[实用新型]一种齿轮轴的精锻成形模具

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮轴的生产领域，具体是一种用于旋转锻造生产齿轮轴的精锻成形模具。

背景技术

齿轮轴作为机械设备中重要的传动部件，工作时其啮合部位承受着较高的接触载荷作用，磨损严重，且齿轮在交变载荷作用下极易疲劳损伤。因此，提高齿轮啮合区域的强度和耐磨性就显得尤为重要。目前，齿轮及齿轮轴加工主要利用挤压或锻造模具从轴向进行压力成形。公开号CN1367051的发明创造提出了一种齿轮精密成形模具，所述模具的齿轮型腔由齿顶和齿根倾斜的进料段、与齿轮零件相似的等径段、齿顶和齿根倾斜的出料段构成，在温挤压过程中采用该模具能够降低材料的变形力。公开号CN2460237的发明创造通过对冷温挤压成型模具设计，能够在一次工作过程中同时成形出内外圆斜齿轮。公开号CN1868633和CN1569351的发明创造提出通过上压头与凹模之间的正挤压作用成形直齿圆柱齿轮方法，成形过程中正挤压模具的凹模的轮廓参数与待成形直齿圆柱齿轮的参数相同。公开号CN101025225和CN101214510的发明创造在冷锻压力机或油压机上采用反挤压工艺分别成形出自动变速汽车传动装置的齿轮件和盲孔内齿轮。所述两个发明中，冷挤压模具的凹模的形状均与齿轮产品的外轮廓相对应。公开号CN1593807和CN201711484的发明创造均采用浮动凹模结构成形精度较高的齿轮，该模具有效的降低成形过程中的载荷，提高了模具寿命。公开号CN101284299的发明创造提出了一种变速箱行星齿轮成形模具，所述模具由上模、下模和螺旋顶出机构组成，该模具可锻造螺旋角较大的螺旋圆柱齿轮。公开号CN201815618U的发明创造提出了一种直齿圆柱齿轮齿形的精锻模具，优点主要表现在工效高、成形出的齿轮啮合强度高。公开号CN101031375的发明创造提出了采用多个锻造模具来成形伞齿轮的方法，该发明能够通过在成形过程中同时完成冲孔成形和去溢料成形两道工序，有效的提高了生产效率。公开号CN1820891的发明创造通过在毛坯或模具的成形部分建立分流口，提高了成形过程中齿轮齿尖处的填充性。在齿轮轴成形方面，公开号CN101332488和CN101342566的发明创造通过采用正挤压和反挤压工艺分别成形伞齿轮轴和带有内齿轮的齿轮轴，成形过程中对轴和齿轮的成形分别采用了不同的挤压模具。

上述传统模具存在着或者不适于齿轮轴成形，或者精度和强度要求高、使用寿命短的不足。

发明内容

为克服现有技术中存在的或者不适于齿轮轴成形，或者精度和强度要求高、使用寿命短的不足，本发明提出了一种齿轮轴的精锻成形模具。

本发明所述的齿轮轴的精锻成形模具包括轴成形模具、外齿轮成形模具和芯模。所述的外齿轮成形模具由四个外形相同的分模组成，并且各分模的内表面为齿状的1/4圆弧面，各分模的侧表面为45°的斜面，将四个分模拼合为内表面有齿的外齿轮成形模具。所述的外齿轮成形模具的各分模的内表面均分为预成形段和整形段两部分，分模整形段的长度取棒料待成形区域直径的70～95％，预成形段的长度取棒料待成形区域直径的40～60％。各分模内表面上齿拔模斜面的拔模角均取2°。所述外齿轮成形模具的预成形段的锥角为3.1°。所述外齿轮成形模具的整形段与预成形段的齿数均与待加工齿轮轴的齿数相同。所述外齿轮成形模具的整形段的模数与待加工齿轮轴的模数相同，所述外齿轮成形模具预成形段的模数依据棒料直径÷(齿数-2.5)确定。

所述芯模分为拔模段、成形段和固定段。成形段位于芯模的中间部分，用于成形渐开线内花键。所述成形段外圆表面齿的齿数和模数与齿轮轴端面渐开线内花键的齿数和模数相同。所述芯模成形段的齿根圆和固定段外圆为光滑过渡的圆锥体，并且该圆锥体外圆表面与芯模的中心线之间的夹角为3°。

本发明通过对齿轮轴锻造模具进行设计，使旋转锻造方法应用于齿轮轴成形，使成形后的齿轮轴外齿轮表面附近晶粒组织呈流线分布，提高了齿轮轴的强度和耐磨性能；齿轮轴内部轴线附近的微观组织则保留了棒料原有的韧性，使齿轮轴能够承受较大的冲击载荷作用。与传统齿轮轴锻造模具相比，本发明结构简单，提高了模具的使用寿命。

与现有技术比较，旋转锻造是在多锤头对击的旋转锻机上生产精密轴类件的一种专用生产工艺。该工艺利用了轴对称件的优势，能通过坯料的旋转逐渐成形出精度较高的轴锻件。本发明在现有旋转锻造工艺的基础上，通过对齿轮轴外齿轮成形模具进行设计，使旋转锻造工艺应用于齿轮轴的生产。

附图说明

附图1是齿轮轴的精锻成形模具的结构示意图；

附图2是分模的轴测图；

附图3是分模的剖视图；