[发明专利]一种锻轧复合成形大齿高蜗杆的方法及径向锻造模具

说明书

一种锻轧复合成形大齿高蜗杆的方法及径向锻造模具，方法先使用径向锻造方法获得基本的蜗杆螺纹齿形，然后通过滚轧用来修正径向锻造过程因为径向锻造模具内螺纹参数与成品蜗杆的螺纹参数的区别，以及温成形加工精度这两方面因素导致的齿形偏差；最后通过强化蜗杆齿形；径向锻造模具由多个外形相同的分模组成，多个分模内表面螺纹能够拼合完整的螺纹形状；本发明能够加工具有大齿高形貌的蜗杆的螺纹齿形，提高生产效率、缩短生产周期，增加零件的表面强度，提高零件的可靠性。

技术领域

本发明属于蜗杆成形技术领域，具体涉及一种锻轧复合成形大齿高蜗杆的方法及径向锻造模具。

背景技术

蜗杆传动主要由蜗轮和蜗杆构成，用于在两交错轴之间传递力和运动。与齿轮传动相比，蜗杆传动有传动比大而结构尺寸紧凑，运转平稳，噪声小，不需要其他辅助机构即能获得传动反行程自锁等优点，在减速机，扶梯曳引机，卷扬机等设备中有广泛的应用。

目前蜗杆生产采用切削方法或塑性成形方法。切削方法使原有的金属纤维遭到破坏，降低了材料强度，同时还有材料利用率低，加工成本高等缺点。蜗杆主要的塑性成形方法是滚轧，为了保证较高的加工精度和表面齿形质量，蜗杆多用冷成形的方法。常见的蜗杆材料在冷成形时变形抗力较大，因此对设备吨位、滚轧模具的硬度有较高的要求。

目前通过滚轧工艺成形蜗杆的生产实际中，成形的蜗杆大多齿高较小，4mm齿高的冷滚轧技术较为成熟。对于大齿高蜗杆，由于材料变形量大，采用冷滚轧方法不容易获得较好的效果。

径向锻造是一种多向局部加载成形技术，径向锻造具有成形效率高，节能节材，成型零件表面强度高等优点。由于大齿高蜗杆在成形时材料变形量大，径向锻造方法无法在一次捶打内完成全部变形量，需要使用渐进增量成形的方法。申请号为201410216065.X的中国专利中披露了一种坯料轴向进给的径向锻造渐进增量成形大齿高螺纹件的方法，然而采用该方法成形螺纹段轴向长度较小的蜗杆零件，容易出现明显的蜗杆轴向伸长，模具与蜗杆轴其他位置干涉，螺纹两端成形质量差等问题。申请号为201410218696.5的中国专利中披露了一种坯料无轴向进给的径向锻造成形渐进增量成形螺纹类零件的方法，然而采用该方法成形的蜗杆零件齿高较大，分度圆直径相对较小时，由于其模具齿形是目标零件齿形的共轭齿形，每次锤击时，模具内齿齿顶圆先与待成形工件接触，由于模具内齿齿顶圆直径小于成形前的坯料直径，成形时易出现材料折叠，齿形破坏等问题。

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锻轧复合成形大齿高蜗杆的方法及径向锻造模具，能够加工具有大齿高形貌的蜗杆的螺纹齿形，提高生产效率、缩短生产周期，增加零件的表面强度，提高零件的可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种锻轧复合成形大齿高蜗杆的方法，包括以下步骤：

步骤1，装夹工件2，工件2一端由机械手3夹紧；

步骤2，工件2向工作状态的电磁感应加热线圈送进，使工件2待成形螺纹的位置即成形区域位于电磁感应加热线圈的工作区域进行加热；

步骤3，成形区域达到预设温度T后，工件2退出电磁感应加热线圈的工作区域，并向径向锻造模具1方向送进，使径向锻造模具1螺纹段与工件2成形区域轴向对齐；

步骤4，径向锻造模具1首次成形螺纹，具体为：

4.1、径向锻造模具1进行打击锻造，径向锻造量为Δ，Δ由径向锻造总量Δh₁和总锻造道次m确定：

Δ＝Δh₁/m (1)

径向锻造总量Δh₁取Δh_1max≤Δh₁＜Δh，Δh为总成形量，Δh由蜗杆成品齿底圆直径d_fw与加工前工件成形区域的直径d_b确定：