本發(fā)明屬于精沖成形的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于斜齒圓柱齒輪的旋轉(zhuǎn)精沖模具及精沖方法。
背景技術(shù)：
斜齒圓柱齒輪作為一種傳動(dòng)零件，具有傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于機(jī)械，電子，航空航天和汽車工業(yè)等領(lǐng)域。采用旋轉(zhuǎn)精沖的方法加工斜齒圓柱齒輪，既能克服機(jī)械切削加工時(shí)，材料利用率低，成本高等缺點(diǎn)，也能解決其精鍛成形時(shí)材料流動(dòng)性差，充填困難，精度較差等問題。旋轉(zhuǎn)精沖斜齒圓柱齒輪是通過V形壓邊圈施加壓邊力，反頂凸模施加反頂力，凸模施加主沖裁力使得坯料在三向壓應(yīng)力(靜水壓應(yīng)力)的作用下發(fā)生剪切塑性變形的過程。在整個(gè)精沖過程中，模具的運(yùn)動(dòng)形式為：V形壓邊圈以壓邊力壓緊坯料，凸模隨之旋轉(zhuǎn)向下沖裁，與此同時(shí)反頂凸模在凹模型腔內(nèi)施加反頂力，并以與凸模同樣的旋轉(zhuǎn)速度向下旋轉(zhuǎn)，直到坯料完成成形過程。在精沖過程中，由于材料進(jìn)入凹模型腔時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，隨著這種復(fù)雜的變形逐漸進(jìn)行，發(fā)生剪切塑性變形區(qū)域的受力狀態(tài)會(huì)過早地從三向壓應(yīng)力的受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變成拉應(yīng)力的受力狀態(tài)，使得該區(qū)域的裂紋提前產(chǎn)生并擴(kuò)展，最后造成精沖件的撕裂帶過大，影響精沖件質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述存在的問題，提供一種用于斜齒圓柱齒輪的旋轉(zhuǎn)精沖模具及精沖方法，改善精沖過程中靜水壓應(yīng)力，提高精沖件質(zhì)量。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種用于斜齒圓柱齒輪的旋轉(zhuǎn)精沖模具，包括凸模、凹模和反頂桿，所述凸、凹模上下中心對正設(shè)置，所述反頂桿與凹模相配置，其特征在于，還包括壓板，所述壓板與所述凹模頂部設(shè)有的壓板槽相配置，壓板槽底面上設(shè)有內(nèi)凹的坯料槽，壓板底部設(shè)有內(nèi)凹的壓緊槽，所述壓緊槽與所述坯料槽的輪廓線均與坯料的輪廓線一致，壓緊槽底面上沿周向設(shè)有環(huán)形的凸圈，所述凸圈的截面為三角形。
按上述方案，所述壓板對應(yīng)于所述壓緊槽的位置上均勻間隔設(shè)有數(shù)個(gè)貫通的頂料孔，所述頂料孔與頂料桿相配置，頂料桿可沿頂料孔上下滑動(dòng)。
按上述方案，所述坯料槽與坯料間隙配合安設(shè)。
一種斜齒圓柱齒輪的旋轉(zhuǎn)精沖方法，其特征在于，包括如下步驟：
S1)模具安裝，首先將坯料置于凹模頂部的坯料槽內(nèi)間隙配合定位，再將壓板置于壓板槽內(nèi)，坯料上部置于壓緊槽內(nèi)，然后將凸模相對凹模上下中心對正設(shè)置；
S2)坯料鐓粗，壓板下行壓住坯料，并在壓邊力的作用下，將坯料鐓粗，鐓粗量根據(jù)坯料的形狀與尺寸確定，鐓粗后的坯料緊壓壓板，利用壓緊槽槽壁的反作用力給鐓粗后的坯料施加徑向力，壓板上的凸圈壓入坯料；
S3)旋轉(zhuǎn)精沖，保持壓板的壓邊力，反頂桿以反頂力壓緊鐓粗后的坯料，凸模在沖裁力的作用下將鐓粗后的坯料沖進(jìn)凹模，直至斜齒圓柱齒輪成形完成；
S4)廢料頂出，開模后，將頂料桿沿頂料孔下滑將廢料頂出，完成整個(gè)精沖過程。
