專利名稱：內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵塑性精密成形工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料的塑性精密成形技術(shù)，具體是一種內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)
花鍵塑性精密成形工藝及裝置，適用于大批量的扁平內(nèi)斜齒輪及螺旋漸開線內(nèi)花鍵類零件的塑性精密成形。
背景技術(shù)：
目前，扁平類內(nèi)斜齒輪及螺旋漸開線內(nèi)花鍵零件，通常采用機(jī)械切屑加工工藝加工，存在著刀具壽命低、成本高，產(chǎn)品的尺寸同一性不好，生產(chǎn)效率低，材料利用率低等問題。隨著汽托工業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械切屑加工方法已無法滿足愈來愈大批量生產(chǎn)的需求。 發(fā)明目的 本發(fā)明的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有工藝中所存在的不足之處而提供一種用于內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵塑性精密成形的工藝及裝置。 本發(fā)明的研究機(jī)理是根據(jù)力學(xué)分析，內(nèi)斜齒輪及螺旋漸開線內(nèi)花鍵零件塑性精密成形時(shí)，必須有徑向力與摩擦阻力相平衡，即旋轉(zhuǎn)裝置 一要么凸模轉(zhuǎn)動(dòng)，要么凹模轉(zhuǎn)動(dòng)，或者毛坯轉(zhuǎn)動(dòng)，如此該成形裝置就比較復(fù)雜。鑒于此，綜合考慮多種因素如模具的結(jié)構(gòu)形狀，制做的難易程度、使用壽命等，設(shè)計(jì)一套內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵塑性精密成形裝置。該裝置的獨(dú)特之處在于把成形凸模做成分體組合式，齒形芯軸是活動(dòng)的，凹模固定，零件毛坯則處于自由狀態(tài)，舍棄了傳統(tǒng)的、復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)裝置和頂出裝置。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)
花鍵塑性精密成形工藝，包括以下步驟 a、下料； b、軟化退火處理； c、制坯去除坯料表面氧化皮后按要求制備毛坯；
d、潤(rùn)滑采用高分子潤(rùn)滑劑將毛坯潤(rùn)滑； e、精密成形在塑性精密成形裝置上成形內(nèi)斜齒或螺旋漸開線內(nèi)花鍵；
f、成品。 本發(fā)明中采用的"FM-3水基高分子潤(rùn)滑劑"，是河南省開封市康潔洗滌助劑有限公司根據(jù)鄭州機(jī)械研究所的要求而配方生產(chǎn)的、用于成形內(nèi)斜齒或螺旋漸開線內(nèi)花鍵的高分子潤(rùn)滑劑。該潤(rùn)滑劑無污染，無毒害，操作便利，可以完全取代傳統(tǒng)的磷化皂化潤(rùn)滑，可以有效減小精密成形時(shí)的摩擦力，可以達(dá)到零排放，工藝質(zhì)量易控制，成形制品表面光潔度好。現(xiàn)在市面上有多種可用于冷擠壓的潤(rùn)滑劑，如廣漢市恒潤(rùn)化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的"HR-35A水溶性冷擠壓潤(rùn)滑劑"，四川南溪高分子化工廠生產(chǎn)的"H-4型水基高分子潤(rùn)滑劑"，四川大學(xué)研制的"HST-1高分子潤(rùn)滑劑"等都可用作黑色金屬的冷擠壓，但各廠家的潤(rùn)滑劑又各有所長(zhǎng)，需要經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證以確定采用何種潤(rùn)滑劑更適宜于所成形的具體零件。
所述成品為扁平內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵類零件。
