[发明专利]盲孔内齿轮精密成形方法及内齿成形模具

说明书

技术领域

本发明涉及基本无切削的金属机械加工、金属冲压领域，尤其是盲孔内齿轮机械零件的塑性精密成形方法及内齿成形模具。

背景技术

目前，盲孔内齿轮的制造主要采用齿轮机床切削加工方法。这种制造方法存在如下缺陷：(一)工艺路线较长，一般要进行锻造制坯、粗精车加工、插齿加工等多道机加工工序；(二)生产效率较低；(三)齿轮精度的一致性较差；(四)由于插齿加工时必须留有越程槽，使产品结构增大，强度降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有盲孔内齿轮机床切削加工方法的弊端，提供一种工艺路线短，生产效率高，齿轮精度一致性好、强度高的盲孔内齿轮精密成形方法及内齿成形模具。

本发明的技术解决方案是：

盲孔内齿轮精密成形方法的工艺步骤为：(一)计算机仿真分析，拟定分步成形方案；(二)下料制坯；(三)表面软化及润滑处理；(四)精密成形；(五)切除多余部分。

所述下料制坯包括①剥皮加工，对除专用冷锻钢以外的其它钢材进行剥皮加工，去除钢材表面的沟槽及轧制时留下的裂纹；②根据产品形状、材料可塑性制坯，坯料直径为产品最大直径的三分之二至四分之三，坯料重量为产品重量的105～115％之间。

所述表面软化及润滑处理包括①将坯料放置在真空热处理炉内，加热至摄氏700～720度，保温180～300分钟球化退火，炉温降至摄氏530～580度，出炉空冷，使坯料硬度小于洛氏硬度B标尺85兆帕；②进行抛丸表面处理；③在摄氏80～100度温度下进行磷皂化处理。

所述精密成形指将经过表面软化及润滑处理的坯料放置在模具中心位置，采用冷锻压力机或油压机反向挤压，一次或多次塑性成形。

盲孔内齿轮内齿成形模具主要由凸模和凹模组件组成，凹模组件模体形状与盲孔内齿轮产品的外轮廓相应，凸模模体形状与盲孔内齿轮产品的内齿廓形状及端面形状相应，其特征在于：凸模齿廓根据齿轮精度等级公差带进行修正，从齿轮分度圆到齿轮齿根圆逐步由标准尺寸向最小极限尺寸过渡，齿形精度为6～5级，凸模表面粗糙度小于0.5微米，凸模表面纳米涂层厚度0.002～0.004毫米，凸模齿端面入模角采用半圆弧过度，凸模刃带有效宽度在1.5～3毫米之间，刃带双面后隙比刃带均匀小0.3毫米，凸模刃带与基模过渡锥角为3～6度；凹模组件采用2～3层组合模，过盈配压而成，过盈量为模具配合尺寸的0.4～0.5％。

本发明的优点是：(一)采用冷锻反挤压工艺加工盲孔内齿轮，由于冷锻在常温下进行压力加工，金属表面不会产生氧化，因此可以生产接近最终形状的金属零件，节约了材料和能源，减少了加工工序和设备，大幅度提高了生产效率。(二)由于加工所得产品金属流线按齿廓形状分布，因此产品机械强度得到增强。(三)由于齿轮齿形部分实现无切削加工，因此齿轮精度一致性好。(四)由于齿轮齿形部分实现无切削加工，且凸模齿端面入模角采用半圆弧过度，即圆弧尺寸小于齿轮设计倒角尺寸，因此加工盲孔内齿轮时无需留越程槽，齿轮全长有效啮合，减小了产品结构，提高了产品强度。

附图说明

图1为本发明盲孔内齿轮内齿成形模具工作状态示意图。

图2为本发明凸模齿廓设计示意图。

图3为本发明凸模刃带宽度及过渡锥角示意图。

图4为本发明凸模K向刃带齿形放大图。

图中：1、盲孔内齿轮产品，2、坯料，3、凸模，4、凹模组件，5、凸模齿廓曲线，6、齿廓最小极限尺寸，7、齿轮分度圆，8、齿轮齿根圆，9、过渡锥角，10、齿端面入模角，11、基模。

具体实施方式

以JY60内齿轮用20铬锰钛材料制造为例。

用20铬锰钛材料精密成形JY60内齿轮的工艺步骤为：

(一)计算机仿真分析，拟定分步成形方案；

(二)下料制坯；

①采用直径为65毫米的20铬锰钛圆钢，下料重量476克；

②将坯料(2)直径车至64毫米；

(三)表面软化及润滑处理；

①将坯料(2)放置在热处理炉内，加热至摄氏770度，保温240分钟球化退火，炉温降至摄氏550度，出炉空冷，使坯料(2)硬度小于洛氏硬度B标尺85兆帕；

②对坯料(2)进行抛丸表面处理；

③磷皂化处理；

I在摄氏50～60度的10～20％的稀硫酸水溶液中不停地滚动坯料(2)酸洗10分钟左右；

II用流动水清洗3～4分钟；

III在摄氏80～100度磷化液中滚动磷化10～16分钟；

IV用流动水清洗；