[发明专利]一种大直径内齿型件多模具同步滚轧成形方法

说明书

一种大直径内齿型多模具同步滚轧成形方法，先装夹工件坯料，工件坯料由转盘驱动，N对相同的滚轧模具沿工件坯料周向均匀布置，每一对滚轧模具分为内辊模具与外辊模具，内外配合使用，其中内辊模具为齿形模具，外辊模具为圆柱形模具；然后调整每对内辊模具、外辊模具的中心与工件坯料的中心在一条直线上；最后驱动工件坯料旋转，N个内辊模具同步径向进给，通过摩擦、齿形啮合跟随工件坯料旋转，完成工件坯料上齿形的塑性成形，外辊模具保持轴向固定，仅通过与工件坯料的摩擦进行自转；本发明可以有效降低成形力，减小设备载荷，确保在内齿圈成形过程中啮合准确，确保内齿圈外径的圆度精度。

技术领域

本发明属于先进材料成形技术领域，具体涉及一种大直径(直径大于100mm)内齿型件多模具同步滚轧成形方法。

背景技术

内齿型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。随着装备制造业的发展，对齿形件的性能提出了更高的要求。目前的内齿型的主要加工工艺有切削加工和塑性成形工艺。传统的齿形件的加工以切削加工为主，特别是在大直径内齿件零件的加工中，其复杂内齿型主要加工步骤为：粗铣齿、精铣齿、磨齿等工艺流程，这样的加工工艺复杂，制造周期长，制造质量难以保证，同时会造成材料的浪费。相比切削加工，塑性成形工艺具有生产效率高、节约材料、工件流线好、力学性能高等诸多优点。

美国专利US20060272375中提出了一种内齿型件的塑性成形方法，工件为杯状毛坯，安装在卡盘状模具中，内部有一个齿形模具可以径向进给与轴向进给以成形齿形；同时内部齿形模具和卡盘模具可具有彼此独立的驱动机构，其通过同步装置联接以使旋转同步并通过控制技术保持相匹配的运动关系。这种成形方法在成形过程中同时存在轴向与径向进给，在加工齿形尺寸相对于毛坯较大的零件时，使得成形材料的变形抗力过大；在成形过程中使用单个滚轧模具，成形效率低，受力平衡难以保证，要求成形模具需要高的强度、足够的冲击韧性等；卡盘模具中的工件在成形完后需要专用工具将其顶出，取件较为困难；同时卡盘模具的整体尺寸与形状又受制于加工零件的尺寸，针对大直径的内齿型零件，加工制造比较困难，较适用于加工直径较小的齿型件。

文献(Veliko Ivanov,Rolling of internal threads:Part 2.Journal ofMaterials Processing Technology,1997,72(2):221-225.)论述了内螺纹的滚轧方法，多个成形模具安装在一个芯模上进行成形加工，无径向进给，难以滚轧成形齿高较大的内螺纹零件；其认为50mm以上为大直径内螺纹件，该文中仅给出内径50-60mm的理论分析算例，然而由于芯模尺寸的限制，大直径内螺纹(直径大于100mm)的加工也存在困难；此外，对于多模具的内螺纹成形，各滚轧模具的相位位置会影响所成形内螺纹的形状，然而在文中并未给出各模具的相位调整方法。

文献(Zhang D W et al.,A note on phase characteristic among rollersbefore thread or spline rolling.The International Journal of AdvancedManufacturing Technology,2019,100:391-399.)论述了多模具滚轧外螺纹和外花键结构时模具的调整方法；但是对于内齿轮、内螺纹和外齿轮、外螺纹的多模具滚轧成形，各模具的相位要求并不相同，外复杂型面(外齿轮、外螺纹)的滚轧模具相位调整无法用于内复杂型面(内齿轮、内螺纹)的滚轧模具相位调整。

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了一种大直径内齿型件多模具同步滚轧成形方法,适用于100mm以上内径，特别是1000mm以上内径的复杂内齿型件，可以有效降低成形力，减小设备载荷，确保在内齿型件成形过程中啮合准确，确保内齿型外径的圆度精度。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种大直径内齿型多模具同步滚轧成形方法，包括以下步骤：