按上述方案，所述步驟S2)中鐓粗后壓板的底面與壓板槽的底面存在間隙。
本發(fā)明的有益效果是：提供一種用于斜齒圓柱齒輪的旋轉(zhuǎn)精沖模具及精沖方法，通過壓板鐓粗坯料，當(dāng)坯料在壓邊力的作用下發(fā)生徑向流動(dòng)時(shí)，壓緊槽的槽壁阻礙其徑向流動(dòng)，由于此時(shí)坯料緊壓壓緊槽的槽壁，故槽壁以反作用力對坯料施加徑向力，增強(qiáng)了普通旋轉(zhuǎn)精沖斜齒圓柱齒輪成形過程中的三向壓應(yīng)力，從而改善精沖過程中靜水壓應(yīng)力的分布狀態(tài)，有效控制了精沖過程中發(fā)生剪切塑性變形區(qū)域的拉應(yīng)力過早出現(xiàn)，從而抑制裂紋提前產(chǎn)生并擴(kuò)展，減小甚至消除精沖件的撕裂帶，提高精沖件質(zhì)量。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)精沖模具的裝配示意圖；
其中：1-凸模；2-壓板；3-凹模；4-反頂桿；5-坯料；6-壓板槽；7-坯料槽；8-壓緊槽；9-凸圈；10-頂料桿。
具體實(shí)施方式
為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，一種用于斜齒圓柱齒輪的旋轉(zhuǎn)精沖模具，包括凸模1、凹模3和反頂桿4，凸、凹模上下中心對正設(shè)置，反頂桿與凹模相配置，還包括壓板2，壓板與凹模頂部設(shè)有的壓板槽6相配置，壓板槽底面上設(shè)有內(nèi)凹的坯料槽7，坯料槽與坯料間隙配合安設(shè)，壓板底部設(shè)有內(nèi)凹的壓緊槽8，壓緊槽與坯料槽的輪廓線均與坯料5的輪廓線一致，壓緊槽底面上沿周向設(shè)有環(huán)形的凸圈9，凸圈的截面為三角形。
壓板對應(yīng)于壓緊槽的位置上均勻間隔設(shè)有數(shù)個(gè)貫通的頂料孔，頂料孔與頂料桿10相配置，頂料桿可沿頂料孔上下滑動(dòng)。
采用上述旋轉(zhuǎn)精沖模具進(jìn)行斜齒圓柱齒輪的旋轉(zhuǎn)精沖包括如下步驟：
S1)模具安裝，首先將坯料置于凹模頂部的坯料槽內(nèi)間隙配合定位，單邊間隙值為Δx，再將壓板置于壓板槽內(nèi)，坯料上部置于壓緊槽內(nèi)，然后將凸模相對凹模上下中心對正設(shè)置；
S2)坯料鐓粗，壓板下行壓住坯料，并在壓邊力的作用下，將坯料8鐓粗，鐓粗量Δh根據(jù)如下公式確定：
d1≥d+2Δx，其中，h為坯料厚度，h1為鐓粗后的坯料厚度，d為坯料直徑，d1為鐓粗后坯料直徑；
鐓粗后的坯料緊壓壓板，壓板的底面與壓板槽的底面存在間隙，利用壓緊槽槽壁的反作用力給鐓粗后的坯料施加徑向力，壓板上的凸圈壓入坯料；
S3)旋轉(zhuǎn)精沖，保持壓板的壓邊力，反頂桿以反頂力壓緊鐓粗后的坯料，凸模在沖裁力的作用下將鐓粗后的坯料沖進(jìn)凹模，直至斜齒圓柱齒輪成形完成；
S4)廢料頂出，開模后，將頂料桿沿頂料孔下滑將廢料頂出，完成整個(gè)精沖過程。
實(shí)施例一
現(xiàn)采用旋轉(zhuǎn)精沖成形工藝進(jìn)行制作直徑為40mm、厚度為3.6mm的斜齒圓柱齒輪，選用的坯料使直徑為d＝56mm、厚度為h＝4mm的圓板，設(shè)定單邊間隙值為Δx≤0.1mm，取Δh＝0.4mm。
首先將坯料放置在凹模上的定位槽中，壓板下行壓住坯料，并在壓邊力的作用下，將坯料向下鐓粗0.4mm。鐓粗后的坯料緊壓槽壁，利用槽壁的反作用力給鐓粗后的坯料施加徑向力，與此同時(shí)，壓板的凸圈壓入坯料，阻止在凸模沖裁過程中材料向凹模方向流動(dòng)。壓板的下端面不能接觸到凹模的上端面，確保壓邊力完全施加于坯料上。保持壓板的壓邊力，與此同時(shí)反頂桿以反頂力壓緊鐓粗后的坯料，凸模在沖裁力的作用下將鐓粗后的坯料沖進(jìn)凹模，直至斜齒圓柱齒輪成形完成。最后在開模時(shí)，利用在壓板上設(shè)置的頂料桿將廢料頂出，完成整個(gè)精沖的過程。