[发明专利]一种锥齿轮的精密塑性成形方法

权利要求书

1.一种锥齿轮的精密塑性成形方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

获取锥齿轮精锻件的表征参数；

通过所述表征参数获得波浪线数据和引导线；

根据所述波浪线数据和引导线进行预锻模具的制造；

将圆柱体坯料放入所述预锻模具中进行闭式模锻获得预成形件；

所述波浪线数据包括锥齿轮精锻件的齿形大端处对应的波浪形半径、齿形大端处对应的波浪形高度、齿轮大端处对应的波浪形波浪高度、齿形小端处对应的波浪形半径、齿形小端处对应的波浪形高度和齿轮小端处对应的波浪形波浪高度。

2.根据权利要求1所述的一种锥齿轮的精密塑性成形方法，其特征在于：所述表征参数包括齿数、大端模数、齿宽和分锥角。

3.根据权利要求1所述的一种锥齿轮的精密塑性成形方法，其特征在于：所述齿形大端处对应的波浪形半径通过如下公式获得：r_e＝(m_e×z+2×h_a×cosδ)/2-Δ；

所述齿形大端处对应的波浪形高度设置为h_e＝0；齿轮大端处对应的波浪形波浪高度为0～(h_a+h_f)/2；

齿形小端处对应的波浪形半径为：

r_i＝r_e-b×sinδ；

齿形小端处对应的波浪形高度设为：

h_i＝h_e+b×cosδ

齿轮小端处对应的波浪形波浪高度为：

0～[h_a-b×sin(δ_a-δ)+h_f-b×sin(δ-δ_f)]/2；

其中，m_e为大端模数，z为锥齿轮齿数，h_a为齿顶高，δ为分锥角，δ_a为顶锥角，δ_f为根锥角，b为齿宽，h_f为齿根高，Δ为预成形件能置入终锻模具的单边空隙，取0.5～1mm。

4.根据权利要求1所述的一种锥齿轮的精密塑性成形方法，其特征在于：所述引导线获取方法包括：

计算所述锥齿轮精锻件沿径向多个位置的截面面积；

将所述截面面积按圆柱面转换为高度，连接各径向位置的高度点；

对所述高度点进行修正，获得预成形件在径向上与锥齿轮精锻件一一对应的引导线。

5.根据权利要求4所述的一种锥齿轮的精密塑性成形方法，其特征在于：所述预锻模具的制造方法包括：

获取波浪线的三维空间坐标值；

在三维空间中，以大端和小端波浪线作为截面，通过引导线扫掠获得预成形件的上表面图形；

通过预成形件的上表面图形为依据制备预锻模具。

6.根据权利要求5所述的一种锥齿轮的精密塑性成形方法，其特征在于：所述波浪线的三维空间坐标值通过如下公式计算：

Xt＝r×cosθ

Yt＝r×sinθ

Zt＝hw×sin(θ×z)+h

式中，Xt、Yt和Zt分别为波浪线在给定参数下的三维空间内的X、Y和Z三个坐标方向上的坐标值，r为波浪形半径，hw为波浪形高度，θ为0～360°，z为锥齿轮齿数，h为波浪形波浪高度。

7.根据权利要求1所述的一种锥齿轮的精密塑性成形方法，其特征在于：

所述预成形件的径向尺寸比锥齿轮精锻件的径向尺寸小0.5～1mm。

8.根据权利要求1所述的一种锥齿轮的精密塑性成形方法，其特征在于：

从中心轴到齿形小端，预成形件与锥齿轮精锻件在任一径向位置处的圆柱面截面积比为1：1；

从齿形小端到齿宽中点，预成形件与锥齿轮精锻件在任一径向位置处的圆柱面截面积之比由(1～1.05)：1线性变化到1：1；

从齿宽中点到齿形大端，预成形件与锥齿轮精锻件在任一径向位置处的圆柱面截面积之比由1：1线性变化到(1～1.05)：1。

9.根据权利要求1所述的一种锥齿轮的精密塑性成形方法，其特征在于：所述方法还包括：将所述预成形件置入终锻模具中进行齿形部位的闭塞镦挤成形，得到具有完整齿形的锥齿轮精锻件。