其成形工藝過程為采用高速帶鋸鋸切棒料，然后進(jìn)行軟化退火處理，去除坯料表面氧化皮后按要求制備毛坯，采用FM-3高分子潤(rùn)滑劑(該潤(rùn)滑劑具有獨(dú)特性)將毛坯潤(rùn)滑處理，最后在塑性精密成形裝置上成形內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵。成形內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵工件時(shí)，把模具裝配好，小心謹(jǐn)慎地將凸模與凹模調(diào)整對(duì)中，以便保證內(nèi)斜齒件的尺寸精度。 本發(fā)明的塑性精密成形裝置，包括上、下模板和安裝在上、下模板之間的一套組合凸模、組合凹模和工件頂出部分，所述組合凸模包括凸模、凸模套配合和上墊板通過凸模鎖緊螺母裝于固定在上模板底面上的凸模固定套內(nèi)，斜齒形芯桿與凸模呈分體結(jié)構(gòu)，斜齒形芯桿頂部加工有可放置滾珠的凹坑；所述組合凹模是由凹模、中凹模、中凹模套、凹模外套相互過盈配合組成；所述工件頂出部分包括頂出環(huán)、頂出塊和頂料桿。組合凹模與工件頂出部分通過凹模緊固圈固定在凹模筒內(nèi)，墊塊、下墊板位于凹模筒內(nèi)；底部墊塊位于下模板中，下墊板、墊塊和底部墊塊由上至下依次設(shè)置且均加工有中心孔，其中心孔軸線與整個(gè)模具中軸線重合，頂料桿、頂出塊、頂出環(huán)依次安裝在該中心孔內(nèi)。 在本發(fā)明的裝置中，斜齒形芯桿是單獨(dú)設(shè)置、自由活動(dòng)的，使用時(shí)可先穿入制備好的毛坯內(nèi)孔中，成形結(jié)束時(shí)可以從工件中自由脫開。 其操作程序是先將凸模18與凸模套17間隙配合，然后與上墊板19 一起裝入21內(nèi)，通過旋緊凸模鎖緊螺母21將凸模安裝在固定于上模板16底面上的凸模固定套20內(nèi)；將小凹模12以一定的壓合量壓入中凹模4內(nèi)，然后再與中凹模套3壓配合，最后再與凹模外套2壓配合，構(gòu)成組合凹模；將底部墊塊9放入下模板8內(nèi)，將墊塊7、下墊板11先后放入凹模筒10內(nèi)；將頂料桿6、頂出塊5、頂出環(huán)23先后放入墊塊孔內(nèi)；將組合凹模放入凹模筒10中，最后用凹模緊固圈1將整個(gè)凹模固定在凹模筒10上，凹模筒10固定在下模板8上。
將斜齒形芯桿22穿入制備好的毛坯內(nèi)孔中，然后把毛坯放入凹模中，將滾珠14放到斜齒形芯桿22的凹坑內(nèi)，凸模18隨著導(dǎo)柱導(dǎo)套15的下行接觸滾珠14使斜齒形芯桿22旋轉(zhuǎn)，迫使金屬流動(dòng)產(chǎn)生變形，當(dāng)塑性精密成形內(nèi)斜齒工件13合乎要求時(shí)，壓機(jī)停止下行而回程，下頂出裝置動(dòng)作，通過頂料桿6、頂出塊5、頂出環(huán)23使內(nèi)斜齒工件13頂出。如此循環(huán)往復(fù)即可以大批量生產(chǎn)扁平內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵類零件。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、采用本塑性精密成形工藝及裝備成形的內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵，具有連
續(xù)的金屬纖維流線，避免了機(jī)械切屑加工時(shí)在齒(槽)根部形成的刀痕、微裂紋和光潔度差
等缺陷，材料組織更加致密，所以，零件耐磨損，強(qiáng)度高，使用壽命大大提高。 2、采用本塑性精密成形工藝及裝備成形內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵，可以大大
縮短加工工時(shí)，生產(chǎn)效率約是機(jī)加工的20 30倍.并且可節(jié)省大量的刀、量、卡具及機(jī)加
工所需的設(shè)備、人力、能源，同時(shí)材料的利用率亦大大提高，零件的尺寸同一性好，質(zhì)量高，
具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，非常適合大批量生產(chǎn)應(yīng)用。 3、該工藝及裝置適合于內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵的塑性精密成形。該裝置結(jié)構(gòu)新穎，加工制做簡(jiǎn)單，使用操作便利，模具更換容易、壽命長(zhǎng)，適宜大批量生產(chǎn)應(yīng)用。本裝置將成形凸模做成上下分體活動(dòng)式，這樣極大地方便了齒形凸模的加工和更換，可節(jié)省昂貴的模具材料，經(jīng)濟(jì)效益顯著。成形過程中，凹模固定，斜齒形芯桿在滾珠的帶動(dòng)下自由旋轉(zhuǎn)，零件毛坯則處于自由狀態(tài)。