本發(fā)明涉及的是一種金屬塑性成形領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于板料體積成形的雙聯(lián)齒輪鍛造工藝與模具。

背景技術(shù)：

雙聯(lián)齒輪作為一種重要的傳動零件，形狀復(fù)雜、精度和強(qiáng)度要求高，一般采用機(jī)加工、粉末冶金燒結(jié)、精沖、擺碾或熱鍛的方式進(jìn)行制造。

機(jī)加工和粉末冶金燒結(jié)的雙聯(lián)齒輪具有較高的精度，但是強(qiáng)度往往較低，在一些力學(xué)性能要求較高的傳動系統(tǒng)中難以適用；精沖成形的雙聯(lián)齒輪，具有較高的強(qiáng)度和精度，但是對于精沖設(shè)備有較高的依賴性，且通常需要多工序完成，模具成本較高；擺碾工藝屬于漸進(jìn)成形、成形載荷較小，且材料在加熱時塑性改善，可生產(chǎn)復(fù)雜程度較高的零件，雖然成形的零件具有較高的精度和強(qiáng)度，但是加工周期較長，且制坯過程材料的利用率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種基于板料體積成形的雙聯(lián)齒輪鍛造工藝與模具，能夠在一個工序中先后完成法蘭內(nèi)齒的剪切成形、內(nèi)齒外側(cè)法蘭區(qū)域的鐓粗減薄以及法蘭外齒的擠壓成形，成形的雙聯(lián)齒輪表面質(zhì)量好且尺寸精度高。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種基于板料體積成形的雙聯(lián)齒輪鍛造工藝，首先根據(jù)設(shè)計的成品獲取相應(yīng)的環(huán)形板坯，環(huán)形板坯的軸孔與成品軸孔尺寸相同；然后剪切成形法蘭內(nèi)齒，同時內(nèi)齒外側(cè)的法蘭部分鐓粗減?。蛔詈髷D壓成形法蘭外齒。

本發(fā)明涉及一種采用上述工藝正向成形鍛造雙聯(lián)齒輪的模具，包括同軸設(shè)置的凸模、凹模、凹模鑲塊和頂桿，其中：凹模設(shè)有成形腔，成形腔上部設(shè)有凸模、下部設(shè)有環(huán)狀的凹模鑲塊，凸模、凹模鑲塊與凹模均為間隙配合并且相對于成形腔可縱向移動設(shè)置，凹模鑲塊套設(shè)在頂桿上，頂桿頂部與凹模鑲塊中心軸孔間隙配合，頂桿頂面高度低于凹模鑲塊頂面高度、兩者高度差恒定，環(huán)形板坯設(shè)置在凸模與凹模鑲塊、頂桿之間；

所述的凸模外側(cè)、凹模鑲塊外側(cè)和凹模內(nèi)側(cè)周向陣列有相互配合的外齒，所述的凹模鑲塊內(nèi)側(cè)以及頂桿頂部外側(cè)周向陣列有相互配合的內(nèi)齒；

所述的凸模設(shè)有與之同心的芯軸，所述的芯軸穿過環(huán)形板坯的軸孔、兩者間隙配合；

所述的凹模鑲塊與環(huán)形板坯的頂面相抵，所述的凸模與環(huán)形板坯的底面相抵。

所述的頂桿設(shè)有芯軸孔。

本發(fā)明涉及一種采用上述工藝反向成形鍛造雙聯(lián)齒輪的模具，包括同軸設(shè)置的凸模、碟形彈簧芯、碟形彈簧組、背壓反頂塊、凹模和凹模鑲塊，其中：凹模設(shè)有成形腔，成形腔上部設(shè)有凸模、下部設(shè)有環(huán)狀的凹模鑲塊，凸模內(nèi)從上至下依次設(shè)置有碟形彈簧芯、碟形彈簧組和背壓反頂塊，凸模分別與凹模、背壓反頂塊間隙配合并且相對于成形腔、背壓反頂塊可縱向移動設(shè)置，環(huán)形板坯設(shè)置在凸模、背壓反頂塊與凹模鑲塊之間；

所述的凹模內(nèi)側(cè)和凹模鑲塊外側(cè)、凸模外側(cè)周向陣列有相互配合的外齒，所述的凸模內(nèi)側(cè)和背壓反頂塊外側(cè)周向陣列有相互配合的內(nèi)齒；

所述的凹模鑲塊設(shè)有與之同心的芯軸、兩者配合形成卸料反頂結(jié)構(gòu)，所述的芯軸穿過環(huán)形板坯的軸孔、兩者間隙配合，所述的芯軸與背壓反頂塊徑向間隙配合；

