[发明专利]直齿圆柱齿轮的叠料冷精锻工艺

说明书

技术领域

本发明属于机械制造行业中的冷精锻工艺，特别是一种适用于直齿圆柱齿轮生产的叠料精锻工艺。

背景技术

当前，直齿圆柱齿轮应用最多的加工工艺仍是传统的切削加工工艺，使用锻造坯料或棒料，经过车、铣及随后的热处理最终成形，该工艺加工工时长，生产效率低，材料浪费较大，且耗能较多，其经济和社会效益都较差，并且在切削过程中将齿形部位的材料纤维切断，降低了齿轮的强度和使用寿命。

随着工业的迅速发展，用于汽车和航空工业的齿轮类零件要求减轻重量和增加强度，同时由于竞争的需要，还要求降低成本，齿轮精锻加工正是适应这种需求的一种工艺。与传统的切削加工工艺相比，齿轮精锻工艺能够改善了齿轮的组织性能，提高了齿轮的使用寿命，产效率高，材料利用率高，经济效益好。

对于直齿圆柱齿轮尤其是高径比较小的齿轮，由于精锻时齿形(特别是上下角隅处)充填困难，最终造成角隅处充填不足，同时凹模型腔壁要承受很大压强，且有高度的应力集中，容易导致凹模开裂，因此直齿圆柱齿轮精锻成形比锥齿轮困难得多，目前尚处于工艺探索和实验室研究阶段，是近年来国内外锻压技术研究的热点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种直齿圆柱齿轮的叠料精锻工艺，该工艺针对直齿圆柱齿轮冷精锻充填不足的难点，采用两块坯料轴线重合上下叠合进行两次挤压，能够在小得多的挤压力下成功压制出合格零件，具有成形容易，充填完满，挤压力小，模具结构简单可靠而寿命长等优点。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种直齿圆柱齿轮的叠料冷精锻成形工艺，该工艺包括下述步骤：

1)将两块体积相同的圆柱形坯料沿其轴线重合置于圆形凹模中，且将两块圆柱形坯料内端面接触进行叠合，然后进行初次挤压；这时坯料互相接触的端面附近材料将首先贴合圆形凹模，齿形角隅处充型完好；

2)当两块圆柱形坯料与圆形凹模贴合面大于1/2坯料高度时，停止挤压，将两块坯料取出；

3)然后将两块坯料上下位置互换，再放入圆形凹模中，经上顶模与下顶模压头接触的坯料面相互叠合，再次进行挤压；

4)当两块坯料与圆形凹模充分贴合、齿形充填完满后，停止挤压；

5)将经两次挤压后的零件进行整平后，即得最终工件。

本发明进一步的特征在于：

所述初次挤压变形的初始阶段，充满角隅所需的应力为坯料进入屈服阶段的屈服应力。

所述再次挤压变形的初始阶段，充满角隅所需的应力稍大于初次挤压的屈服应力，小于单料挤压时硬化后的屈服应力。

本发明直齿圆柱齿轮的冷精锻成形工艺，将两块圆柱形坯料轴线重合端面接触进行叠合，然后进行初次挤压，这时坯料互相接触的端面附近材料将先贴模，齿形角隅处充型完好；将两坯料上下位置互换后，两坯料原先与模具压头接触的未完全变形的端面互相接触叠合，原先处在中部已经充分变形的端面与模具压头接触，再次进行挤压，未完全变形的部分将充分变形，这样就可以获得完整的充填完满的零件；将齿形充填完满的零件进行整平获得最终工件。该工艺的实质是可以将普通冷挤压时难以充填的角隅部位转换到容易变形的部位进行挤压成形，可在低得多的压力下使齿廓部位充填完整。

本发明提出的工艺方法有以下优点：

1、齿廓充填完满。采用两次挤压，巧妙地解决了齿廓角隅处无法完全充填的难题。

2、变形抗力小，成形容易。由于两次挤压都不必因充填角隅处而加大压力，使整个工艺中的形变应力比普通挤压或单料挤压时硬化后的屈服应力小许多。

3、模具结构简单，寿命长。不需要特殊变形控制过程，只需要最简单的变形过程，所以模具结构简单，制作成本低。

4、加工过程简单，无需加热耗能。只用到最普通的挤压工艺，而且无需温、热挤压也能够完满充型，节能环保。

附图说明

图1为初次挤压前坯料在模具中的位置；

图2为坯料初次挤压时的形态；

图3为两坯料上下位置互换后在模具中的形态；

图4为二次挤压后坯料最终的形态，齿廓充填完整；

图5为初次挤压前两块坯料的叠合状态；

图6为初次挤压后两块坯料的形状；

图7为初次挤压完成后，两块坯料上下位置互换后叠合状态；

图8为互换位置后，经过二次挤压时坯料的形态。

图中：1、圆形凹模；2、上顶模；3、下顶模。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。