[发明专利]齿轮的成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮的成形方法，特别是涉及一种全程连续冷间锻造的齿轮的成形方法。

背景技术

请参照图1A所示的现有技术的齿轮热锻成型方法的流程示意图。公知的一般传统齿轮成形方式大多利用热锻方式成形，其制造流程大致为先将所取得的如棒材之类的胚料加热到再结晶温度以上，再以热锻锻粗至所需要的胚料长度，之后再经由喷砂及机械加工等步骤来形成齿轮。然而上述热锻成形的主要缺点在于其成形过程中是采用将胚料(如棒材等)加热到再结晶温度以上，往往造成该齿轮成形后会有氧化皮的脱落及造成表面脱碳，使最终制成的齿轮的尺寸精度与表面粗糙度不易控制，甚至超过所设计的锻胚制造公差，造成精度不佳，无法应用于较微小齿轮的制造。

公知的一般传统齿轮成形方式，近年已逐渐针对需要较高精度尺寸要求的部分而在终段采用冷锻精整方式，以确保齿轮成形的精度，然而采用热冷锻复合方式虽可提高小齿轮精度，但仍需要先行处理热锻所造成的氧化皮及表面脱碳层部分，增加后续的再加工与时间上的耗费。

另外请参照图1B所示的现有技术的齿轮冷热锻成型方法的流程示意图。其是先将所取得的如棒材之类的胚料加热到再结晶温度以上，再以热锻锻粗至所需要的胚料长度，之后再经由修整、冷锻整形及压印加工等步骤来形成齿轮。公知的一般传统齿轮成形方式是利用单道次冷锻方式成形，对于所要开发的微小齿轮(其模数在1以下且齿数为13～20齿左右)，易因瞬间冷间成形的加工硬化而产生极大的变形抵抗负荷，造成微小齿轮不易成形，甚至导致冲头断裂。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种连续式全程冷间锻造成形方法，其利用多道工步的体积分配设计，分段降低负荷以完成齿轮成形锻造。

本发明为解决上述问题所提出的齿轮成形方法包含如下步骤：对一胚料进行后向挤制，以形成具有一盲孔的锻胚，该锻胚具有适当的轴向长度及径向尺寸；进行精密冲切，以去除锻胚的盲孔所余的实心胚料部分而形成通孔；以及基于通孔进行锻胚外轮廓齿型的冲锻作业的定位，并冲锻形成齿轮。

上述的齿轮成形方法中，在应用成型模具对一胚料进行后向挤制的步骤之前，可预先在垂直于胚料轴向的端面冲制定位孔。

上述的齿轮成形方法中，可在进行精密冲切步骤的同时或之后修整该锻胚的通孔，以形成较佳的真圆度及表面粗糙度的高精度内孔。

上述的齿轮成形方法中，其盲孔所余实心胚料部分的厚度小于或等于进行精密冲切时可直接切削下料的厚度。

上述的齿轮成形方法中，其齿轮为微型齿轮，并且为正齿轮，且上述的齿轮成形方法的全步骤为连续全程冷锻方式。

本发明的特点在于，本发明的制造方法是利用连续式冷间锻造成形方法，主要利用精微水平锻造机台的连续操作来进行短时间内极大量的齿轮生产，其为此制造技术的一大优点，其原理为将原本一单道次的冷间锻粗成形，因过大的负荷而造成模具损坏(大多为冲头断裂)，而本发明先行在齿轮最终成形前(第六道工步)利用前面五道工步的体积分配的设计，使得负荷能够分段降低，并且在一定的机台设备规格内(大多为六道次以内)完成该齿轮的成形锻造。

如前所述，本发明的制造方法因其负荷经由多道次的降低，使得模具的成形负荷减少许多，除可避免模具损坏之外，还同时增加了该模具可进行大批量生产的次数(模具寿命相对提高)，可大幅降低生产成本，提高其产能效益。

本发明的制造方法摒除了公知的齿轮热锻法，一般热锻法由于其精度受其氧化皮层与表面脱碳层的影响，往往在后段高精度切削中耗费许多人工，若依据本发明所提的制造方法，不仅可减少加工成本，还可减少材料上的浪费。

本发明的制造方法摒除了公知的齿轮热冷复合锻法，由于一般热锻法的精度不佳，所以现已有采用冷锻精整方式代替传统高精度切削的后加工，然而，若采用本发明所提出的制造方法，可减少热冷间锻造所需要的换模时间，并可由单一冷间锻造成形法完成，可大幅减少加工时间与成本。

本发明是先行针对内孔以一定精度成形，再以内孔为基准，利用冲压成形外轮廓，使齿轮在装配时的内孔精度与组装时的外形精度可达到所要求的公差精度内，提高齿轮的传动效率。

本发明利用精微齿轮连续冷间成形方式(Micro-gear progressive cold forming method)，其具有诸多有益特点：精度高，可避免热锻所产生的尺寸误差；全程冷锻方式可减少热锻至冷锻过程中的繁杂的加工与合模操作；利用多道次的成形负荷分配，可突破冷锻微小齿轮不易成形的瓶颈；因全程采用冷间锻造成形，其材料易同时因应变情况而使得机械强度更高，使齿轮的使用寿命提高许多。

附图说明