所述的背壓反頂塊、凸模與環(huán)形板坯的頂面相抵，所述的凹模鑲塊與環(huán)形板坯的底面相抵。

所述兩種成形方式的凹模底部均設(shè)有凹模墊塊。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有精沖技術(shù)需要三道工序相比，本發(fā)明在一個工序中先后完成法蘭內(nèi)齒的剪切成形、內(nèi)齒外側(cè)法蘭區(qū)域的鐓粗減薄以及法蘭外齒的擠壓成形，提高了生產(chǎn)效率；精沖技術(shù)鍛造的雙聯(lián)齒輪往往存在塌角，而本發(fā)明制造的雙聯(lián)齒輪外齒無塌角，內(nèi)齒塌角減少50％；而與現(xiàn)有熱鍛技術(shù)相比，可以避免下料后的加熱工序，提高了成形效率，并且本發(fā)明冷成形表面相比熱成形質(zhì)量更好，無需后續(xù)機(jī)加工。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中雙聯(lián)齒輪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：(a)為立體結(jié)構(gòu)示意圖，(b)為俯視圖，(c)為(b)中的a-a剖面圖；

圖2為本發(fā)明的工藝流程示意圖；

圖3為本發(fā)明中鍛造模具示意圖；

圖中：(a)為實(shí)施例1中正向成形模具示意圖，(b)為實(shí)施例2中反向成形模具示意圖；

圖4為成形前后環(huán)形板坯變化示意圖；

圖中：(a)為實(shí)施例1中正向成形前后環(huán)形板坯變化示意圖，(b)為實(shí)施例2中反向成形前后環(huán)形板坯變化示意圖；

圖5為本發(fā)明的卸料過程示意圖；

圖中：(a)為正向成形模具的卸料過程示意圖，(b)為反向成形模具的卸料過程示意圖；

圖6為實(shí)施例1與精沖工藝成形的雙聯(lián)齒輪的塌角對比示意圖；

圖中：(a)為現(xiàn)有技術(shù)制造的雙聯(lián)齒輪，(b)為實(shí)施例1制造的雙聯(lián)齒輪；

圖7為現(xiàn)有技術(shù)鍛造工藝流程圖；

圖中：凸模1、碟形彈簧芯2、碟形彈簧組3、背壓反頂塊4、凹模5、凹模鑲塊6、芯軸7、凹模墊塊8、頂桿9、法蘭內(nèi)齒10、法蘭外齒11。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例涉及一種雙聯(lián)齒輪，所述的雙聯(lián)齒輪總高t1，法蘭外齒11高t2，法蘭內(nèi)齒10高t1-t2，芯部有直徑為d1的軸孔，法蘭內(nèi)齒10均布在直徑d2的法蘭外圓周上，法蘭外齒11均布在與軸孔和中心法蘭同心的直徑d3的外圓周上。

如圖2所示，本實(shí)施例涉及一種基于板料體積成形的雙聯(lián)齒輪鍛造工藝，首先根據(jù)設(shè)計的成品，通過激光切割或沖裁獲得環(huán)形板坯，環(huán)形板坯的原始厚度為t1、外徑為d0、內(nèi)徑為d1；然后剪切成形法蘭內(nèi)齒10，同時內(nèi)齒外側(cè)的法蘭區(qū)域鐓粗減薄，此階段成形所需的載荷較小，法蘭內(nèi)齒10的齒形尺寸精度較高、齒頂存在塌角；最后擠壓成形法蘭外齒11，此階段成形所需的載荷較大，齒形填充效果較好、表面質(zhì)量較高，且由于加工硬化，法蘭外齒11的強(qiáng)度較高。

如圖3(a)和圖5(a)所示，本實(shí)施例涉及一種采用上述工藝正向成形鍛造雙聯(lián)齒輪的模具，包括同軸設(shè)置的凸模1、凹模5、凹模鑲塊6和頂桿9，其中：凹模5設(shè)有成形腔，成形腔上部設(shè)有凸模1、下部設(shè)有環(huán)狀的凹模鑲塊6，凸模1、凹模鑲塊6與凹模5均為間隙配合并且相對于成形腔可縱向移動設(shè)置，凹模鑲塊6套設(shè)在頂桿9上，頂桿9頂面高度低于凹模鑲塊6頂面高度，環(huán)形板坯設(shè)置在凸模1與凹模鑲塊6、頂桿9之間；

所述的凸模1外側(cè)、凹模鑲塊6外側(cè)和凹模5內(nèi)側(cè)周向陣列有相互配合的外齒，所述的凹模鑲塊6內(nèi)側(cè)以及頂桿9頂部外側(cè)周向陣列有相互配合的內(nèi)齒；

