂端內(nèi)，沖頭導(dǎo)套9的上端通過其傘沿固定在模座1的上端面上，沖頭11的下端插在沖頭導(dǎo)套9內(nèi)，沖頭11的上傘沿與沖頭導(dǎo)套9的上端面之間設(shè)有限位環(huán)12，電加熱圈18纏繞在模座1的外圓表面上，凹模6的形腔6-1設(shè)置為齒輪形，上鑲塊8鑲嵌在凹模6的上表面內(nèi)并與凹模6同軸心，水平方向設(shè)置的至少兩個(gè)銷釘7插在凹模6和上鑲塊8內(nèi)使凹模6和上鑲塊8之間位置固定，上沖頭13插在上鑲塊8的中心孔內(nèi)，上沖頭13的上端面與沖頭11的下端面接觸，上鑲塊8的下端表面開有腔室15，腔室15與凹模6同心。本實(shí)施方式還在腔室15的上端面開有環(huán)槽15-1，如此設(shè)置，讓已經(jīng)加工完畢的齒輪25的內(nèi)孔直徑小于環(huán)槽15-1的直徑，填充到環(huán)槽15-1中的坯料14的直徑大于環(huán)槽15-1的直徑，能保證齒輪25與下端齒輪27裝配更牢固。限位環(huán)12的厚度可以控制沖頭11的移動(dòng)位移量，從而保護(hù)凸模16，使之不被壓壞，同時(shí)也可以起到控制坯料14變形程度的作用。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖2和圖3具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是它還包括墊環(huán)17，墊環(huán)17設(shè)置在凹模6的下端面和頂柱2的上端面之間。如此設(shè)置，微型雙齒輪的成形為了保證成形的精度能夠分成兩個(gè)步驟進(jìn)行。第一步驟需要在模具裝置中設(shè)置墊環(huán)17，此步驟為預(yù)成形階段。將模具、齒輪25和坯料14裝配完畢，凸模16安裝在凹模6下部的齒形孔內(nèi)，凸模16只有小部分在凹模6內(nèi)。墊環(huán)17的上端面與凹模6的下端面接觸。成形設(shè)備的施力機(jī)構(gòu)壓到?jīng)_頭11上，沖頭11壓到上沖頭13，上沖頭13壓到坯料14上。坯料14的下面是凸模16，而凸模16放在頂柱2上，不能夠下移。坯料14所受的壓力達(dá)到一定的力值后，坯料14開始發(fā)生變形并向凹模6的型腔內(nèi)填充。隨著坯料14的變形，上沖頭13不斷的進(jìn)入到上鑲塊8內(nèi)。當(dāng)上沖頭13完全進(jìn)入上鑲塊8內(nèi)，即上沖頭13的上端面與上鑲塊8的上端面處于同一平面時(shí)，成形的第一階段完成。該階段坯料14的變形程度可以由上沖頭13伸出上鑲塊8外面的長(zhǎng)度來控制。第二步驟需要把墊環(huán)17從模具裝置中取出。成形設(shè)備的施力機(jī)構(gòu)壓到?jīng)_頭11上，沖頭11同時(shí)壓到上沖頭13和凹模6上。上沖頭13將力施加到坯料14上，而坯料14的下面為凸模16，凸模16放在頂柱2上因而不可以移動(dòng)，坯料會(huì)受壓力作用。凹模6放置在滑塊4上，而滑塊4是由彈簧3支撐的，凹模6將力通過滑塊4傳給彈簧3，彈簧3在壓力作用下收縮，因而在壓力的作用下凹模6可以向下運(yùn)動(dòng)。隨著施加力值的增大，坯料14會(huì)發(fā)生變形，上沖頭13會(huì)向下移動(dòng)，而凹模6的上端面與上沖頭13的上端面處于同一平面內(nèi)，凹模6必然也會(huì)向下移動(dòng)。坯料14發(fā)生變形填充凹模6的型腔，并且凹模6向下移動(dòng)，使得凹模6與坯料14間的摩擦力變?yōu)橛欣诔尚蔚姆e極摩擦力?；瑝K4和凹模6的運(yùn)動(dòng)由模座1的工作腔來導(dǎo)向。隨著坯料14的變形直到凹模6的下端面與墊環(huán)17的上端面接觸，完成成形過程。本實(shí)施方式既可以通過設(shè)置或不設(shè)置墊環(huán)17來完成兩個(gè)步驟的成形工作，還可以通過設(shè)置厚墊環(huán)或薄墊環(huán)的方式來完成兩個(gè)步驟的成形工作，這時(shí)候坯料14的變形程度由前后兩塊墊環(huán)的厚度差來控制。
具體實(shí)施方式
三下面結(jié)合圖3具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是上沖頭13的下端面上開有與上沖頭13同軸心的第一盲孔13-1，凸模16的上端面上開有與凸模16同軸心的第二盲孔16-1。如此設(shè)置，坯料14在變形過程中填充到第一盲孔13-1和第二盲孔16-1中形成微型雙齒輪的齒輪軸，使裝配工作更簡(jiǎn)化。本實(shí)施方式也可以在第一盲孔13-1和第二盲孔16-1內(nèi)放置細(xì)軸，該軸伸出孔一定的長(zhǎng)度，當(dāng)成形時(shí)該軸可以壓入到坯料14內(nèi)，并利用變形時(shí)的反作用力將軸固定到要成形的微型齒輪件內(nèi)。這樣做的好處是在完成微型雙齒輪復(fù)合成形的同時(shí)，把軸也成形出來。
