[发明专利]一种内齿圈成型模具及成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加工成型模具及成型方法，更具体地说涉及一种内齿圈成型模具及成型方法。

背景技术

内齿轮的现有加工方法主要为机械切削加工，按传统的生产工艺主要包括：钻孔、粗车内孔、精车内孔、插齿、拉齿等。其中就插齿而言，加工所需时间长，而且材料利用率低，浪费严重。此外，传统的的机械切削工艺不但存在加工工序较多，工艺路线长材料利用率低，成本高，加工效率低，而且齿轮精度的一致性较差，并且由于采用切削加工，机械力学性能较差。此外，对于拉齿而言，其刀具损耗大，成本高，精度变化大，其对于大批量、高精度的生产要求也无法满足。

近年来，齿轮的挤压成形工艺得到发展，但主要局限于外齿轮的挤压成形，对于内齿轮的冷挤压成型工艺的研究却很少。现有关于内齿轮的冷挤压成型工艺中，由于内齿轮的齿向精度受挤压时冲头运动偏差所影响，难以满足常规机械传动精度要求；且挤压工艺往往局限于某个特定尺寸的内齿圈，模具更换非常频繁、生产效率比较低下；此外，目前采用冷挤压成型工艺制备内齿圈的模具和方法通常只适用于制备小内径的内齿圈，其适用的范围较窄。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种节约材料、齿形精度均一性好、模具使用寿命长、内齿圈生产效率高、齿部机械性能强，适合大尺寸的内齿圈加工的成型模具和成型方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种内齿圈成型模具，包括上模座和下模座，所述上模座的下方设有凸模座；所述凸模座的下方连接有冲头机构，所述冲头机构从上至下依次为冲头座、冲头和导向头，所述的冲头座、冲头和导向头在纵向上通过固定螺栓可脱卸固定于凸模座上，所述冲头座、冲头和导向头的各接触面之间为相互咬合；所述下模座的上方设有可脱卸的凹模，所述凹模上段的内径大于其下段的内径；所述凹模的下段与导向头相匹配，所述凹模的上段与冲头相匹配；所述上模座和下模座之间的两侧设有导柱和导套，所述导柱和导套配合调节上模座与下模座之间的距离；所述上模座和下模座之间设有退料机构。

进一步地，所述冲头机构中的冲头为齿形冲头，所述齿形冲头下段的外径与所述导向头相同，所述齿形冲头的中上段为齿形成型部分。

进一步地，所述齿形冲头中齿形成型部分的下端设有压力角α，所述的压力角α的大小为20～25度。

进一步地，所述的退料机构包括纵向设于所述凹模两侧的退料板连接杆和设于所述退料板连接杆中上部的退料板，所述退料板可沿退料板连接杆上下移动。

进一步地，所述退料板为环形退料板，所述的冲头机构穿过所述环形退料板中间的通孔；所述通孔的孔径介于冲头外径和工件外径之间。

进一步地，所述退料板连接杆的顶部设有止位销。

进一步地，所述凸模座的外围设有凸模座固定套，所述的凸模座固定套通过固定螺钉与上模座连接；所述凹模的外围设有凹模固定套。

进一步地，所述用于固定冲头座、冲头和导向头的固定螺栓的个数为两个，所述固定螺栓的上端与凸模座相连，所述固定螺栓的下端伸入至导向头内部。

一种内齿圈的成型方法，所述内齿圈主要通过冷挤压工艺成型，所述内齿圈的成型方法主要包括以下步骤：(1)冷挤压成形：将欲成型的坯料放入凹模的上段位置；通过导柱和导套的作用使上模下压，冲头机构中的导向头穿过坯料中孔进入凹模，当导向头进入到凹模的下段时，冲头向外挤压坯料，坯料经挤压后形成内齿形工件；(2)退料：挤压结束后，导柱和导套在气缸的作用下将上模升高，内齿形工件与冲头机构一起离开所述凹模，此时，退料板下移，使内齿形工件与冲头机构脱离，完成退料。

进一步地，所述冲头挤压坯料的压力值为1100～1300吨。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明采用精密冷挤压工艺，以模具精度来保证齿形及精度；无切削加工，保证成型过程不会产生内部组织流线断裂，提高了内齿圈齿部的机械性能，破坏性实验测试结果显示，其单齿比拉刀或插齿两种加工方式成型的单齿的强度至少要高出1.5倍；其成型过程不超过10秒，比插齿工艺快了50倍，比拉刀工艺快了3倍，大大提高了生产效率，同时也降低了生产成本；模具寿命长(可达万件以上)，而现有技术中拉刀约3000件必须修磨，修磨过3次的拉刀需报废；产品精度均一性好，尤其适合用于加工直径为50～500mm范围的内齿圈。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中区域A的局部放大图。