所述的凸模1設(shè)有與之同心的芯軸7，所述的芯軸7穿過環(huán)形板坯的軸孔、兩者間隙配合；

所述的頂桿9與環(huán)形板坯的頂面相抵，所述的凸模1與環(huán)形板坯的底面相抵。

所述的頂桿9設(shè)有芯軸孔，所述芯軸孔的孔深可以滿足成形時芯軸7的移動，保證頂桿9與芯軸7之間不發(fā)生干涉。

所述的凹模鑲塊6在軸孔內(nèi)側(cè)底部設(shè)有倒角，頂桿9對應(yīng)設(shè)置，且頂桿9底部為楔形，便于卸料脫模。

所述的凹模5底部設(shè)有凹模墊塊8。

在正向成形過程中，凸模1沿著縱向向下運(yùn)動，法蘭內(nèi)齒10在凹模鑲塊6和頂桿9的內(nèi)齒作用下開始剪切成形，同時法蘭內(nèi)齒10外側(cè)的法蘭部分在凸模1和凹模鑲塊6的作用下鐓粗減薄，面積不斷增大；當(dāng)法蘭部分鐓粗到一定程度時，法蘭外側(cè)開始和凹模5內(nèi)側(cè)壁接觸，開始法蘭外齒11的擠壓成形；成形前后環(huán)形板坯的結(jié)構(gòu)變化如圖4(a)所示。

在正向成形完成后，如圖5(a)所示，凸模1首先向上運(yùn)動，退出成形腔，待凸模1退出成形腔后，頂桿9推動凹模鑲塊6向上運(yùn)動，將雙聯(lián)齒輪推出成形腔，完成卸料。

實(shí)施例2

如圖3(b)和圖5(b)所示，本實(shí)施例涉及一種基于板料體積成形工藝采用反向成形鍛造雙聯(lián)齒輪的模具，包括同軸設(shè)置的凸模1、碟形彈簧芯2、碟形彈簧組3、背壓反頂塊4、凹模5和凹模鑲塊6，其中：凹模5設(shè)有成形腔，成形腔上部設(shè)有凸模1、下部設(shè)有環(huán)狀的凹模鑲塊6，凸模1設(shè)置有軸孔，軸孔中從上至下依次設(shè)置有碟形彈簧芯2、碟形彈簧組3和背壓反頂塊4，凸模1分別與凹模5、背壓反頂塊4間隙配合并且相對于成形腔、背壓反頂塊4可縱向移動設(shè)置，環(huán)形板坯設(shè)置在凸模5、背壓反頂塊4與凹模鑲塊6之間；

所述的凹模5內(nèi)側(cè)和凹模鑲塊6外側(cè)、凸模1外側(cè)周向陣列有相互配合的外齒，所述的凸模1內(nèi)側(cè)和背壓反頂塊4外側(cè)周向陣列有相互配合的內(nèi)齒；

所述的凹模鑲塊6設(shè)有與之同心的芯軸7、兩者配合形成卸料反頂結(jié)構(gòu)，所述的芯軸7穿過環(huán)形板坯的軸孔、兩者間隙配合，所述的芯軸7與背壓反頂塊4在徑向間隙配合；

所述的背壓反頂塊4、凸模5與環(huán)形板坯的頂面相抵，所述的凹模鑲塊6與環(huán)形板坯的底面相抵。

所述的背壓反頂塊4外側(cè)為階梯狀圓筒結(jié)構(gòu)，凸模1在軸孔中設(shè)置有對應(yīng)結(jié)構(gòu)；在碟形彈簧組3作用下，背壓反頂塊4可以提供背壓，防止材料快速流動產(chǎn)生凹陷。

所述的凹模鑲塊6在軸孔內(nèi)側(cè)底部設(shè)有倒角，芯軸7對應(yīng)設(shè)置，且芯軸7端部設(shè)有倒角。

所述的凹模5底部設(shè)有凹模墊塊8。

在反向成形過程中，凸模1縱向向下運(yùn)動，環(huán)形板坯在凸模1的作用下，首先開始法蘭內(nèi)齒10的剪切成形和內(nèi)齒外側(cè)法蘭部分的鐓粗；當(dāng)外側(cè)法蘭區(qū)域變薄、面積變大從而接觸到凹模5內(nèi)側(cè)壁時，開始法蘭外齒11的擠壓成形；成形前后環(huán)形板坯的結(jié)構(gòu)變化如圖4(b)所示。

在反向成形完成后，如圖5(b)所示，凸模1首先向上運(yùn)動，退出成形腔，待凸模1退出成形腔后，芯軸7推動凹模鑲塊6向上運(yùn)動，將雙聯(lián)齒輪推出成形腔，完成卸料。

效果總結(jié)

如圖1和圖6所示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述實(shí)施例中以d1為8mm、d2為15mm、d3為35mm、t1為4mm、t2為2mm的雙聯(lián)齒輪為例，工藝相比精沖工藝的改進(jìn)具體表現(xiàn)為：法蘭外齒塌角可以由精沖的0.5mm減小至0，法蘭內(nèi)齒塌角由精沖的0.6mm減小至0.5mm；同時本實(shí)施例工藝相比精沖工藝，坯料直徑d0有所減小，可減少用料。

如圖2和圖7所示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述實(shí)施例1和實(shí)施例2通過采用冷成形，相比熱鍛或溫鍛技術(shù)，可以有效降低能耗，減少加熱過程中產(chǎn)生的碳排放量。