本發(fā)明屬于齒輪成形制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種螺旋錐齒輪擺輾成形方法。

背景技術(shù)：

螺旋錐齒輪是幾何形狀和傳動最復(fù)雜的齒輪，具有傳動效率高、重疊系數(shù)大、承載能力高、傳動平穩(wěn)、壽命長、噪音小等顯著優(yōu)點，在航空、航天、艦船、高鐵、風(fēng)電、高檔汽車、高檔機(jī)床等高端裝備領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。螺旋錐齒輪復(fù)雜的幾何形狀對其制造提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，如果采用整體模鍛成形制造則面臨以下三個瓶頸問題：(1)由于螺旋錐齒輪齒形復(fù)雜，其成形過程中金屬流動困難易出現(xiàn)變形死區(qū)，因此齒形難以充滿；(2)成形力大、齒形精度低、模具壽命低；(3)由于齒形為螺旋,齒輪成形后脫模困難。上述三個瓶頸問題嚴(yán)重制約了螺旋錐齒輪精密成形理論和技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致螺旋錐齒輪還不能實現(xiàn)精密成形制造。目前，螺旋錐齒輪主要采用專用機(jī)床進(jìn)行銑削加工，但是，銑削加工材料利用率低、生產(chǎn)效率低，更重要的是，銑削加工不能細(xì)化晶粒組織，不能形成致密的金屬流線，因而難以制造高性能螺旋錐齒輪。

擺輾是增量成形新技術(shù)，具有成形力小、成形精度高、表面質(zhì)量好、組織性能優(yōu)異等優(yōu)點，是國際高性能齒輪類零件先進(jìn)成形制造技術(shù)。若將擺輾應(yīng)用于螺旋錐齒輪成形，如果其復(fù)雜齒形通過復(fù)雜動態(tài)擺頭擺動成形，則可以突破上述整體模鍛成形面臨的三個瓶頸問題。然而，目前還沒有關(guān)于螺旋錐齒輪擺輾成形(其復(fù)雜齒形由復(fù)雜動態(tài)擺頭擺動成形)的設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種螺旋錐齒輪擺輾成形方法，它可以使晶粒細(xì)化、流線致密，從而極大地提高齒輪機(jī)械性能，且成形力小、齒形精度高、模具壽命高、易脫模，具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、成本低的優(yōu)點。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種螺旋錐齒輪擺輾成形方法，所述螺旋錐齒輪由擺輾模具擺輾成形，所述擺輾模具包括上下相對設(shè)置的擺頭和擺輾下模，所述擺頭作圓形軌跡運動，所述擺輾下模向上作直線進(jìn)給運動，該擺輾成形方法包括以下步驟：將螺旋錐齒輪坯料放置在擺頭和擺輾下模之間，所述螺旋錐齒輪的齒形由所述擺頭擺動成形，所述螺旋錐齒輪與其齒形相對的背部由所述擺輾下模成形。

按上述技術(shù)方案，所述擺頭沿與螺旋錐齒輪旋向相反的方向擺動。

按上述技術(shù)方案，所述擺頭的擺輾中心為擺頭的錐頂點位于螺旋錐齒輪齒形的型面上且通過其軸線。

按上述技術(shù)方案，所述擺頭用來成形螺旋錐齒輪齒形的型面由以下公式計算得出：

式中，(x,y,z)為螺旋錐齒輪齒形上任意一點的坐標(biāo)，(x',y',z')為擺頭上對應(yīng)點的坐標(biāo)，γ為擺頭的擺角。

按上述技術(shù)方案，所述擺輾下模上設(shè)置有限位槽，用于防止螺旋錐齒輪在擺輾過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動。

按上述技術(shù)方案，所述螺旋錐齒輪包括從動螺旋錐齒輪和主動螺旋錐齒輪，所述從動螺旋錐齒輪的擺輾坯料通過模鍛或輾擴(kuò)制造，所述主動螺旋錐齒輪的擺輾坯料通過模鍛或鍥橫軋制造。

按上述技術(shù)方案，在從動螺旋錐齒輪的擺輾成形過程中，所述擺頭的齒形外徑小于螺旋錐齒輪外徑2mm；在主動螺旋錐齒輪的擺輾成形過程中，所述擺頭的齒形高度小于螺旋錐齒輪齒形高度1mm。

