[发明专利]一种用于变速器齿轮精密成型的组合凹模及其设计方法

说明书

本发明提供一种用于变速器齿轮精密成型的组合凹模及其设计方法，解决传统整体凹模和组合凹模成型过程中限制模具发生弹性变形，但实际生产过程中模具弹性变形无法避免，导致模具成型后齿部需要修形的问题。本发明组合凹模包括模芯和一层应力圈；模芯的内壁上设有渐开线齿形，模芯的外周面沿轴向设置为依次连接的第一锥形面、第二柱形面、第三锥形面和第四柱形面；应力圈套装在模芯的外侧，腔体内表面沿轴向设置为依次连接的第五柱形面、第六锥形面和第七柱形面；第二柱形面和第五柱形面、第四柱形面和第七柱形面为过盈配合，且应力圈的外径为模芯内径的2～2.5倍，模芯外径为模芯内径的1.3～1.5倍。

技术领域

本发明属于汽车变速器齿轮成型领域，具体涉及一种用于变速器齿轮精密成型的组合凹模及其设计方法。

背景技术

变速器齿轮是汽车变速器中较为重要的部件，该齿轮类零件采用冷、温、热精密锻造方式成型时，核心技术是精密成型工艺模具的设计。如图1至图3所示，传统方法中采用的模具有整体凹模和组合凹模两种，但是，该类模具存在以下问题：

1)齿轮精锻件的精度取决于模具的弹性膨胀量和锻件本身的弹性恢复，尤其是模具的弹性膨胀量影响较大。为了减少模具弹性变形对锻件精度的影响，传统整体凹模和组合凹模在设计理念上限制成型过程中模具发生的弹性变形，但实际成型过程中由于受力大，模具弹性变形无法避免；

2)基于以上设计理念，整体凹模外径D、组合凹模最外侧应力圈直径D与模芯内孔直径d比值达到4～6倍，此种尺寸设置使得模块较为笨重，不仅浪费材料，而且现场操作极不方便，拆装劳动强度较大；此外，对于传统整体凹模结构，即便D＝(4～6)d，开裂风险仍然较大；

3)为了更好的限制模具变形，组合凹模常设计为多层应力圈结构，此种设置使得加工及压装要求都极高；

4)为了弥补模具弹性变形与锻件最终要求之间的差异，传统组合凹模是将应力圈和模芯压装在一起后，再对齿部进行精密加工，模芯齿部是根据模具弹性变形量及锻件弹性恢复量修形过的，不是标准渐开线，修型后，齿部设计、现场测量难度大，另外由于模具的弹性变形量与温度密切相关，因此冷、温、热等不同精密成型方式的齿部修形方法不同，使得修形过程相对较为复杂；

5)传统组合凹模过盈部位一般设计为上小下大的斜面配合，斜度β为0.5°～3°，需要研磨配合，否则不易保证精度；若斜度设计不当，压装完成后模芯会从大端自动冒出；若斜度太小，还会出现使用过程中模芯自小端脱出的情况，因此存在一定的安全隐患。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种用于变速器齿轮精密成型的组合凹模及其设计方法。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案是：

一种用于变速器齿轮精密成型的组合凹模，包括模芯和一层应力圈；所述模芯为套筒结构，其内壁上设有渐开线齿形，所述模芯的外周面沿轴向设置为依次连接的第一锥形面、第二柱形面、第三锥形面和第四柱形面，所述第一锥形面的大端与第二柱形面连接，所述第三锥形面的小端与第二柱形面连接，大端与第四柱形面连接；所述应力圈为套筒结构，其套装在模芯的外侧；所述应力圈的腔体内表面沿轴向设置为依次连接的第五柱形面、第六锥形面和第七柱形面，所述第六锥形面的小端与第五柱形面连接，大端与第七柱形面连接；所述第二柱形面和第五柱形面、第四柱形面和第七柱形面为过盈配合，且应力圈的外径为模芯内径的2～2.5倍，模芯外径为模芯内径的1.3～1.5倍。

进一步地，所述应力圈与模芯的过盈量为模芯外径的0.3％～0.4％。

本发明提供一种用于变速器齿轮精密成型的组合凹模的设计方法，包括以下步骤：

步骤一、将模芯外径设计为模芯内径的1.3～1.5倍，应力圈外径设计为模芯内径的2～2.5倍；

步骤二、将应力圈与模芯的过盈量设计为模芯外径的0.3％～0.4％；