專利名稱：汽車變速器齒圈輾壓制坯法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車變速器技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是一種汽車變速器齒圈的輾壓制坯法。
背景技術(shù)：
我國汽車變速器齒圈坯件至今都是用傳統(tǒng)的鍛造壓制方法將圓鋼坯經(jīng)下料、加熱、墩坯、壓制、沖連皮等工序制成。由于齒圈坯件具有壓制平面面積大，平面部分較薄，而且?guī)в休^高較薄的楞環(huán)，各部分外形尺寸要求精確，封閉壓制時的鍛壓力很大，必須采用很大噸位的壓力機(jī)才能壓制成型，所以配置使用設(shè)備大，設(shè)備能耗高。由于齒圈內(nèi)孔直徑較大，所以鍛壓成型后沖孔去掉的連皮重量大，材料消耗高。汽車變速器同步滑套輾壓制坯法采用的輾擴(kuò)成型加工方法，僅限于制造類似同步滑套坯件的對稱圓環(huán)件毛坯，如果將汽車變速器齒圈這種非對稱圓環(huán)件毛坯采用汽車變速器同步滑套輾壓制坯法進(jìn)行壓制，則在制坯工序制坯時，無法壓制出滿足在輾環(huán)機(jī)進(jìn)行輾壓時對齒圈坯件部分的預(yù)成型尺寸而簡單地在制坯時將坯件壓制成一個直筒圓環(huán)，由于齒圈坯件成品各部分寬窄比、厚薄比差異很大，用直筒圓環(huán)坯料進(jìn)行輾壓時各部分的變形差 (變形差=輾擴(kuò)前對應(yīng)位置處的外徑與內(nèi)徑的差值-輾擴(kuò)后對應(yīng)位置處的外徑與內(nèi)徑的差值)相差非常大，當(dāng)內(nèi)、外徑相差很大(即坯件很厚)的部分已經(jīng)壓制達(dá)到成品尺寸外形要求時，內(nèi)外徑相差很小(即坯件很薄)的部分根本無法達(dá)到滿足成品要求的外型尺寸。由于無法在制坯時預(yù)先對齒圈又厚又窄的部分進(jìn)行預(yù)成型，所以在輾壓時坯料金屬流動性差、形變阻力大等影響，很難擠壓進(jìn)輾輪型腔內(nèi)又深又窄的槽內(nèi)形成滿足成品外形尺寸要求的坯件。如果其采用汽車變速器同步滑套輾壓制坯法進(jìn)行雙件對稱壓制，再將其分割成雙件時必然造成材料浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過輾擴(kuò)成型加工方法制造出汽車變速器齒圈這種非對稱圓環(huán)件毛坯，最大限度地降低生產(chǎn)能源消耗，降低材料消耗，減少后續(xù)機(jī)加工量，同時提高坯件的綜合機(jī)械性能。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的汽車變速器齒圈輾壓制坯法，包括以下步驟
一種汽車變速器齒圈輾壓制坯法，包括以下步驟
a)下料依據(jù)成品齒圈坯件的尺寸計算其凈重量，在該凈重量的基礎(chǔ)上考慮火耗和沖孔連皮消耗，確定下料重量，在滿足下料長度/圓鋼直徑<2. 5的條件下，確定圓鋼直徑和下料長度，將圓鋼剪裁成所需長度的坯料；
b)加熱將剪好的坯料送入加熱爐中加熱至1160 1200°C；
c)鐓粗將加熱至1160 1200°C的坯料送至墩粗模具(1)中，并用相應(yīng)噸位的鍛壓設(shè)備中進(jìn)行墩粗，鐓粗后的坯料高度為鐓粗前的0. 2 0. 6倍；
4d)預(yù)成型及沖盲孔在將鐓粗后的坯件放入鍛壓設(shè)備的預(yù)成型模具(2)中，沖壓成帶盲孔的預(yù)制坯料；
e)沖連皮及壓端面在用鍛壓設(shè)備沖掉連皮的同時將坯料鍛壓成兩端面平整的坯料并考慮金屬材料的熱膨脹系數(shù)；
f)輾擴(kuò)成型將1050°C左右的坯料套入輾擴(kuò)成型模具中進(jìn)行輾壓，輾擴(kuò)成型完成時坯件的終軋溫度彡830 0C ；
g)整形將輾制成型后的坯件用相應(yīng)的整形模具在鍛壓設(shè)備上進(jìn)行整形；
h)正火將整形后的坯件放入正火爐中按正火工藝進(jìn)行正火，消除金屬變形應(yīng)力；
i)拋丸消除坯件表面的氧化鐵； 關(guān)鍵在于
所述步驟c中的墩粗模具(1)包括墩粗上模(Ia)和墩粗下模(Ib)，所述墩粗下模 (Ib)為平板且其中心開有上大下小的錐形孔，所述墩粗上模(Ia)也為平板；