按上述技術(shù)方案，在螺旋錐齒輪的擺輾成形過程中，當(dāng)擺輾下模進(jìn)給到預(yù)定值時停止進(jìn)給，擺頭繼續(xù)擺動至少2周。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：(1)與擺頭局部接觸的螺旋錐齒輪坯料更容易流動充填齒形，從而保證螺旋錐齒輪齒形充填飽滿，且齒形在擺頭反復(fù)作用下可以累計大的應(yīng)變，使晶粒細(xì)化、流線致密，從而極大地提高齒輪機(jī)械性能；(2)冷擺輾屬于增量成形且金屬容易流動，因此成形力小、齒形精度高、模具壽命高；(3)由于齒形由擺頭擺動成形，所以螺旋錐齒輪擺輾成形后脫模容易；(4)本發(fā)明生產(chǎn)效率高、材料利用率高、成本低。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例中螺旋錐齒輪的主視圖；

圖2是本發(fā)明實施例中螺旋錐齒輪的后視圖；

圖3是本發(fā)明實施例中擺輾模具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例中擺頭的三維模型示意圖。

圖中：1-螺旋錐齒輪坯料、2-擺頭、3-擺輾下模。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1-圖4所示，一種螺旋錐齒輪擺輾成形方法，螺旋錐齒輪由擺輾模具擺輾成形，如圖3所示，擺輾模具包括上下相對設(shè)置的擺頭2和擺輾下模3，擺頭2作圓形軌跡運動，擺輾下模3向上作直線進(jìn)給運動，該擺輾成形方法包括以下步驟：將螺旋錐齒輪坯料1放置在擺頭2和擺輾下模3之間，螺旋錐齒輪的齒形由擺頭擺動成形，螺旋錐齒輪與其齒形相對的背部由擺輾下模成形。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如圖3、圖4所示，擺頭沿與螺旋錐齒輪旋向相反的方向擺動，以使金屬坯料更容易流動充填齒形。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如圖3所示，擺頭的擺輾中心為擺頭的錐頂點位于螺旋錐齒輪齒形的型面上且通過其軸線。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，擺頭用來成形螺旋錐齒輪齒形的型面由以下公式計算得出：

式中，(x,y,z)為螺旋錐齒輪齒形上任意一點的坐標(biāo)，(x',y',z')為擺頭上對應(yīng)點的坐標(biāo)，γ為擺頭的擺角。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如圖3所示，擺輾下模與螺旋錐齒輪齒形相對的背部相匹配，擺輾下模上設(shè)置有限位槽，用于防止螺旋錐齒輪在擺輾過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，螺旋錐齒輪包括從動螺旋錐齒輪和主動螺旋錐齒輪，從動螺旋錐齒輪的擺輾坯料通過模鍛或輾擴(kuò)制造，主動螺旋錐齒輪的擺輾坯料通過模鍛或鍥橫軋制造。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在從動螺旋錐齒輪的擺輾成形過程中，擺頭的齒形外徑小于螺旋錐齒輪外徑2mm；在主動螺旋錐齒輪的擺輾成形過程中，擺頭的齒形高度小于螺旋錐齒輪齒形高度1mm。上述設(shè)計用于保證擺輾螺旋錐齒輪大端齒形之間有連皮，從而提高齒輪強(qiáng)度。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在螺旋錐齒輪的擺輾成形過程中，當(dāng)擺輾下模進(jìn)給到預(yù)定值時停止進(jìn)給，擺頭繼續(xù)擺動至少2周，以保證螺旋錐齒輪齒形成形精度。

本發(fā)明在具體應(yīng)用時，如圖1、圖2所示，螺旋錐齒輪為右旋，模數(shù)3mm，齒數(shù)43，壓力角20°，螺旋角35°，齒頂高系數(shù)0.85，齒底隙系數(shù)0.188，變位系數(shù)0，齒寬24mm，本發(fā)明包括以下步驟：螺旋錐齒輪復(fù)雜齒形由復(fù)雜動態(tài)擺頭擺動成形，而與齒形相對的背部則由擺輾下模成形，擺頭逆時針方向擺動。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。