[发明专利]一种大齿高齿形件多道次同时挤压滚轧模具及方法

说明书

一种大齿高齿形件多道次同时挤压滚轧模具及方法，模具包括N个滚挤模具，滚挤模具沿轴向分为刃角段和校正段；N个滚挤模具与工件坯料的中心距均为a，N个滚挤模具沿工件坯料周向等间距均匀布置，沿工件坯料轴向方向依次错开设定距离；方法是先装夹工件坯料，然后将工件坯料或滚挤模具轴向送进至指定位置，当工件坯料直径较小时，N个滚挤模具主动旋转，同时N个滚挤模具以相同速度V轴向进给，完成滚挤成形；当工件坯料直径较大时，工件坯料以角速度ω主动旋转，同时工件坯料以相同速度V轴向进给，完成滚挤成形；本发明能够在轴向进给方式中实现大齿高齿形件的滚挤成形，具有生产效率高、滚挤力小、成形齿形完整且成形精度高的优点。

技术领域

本发明属于先进材料成形技术领域，具体涉及一种大齿高齿形件多道次同时挤压滚轧模具及方法。

背景技术

齿形件零件是机械传动装置中重要的基础部件和机械元件，广泛应用于汽车、航天、船舶、装备制造等领域。随着我国装备制造业的发展，对齿形件的性能提出了更高的要求。

齿形件的加工工艺主要分为传统的切削加工和塑性成形工艺。传统的切削工艺存在切削加工强度高、生产率低、成形工件机械性能和表面质量差等缺点。而滚轧成形工艺属于无屑加工的范畴，滚轧成形工艺具有生产效率高、承载能力高、使用寿命长且节约成本的优点。但是，由于滚轧过程是一个滚轧模具不断滚压坯料以成形齿形件齿根，同时齿高增加的过程，当齿形件的齿高较大时，由于受到材料塑性流动的限制，容易导致滚轧齿形件的齿顶高达不到要求，齿轮成形不完整。现有的研究中，成熟的齿形件滚轧成形工艺所成形的直径和齿高都较小，一般直径不超过100mm，齿高不超过5mm。

中国专利(公开号为CN 102658319 B、CN 102814434 B、CN103752738 B、CN103452741 B)等中披露了一种杂型面零件的轴向进给滚轧成形方法，滚轧模具与工件中心距固定，坯料轴向运动滚轧成形螺纹、花键等复杂型面零件，该方法中所有的滚轧模具参数均相同，每个模具实现的径向压下量是一样的，通过具有刃角段的滚轧模具使工件产生径向变形累计而成形齿形。

诸如此类的复杂型面零件的轴向进给滚轧成形中，通过改变刃角角度和刃角段长度可实现不同齿高零件的滚轧成形。但采用此方法成形较大齿高(齿高超过5mm)的齿形件时，需要较大的刃角段角度或刃角段长度，导致滚轧力增加，材料轴向的流动增加，齿形成形高度减小，成形精度降低，模具尺寸增加，滚轧时间增加；而且成形齿高高度有限，难以实现大齿高大直径齿形件的滚轧成形。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大齿高齿形件多道次同时挤压滚轧模具及方法，能够在轴向进给方式中实现大齿高齿形件的滚挤成形，具有生产效率高、滚挤力小、成形齿形完整且成形精度高的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种大齿高齿形件多道次同时挤压滚轧模具，包括N个滚挤模具，滚挤模具沿轴向分为刃角段和校正段；N个滚挤模具与工件坯料的中心距均为a，N个滚挤模具沿工件坯料周向等间距均匀布置，沿工件坯料轴向方向依次错开设定距离。

所述的设定距离为：第一个滚挤模具和第二滚挤模具沿轴向错开的距离为L₁₂，ω为滚挤过程中工件坯料的旋转速度，V为模具轴向推进速度；第二个滚挤模具和第三个滚挤模具沿轴向错开的距离为L₂₃，第(n-1)个滚挤模具和第n个滚挤模具轴向错开的距离为L_(n-1)n(n＝1,2，...，N)，第N个滚挤模具和第(N-1)个滚挤模具轴向错开的距离为L_(N-1)N，