本發(fā)明的微型雙齒輪精密成形復(fù)合模具不需要專用的壓力設(shè)備，既可以在小型壓力機(jī)上使用，也可以在材料試驗(yàn)機(jī)上使用，具有很好的適應(yīng)性。重要的是對(duì)壓力機(jī)的控制精度要求不高，成形過程完全由模具裝置結(jié)構(gòu)來保證。齒輪25為薄板件可以由精沖裁等工藝來加工成形，即可以滿足成形精度又可以獲得較高的加工效率。下端齒輪27的形狀尺寸精度由凹模6來保證。凹模6采用高精度的加工技術(shù)加工成形，尺寸精度很高。零件的裝配精度可以由上鑲塊8與凹模6配合精度以及鑲塊8中心孔的尺寸精度來保證。該兩個(gè)零件的精度可以保證要成形件和預(yù)成形件的裝配精度。并且由同一套模具將成形和裝配兩個(gè)工步完成，可以保證復(fù)合成形微型雙齒輪的一致性。而模具裝置的其它零件，如沖頭11與沖頭導(dǎo)向套9之間則不需要太高的配合精度。這可以降低模具的制造成本。成形的微型雙齒輪零件中下端齒輪27的分度圓直徑1.575mm，模數(shù)0.175mm，齒數(shù)為9個(gè)，厚度為2.1mm；齒輪25的分度圓直徑4.725mm，模數(shù)0.175mm，齒數(shù)27個(gè)，齒厚為0.3mm，該件為預(yù)成形件。下端齒輪27的成形精度完全由凹模6的精度來保證，精度為±1μm。凹模6厚度為4mm，凸模16厚度為3.7mm，凹模6與凸模12之間的配合間隙為5μm。
權(quán)利要求
1.用于微型雙齒輪精密復(fù)合成形的微型模具裝置，它包含模座(1)、頂柱(2)、彈簧(3)、滑塊(4)、凹模(6)、凸模(16)、沖頭導(dǎo)套(9)、沖頭(11)、限位環(huán)(12)、電加熱圈(18)和頂出桿(20)，模座(1)的中心處開有上大下小的臺(tái)階形通孔(1-1)，臺(tái)階形通孔(1-1)的下端開有螺紋孔(1-1-1)，頂出桿(20)的上端旋合在螺紋孔(1-1-1)中，縱剖面為倒“T”形的頂柱(2)設(shè)置在臺(tái)階形通孔(1-1)中頂出桿(20)的上方，滑塊(4)套在頂柱(2)的小直徑端的外圓表面上，彈簧(3)設(shè)置在頂柱(2)的大直徑端上端面與滑塊(4)的下端面之間，凹模(6)設(shè)在臺(tái)階形通孔(1-1)內(nèi)滑塊(4)及頂柱(2)的上方，凸模(16)設(shè)置在凹模(6)中心的形腔(6-1)內(nèi)，沖頭導(dǎo)套(9)的下端設(shè)在臺(tái)階形通孔(1-1)的頂端內(nèi)，沖頭導(dǎo)套(9)的上端通過其傘沿固定在模座(1)的上端面上，沖頭(11)的下端插在沖頭導(dǎo)套(9)內(nèi)，沖頭(11)的上傘沿與沖頭導(dǎo)套(9)的上端面之間設(shè)有限位環(huán)(12)，電加熱圈(18)纏繞在模座(1)的外圓表面上，其特征在于它還包含上鑲塊(8)、上沖頭(13)和銷釘(7)，凹模(6)的形腔(6-1)設(shè)置為齒輪形，上鑲塊(8)鑲嵌在凹模(6)的上表面內(nèi)并與凹模(6)同軸心，水平方向設(shè)置的至少兩個(gè)銷釘(7)插在凹模(6)和上鑲塊(8)內(nèi)使凹模(6)和上鑲塊(8)之間位置固定，上沖頭(13)插在上鑲塊(8)的中心孔內(nèi)，上沖頭(13)的上端面與沖頭(11)的下端面接觸，上鑲塊(8)的下端表面開有腔室(15)，腔室(15)與凹模(6)同心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微型雙齒輪精密復(fù)合成形的微型模具裝置，其特征在于腔室(15)的上端面開有環(huán)槽(15-1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微型雙齒輪精密復(fù)合成形的微型模具裝置，其特征在于它還包括墊環(huán)(17)，墊環(huán)(17)設(shè)置在凹模(6)的下端面和頂柱(2)的上端面之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微型雙齒輪精密復(fù)合成形的微型模具裝置，其特征在于上沖頭(13)的下端面上開有與上沖頭(13)同軸心的第一盲孔(13-1)，凸模(16)的上端面上開有與凸模(16)同軸心的第二盲孔(16-1)。
全文摘要
用于微型雙齒輪精密復(fù)合成形的微型模具裝置，本發(fā)明公開一種微型雙齒輪的塑性成形模具裝置。它克服了采用已有的裝置制造雙齒輪工藝繁瑣、雙齒輪的加工成本比較高的缺點(diǎn)。它包含模座、頂柱、彈簧、滑塊、凹模6、凸模16、沖頭導(dǎo)套、沖頭11、限位環(huán)、電加熱圈和頂出桿，還包含上鑲塊8、上沖頭13和銷釘7，6的形腔設(shè)置為齒輪形，8鑲嵌在6的上表面內(nèi)并與6同軸心，水平方向設(shè)置的至少兩個(gè)銷釘插在6和8內(nèi)使6和8之間位置固定，13插在8的中心孔內(nèi)，13的上端面與11的下端面接觸，8的下端表面開有腔室15，15與6同心。由于本發(fā)明的裝置把齒輪的成形和雙齒輪的裝配一次完成，省掉了加工后的裝配工序。
文檔編號(hào)B21J13/02GK1698994SQ200510010099
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者郭斌, 單德彬, 王春舉, 周健, 袁林 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)