利用滾珠實(shí)現(xiàn)斜齒形的旋轉(zhuǎn)成形，頂出部分也非常簡(jiǎn)單，舍棄了復(fù)雜、繁瑣的旋轉(zhuǎn)和頂出裝置。由于內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵的齒形精度由斜齒形芯桿的精度保證，而該裝置的斜齒形芯桿的加工精度很容易保證，所以，成形制品的齒形精度高。 4、內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵的塑性精密成形工藝中，采用高分子潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑毛坯，可以有效減小摩擦力，制品表面光潔度好；可以達(dá)到無酸排放，比傳統(tǒng)的磷化皂化潤(rùn)滑節(jié)水90%，無污染，無毒害，為綠色環(huán)保型，深受操作工的歡迎。用傳統(tǒng)的磷化皂化方法，場(chǎng)地占用面積大，生產(chǎn)費(fèi)用高，污染環(huán)境，工藝質(zhì)量還難以控制。 5、該成形裝置結(jié)構(gòu)新穎，加工制作簡(jiǎn)單，大大地節(jié)省了昂貴的模具材料，經(jīng)濟(jì)效益
顯著。同時(shí)使用操作便利，模具壽命長(zhǎng)、更換容易，非常適宜于大批量生產(chǎn)應(yīng)用。 6、本發(fā)明采用塑性精密成形工藝，確定合理的工藝參數(shù)，采取有效措施將扁平類
內(nèi)斜齒輪及螺旋漸開線內(nèi)花鍵零件塑性精密成形，其齒形和花鍵的表面光潔度、精度、尺寸
等均達(dá)到零件的設(shè)計(jì)要求，無需再機(jī)加工即可使用。


附圖為本發(fā)明塑性精密成形裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中序號(hào)1是凹模緊固圈，2是凹模外套，3是中凹模套，4是中凹模，5是頂出塊，6是頂料桿，7是墊塊，8是下模板，9是底部墊塊，10是凹模筒，11是下墊板，12是小凹模，13是內(nèi)斜齒工件，14是滾珠，15是導(dǎo)柱導(dǎo)套，16是上模板，17是凸模套，18是凸模，19是上墊板，20是凸模固定套，21是凸模鎖緊螺母，22是斜齒形芯桿，23是頂出環(huán)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具體成形工藝過程是采用高速帶鋸鋸切棒料，然后進(jìn)行軟化退火處理，以提高金屬的變形塑性；去除坯料表面氧化皮后按要求制備毛坯；采用高分子潤(rùn)滑劑(該潤(rùn)滑劑具有獨(dú)特性)將毛坯潤(rùn)滑，以減小摩擦阻力和提高工件的表面光潔度；最后在裝有塑性精密成形裝置的壓力機(jī)上成形內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵。
本發(fā)明的成形裝置結(jié)合附圖做進(jìn)一步描述 如圖所示，本發(fā)明的內(nèi)斜齒輪(螺旋漸開線內(nèi)花鍵)塑性精密成形裝置包括一套組合凸模、組合凹模和工件頂出部分。其具體裝配方式先將凸模18與凸模套17間隙配合，然后與上墊板19 一起裝入21內(nèi)，通過旋緊凸模鎖緊螺母21將凸模安裝在固定于上模板16底面上的凸模固定套20內(nèi)；將凹模12以一定的壓合量壓入中凹模4內(nèi)，然后再與中凹模套3壓配合，最后再與凹模外套2壓配合，構(gòu)成組合凹模；將底部墊塊9放入下模板8內(nèi)，將墊塊7、下墊板11先后放入凹模筒10內(nèi)；頂料桿6、頂出塊5、頂出環(huán)23依次安裝在墊塊中心孔內(nèi)；將組合凹模放入凹模筒10中，最后用凹模緊固圈13將整個(gè)凹模固定在凹模筒10上，凹模筒10固定在下模板8上。 將斜齒輪芯桿22穿入制備好的毛坯內(nèi)孔中，然后把毛坯放入凹模中，將滾珠14放到斜齒輪芯桿22的凹坑內(nèi)，凸模18隨著導(dǎo)柱導(dǎo)套15的下行接觸滾珠14使斜齒形芯桿22旋轉(zhuǎn)，迫使金屬流動(dòng)產(chǎn)生變形。當(dāng)塑性精密成形內(nèi)斜齒工件13合乎要求時(shí)，壓機(jī)停止下行而回程，下頂出裝置動(dòng)作，通過頂料桿6、頂出塊5、頂出環(huán)23使內(nèi)斜齒工件13頂出。如此循環(huán)往復(fù)即可以大批量生產(chǎn)扁平內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵類零件。
