[发明专利]圆弧齿底非渐开线齿形四锤头渐进径向锻造装置及工艺

说明书

本发明属于塑性加工技术领域，具体涉及一种圆弧齿底非渐开线齿形四锤头渐进径向锻造装置及工艺。一种圆弧齿底非渐开线齿形四锤头渐进径向锻造装置，包括四个径向锻造锤头和夹持装置，四个径向锻造锤头在空间上按一定夹角圆周阵列；径向锻造锤头用于对工件实现圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形的成形；所述夹持装置用来实现工件的轴向送进、旋转和轴向退出。本发明采用塑性成形方式成形出圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形零件，成形效率高，成形后的零件组织纤维连续，特别是冷锻后的零件表面加工硬化现象明显，表面强度增加，零件可靠性提高。

技术领域

本发明属于塑性加工技术领域，具体涉及一种圆弧齿底非渐开线齿形四锤头渐进径向锻造装置及工艺。

背景技术

圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形零件因其特有的优点，在重载机械设备、工业机器人、航空航天等领域具有广泛的应用前景。目前，齿形零件的生产工艺主要包括传统的切削加工和塑性成形加工两种，在我国大部分齿轮生产企业中主要以切削加工为主，且以滚齿加工方法为普遍采用的切削加工方式。滚齿加工方法主要适用于渐开线齿轮的加工，对于圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形零件，由于啮合关系复杂不易确定，滚齿法便不再适用；单齿切削方法虽然可以成形出圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形，但切削加工会切断材料的纤维组织，降低零件性能，同时加工效率低。齿轮的塑性成形加工方法中，常用的多齿轧制方法仍以加工渐开线齿轮为主，对于非渐开线齿轮的加工则不适用；整体挤压成形虽然可以成形出圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形，但挤压力大，对设备要求很高。

径向锻造是一种多向局部加载渐进成形技术，因其锻造频率高、小变形量锻造的优点，变形阻力小，锻造后零件的材料纤维组织连续，材料组织显著细化，零件表面加工硬化现象明显。公开号为CN201410218696.5的专利中披露了一种径向锻造成形具有螺纹和齿轮特征整体短丝杠的方法，每个径向锻造模具上同时具有螺纹形状段和齿轮形状段，齿轮形状段是由多个内齿组成的一个整体模具，这就使得模具在锻打成形过程中，模具上各个齿的运动方向一致，均是整体锤头的运动方向，但是通过有限元分析软件分析得出，侧边的模具齿在锻压过程中工件材料不能沿齿形中心线对称地向两侧沿径向朝外方向流动，而会向一侧堆积，使得材料流动不均匀，影响齿形质量。公开号为CN201410008451.X的专利中提出了一种齿轮径向旋锻成形装置及方法，通过旋锻模旋转，径向冲头对坯料循环施压来成形齿轮零件，径向冲头的行程量不可调，只能单道次成形，因此所需成形力大、难以保证齿形质量；并且，旋锻装置噪音大、所能提供的成形力小。

综上所述，现有圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形加工存在以下不足：

(1)切削加工方式会切断材料的纤维组织，降低零件性能，且加工效率低；

(2)整体挤压成形方式成形力大；

(3)多齿一体型锤头锻造方式在成形过程中材料流动不均匀，齿形质量差；

(4)齿轮径向旋锻成形方式锻造量不可调，成形力大、难以保证齿形质量。

发明内容

为了克服上述技术的缺点，本发明的目的在于提供一种圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形四锤头渐进径向锻造装置及工艺，单齿型四锤头多道次锻打渐进成形出圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形零件，齿形精度高，零件表面强度增加，零件可靠性提高。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形四锤头渐进径向锻造装置，其特殊之处在于：

包括四个径向锻造锤头和夹持装置，四个径向锻造锤头在空间上按一定夹角圆周阵列；

径向锻造锤头用于对工件实现圆弧齿底非渐开线复杂曲面齿形的成形；

所述夹持装置用来实现工件的轴向送进、旋转和轴向退出。

进一步地，所述夹持装置为机械手。