成形扁平類內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵工件時(shí)，需把模具裝配好，小心謹(jǐn)慎地 將凸模與凹模調(diào)整對(duì)中，以便保證內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵件的精度。
權(quán)利要求
一種內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵塑性精密成形工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟a、下料；b、軟化退火處理；c、制坯去除坯料表面氧化皮后按要求制備毛坯；d、潤(rùn)滑采用高分子潤(rùn)滑劑將毛坯潤(rùn)滑；e、精密成形在塑性精密成形裝置上成形內(nèi)斜齒或螺旋漸開線內(nèi)花鍵；f、成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑性精密成形工藝，其特征在于所述高分子潤(rùn)滑劑為FM-3 水基高分子潤(rùn)滑劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑性精密成形工藝，其特征在于所述成品為扁平內(nèi)斜齒輪 或螺旋漸開線內(nèi)花鍵類零件。
4. 一種權(quán)利要求l所述工藝中的塑性精密成形裝置，其特征在于包括上、下模板(16、8)和安裝在上、下模板之間的一套組合凸模、組合凹模和工件頂出部分，所述組合凸模包 括凸模(18)、凸模套(17)配合和上墊板(19)通過凸模鎖緊螺母(21)裝于固定在上模 板(16)底面上的凸模固定套(20)內(nèi)，斜齒形芯桿(22)與凸模(18)呈分體結(jié)構(gòu)，斜齒形芯 桿(22)頂部加工有可放置滾珠(14)的凹坑；所述組合凹模是由凹模(12)、中凹模(4)、中 凹模套(3)、凹模外套(2)相互過盈配合組成；所述工件頂出部分包括頂出環(huán)(23)、頂出塊 (5)和頂料桿(6)，組合凹模與工件頂出部分通過凹模緊固圈(1)固定在凹模筒(10)內(nèi)，墊 塊(7)、下墊板(11)位于凹模筒(10)內(nèi)；底部墊塊(9)位于下模板(8)中，下墊板(11)、墊 塊(7)和底部墊塊(9)由上至下依次設(shè)置且均加工有中心孔，其中心孔軸線與整個(gè)模具中 軸線重合，頂料桿(6)、頂出塊(5)、頂出環(huán)(23)依次安裝在該中心孔內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的塑性精密成形裝置，其特征在于斜齒形芯桿(22)是單獨(dú)設(shè) 置、自由活動(dòng)的，使用時(shí)可先穿入制備好的毛坯內(nèi)孔中，成形結(jié)束時(shí)可以從工件(13)中自 由脫開。
全文摘要
一種內(nèi)斜齒輪或螺旋漸開線內(nèi)花鍵塑性精密成形工藝及裝置，其工藝流程是毛坯下料—軟化處理—制坯—潤(rùn)滑—精密成形—成品。其成形裝置由一套組合凸模、組合凹模和工件頂出部分組成。組合凸模采用上下分體式，斜齒形芯桿是自由活動(dòng)的，利用滾珠實(shí)現(xiàn)斜齒形的旋轉(zhuǎn)成形。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于材料的利用率和生產(chǎn)效率比原工藝大大提高，非常適合大批量生產(chǎn)應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的應(yīng)用前景。成形裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)特新穎，加工制做、更換便利，舍棄了傳統(tǒng)的、復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)裝置和頂出裝置，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證本發(fā)明的精密成形模具壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品零件質(zhì)量高。
文檔編號(hào)B21D53/00GK101712062SQ200910066368
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者劉忠明, 孟令先, 宋學(xué)進(jìn), 張?jiān)獓?guó), 張和平, 張志宏 申請(qǐng)人:鄭州機(jī)械研究所