所述步驟d中的預(yù)成型模具(2)包括沖頭(2a)、壓板(2b)、下模(2c)和退料沖(2d)，所述沖頭(2a)帶有錐度角δ為0 5°，所述壓板(2b)套裝在沖頭(2a)上，所述下模(2c) 的中心開有上大下小的T形階梯孔，所述T形階梯孔的臺階面寬度為Li，所述退料沖(2d) 為圓柱形，所述下模(2c)套裝在退料沖(2d)上，所述下模(2c)帶有脫模角λ為0 3° ； 所述步驟f中的輾擴(kuò)成型模具包括輾輪(3)、輾軸(4)和頂輪(9)； 所述輾輪(3)為帶有同軸內(nèi)孔的圓柱體，在輾輪(3)的左端面上有一圓柱形的定位槽 (3a)，該定位槽(3a)與輾輪(3)同軸且直徑大于輾輪(3)的內(nèi)孔直徑，所述輾輪(3)左端的外圓環(huán)直徑小于或等于右端的外圓環(huán)直徑且左、右兩端與輾輪(3)的軸線平行，所述輾輪(3)左、右兩端之間的外圓環(huán)上設(shè)置有環(huán)向凹槽(3b)，其軸向截面形狀為所述環(huán)向凹槽 (3b)底面為水平面，該環(huán)向凹槽(3b)的左側(cè)依次通過三個相連的左傾斜面I、II、III(3C、 3d、3e)與所述輾輪(3)左端相連，所述三個左傾斜面I、II、III(3C、3d、3e)的傾斜方向一致，該環(huán)向凹槽(3b )的右側(cè)通過一個右傾斜面(3f)與所述輾輪(3 )右端相連，所述右傾斜面(3f)與三個左傾斜面I、II、III(3C、3d、3e)的傾斜方向相反，所述環(huán)向凹槽(3b)的寬度隨環(huán)向凹槽(3b)深度的增加逐漸減??；所述左傾斜面I、III(3c、;3e)和右傾斜面(3f)與輾輪(3)左端面的夾角為α，且0 < α彡15°，所述左傾斜面II (3d)與輾輪(3)軸線的夾角為β，且0 < β彡20° ；
所述輾軸(4)從左到右依次由同軸線的圓錐體(4a)、工作圓柱體(4b)和支撐圓柱體 (4c)組成，所述圓錐體(4a)左端直徑小于右端直徑，所述支撐圓柱體(4c)的直徑小于所述工作圓柱體(4b)的直徑，所述圓錐體(4a)的左端開有螺紋連接孔(4d)；
所述頂輪(9)為帶有同軸內(nèi)孔的圓柱體，在頂輪(9)上設(shè)置有環(huán)向凸臺，所述環(huán)向凸臺由左端面(9a)、上平面(9b)和右端面(9c)圍成，其軸向截面形狀為該環(huán)向凸臺的左端面(9a)與頂輪(9)的左端面重合，該環(huán)向凸臺的上平面(9b)與頂輪(9)軸線的夾角為β，且0彡β彡20° °，該環(huán)向凸臺的右端面(9c)與頂輪(9)左端面的夾角為α，且 α <15°，所述右端面(9c)的大直徑端與小直徑端的半徑差為L3; 所述輾輪(3)左傾斜面I (3c)左、右兩端的深度差Ll小于所述預(yù)成型模具(2)中下模 (2c)T形階梯孔的臺階面寬度L2，所述輾輪(3)左平面I (3c)左、右兩端的深度差Ll等于所述頂輪(9)環(huán)向凸臺右端面(9c)的大直徑端與小直徑端的半徑差L3，所述輾輪(3)、輾軸(4)和頂輪(9)的軸線平行，輾輪(3)和輾軸(4)上下布置，所述頂輪(9)安裝在于輾軸(4) 的側(cè)下方。本發(fā)明以圓鋼為坯件，通過下料、加熱、鐓粗、預(yù)成型及沖盲孔、沖連皮及壓端面等一系列工序后進(jìn)行輾擴(kuò)成型、整形、正火及拋丸。所述輾擴(kuò)成型的工作原理與傳統(tǒng)的輾擴(kuò)成型原理相同，由輾輪、輾軸和頂輪組成的輾擴(kuò)成型模具進(jìn)行。本發(fā)明的技術(shù)難點是解決非對稱圓環(huán)件的輾擴(kuò)難題，本發(fā)明采用的基本方法就是在預(yù)成型完成時，預(yù)成型模具所形成的型腔斷面與汽車變速器齒圈毛坯所對應(yīng)的不同內(nèi)、 外徑的圓環(huán)內(nèi)腔大致相同；在輾擴(kuò)成型完成時輾輪和輾軸所形成的型腔斷面與汽車變速器齒圈毛坯所對應(yīng)的不同內(nèi)、外徑的圓環(huán)內(nèi)腔完全相同，輾輪的外圓環(huán)、頂輪的外圓環(huán)分別與毛坯的外圓環(huán)相嚙合；通過控制輾輪左傾斜面I的左、右兩端的深度差Ll小于預(yù)成型模具中下模T形階梯孔的臺階面寬度為L2，來實現(xiàn)在輾擴(kuò)時對輾擴(kuò)成型中變形差大的部分進(jìn)行提前輾擴(kuò)。輾輪左平面I左、右兩端的深度差Ll等于頂輪環(huán)向凸臺右端面的大直徑端與小直徑端的半徑差L3，L1和L3均由成品毛坯件決定。墩粗下模中的錐形孔，預(yù)成型模具中沖頭的錐度角δ和下模上設(shè)置的λ、輾輪及頂輪中設(shè)置的脫模角α，都是為了方便脫模。輾輪中設(shè)置的β、頂輪中設(shè)置的β對應(yīng)坯件中的同一角度，設(shè)置此角度是為了進(jìn)一步節(jié)約原材料。輾擴(kuò)過程如下將輾輪和輾軸分別裝在工作架上，將坯件套在所述輾軸的工作圓柱體上，輾輪為主動軸，輾軸活接在工作架上。輾輪下移與坯件接觸，坯件的高度剛好能卡入輾輪的環(huán)向凹槽內(nèi)，輾輪帶動坯件隨輾輪一起轉(zhuǎn)動。輾輪在不斷輾擴(kuò)坯件的過程中繼續(xù)下移，坯件的高度始終不變，坯件的厚壁逐漸減小，同時坯件的直徑不斷變大。經(jīng)過輾輪輾壓的坯件曲率偏大，頂輪在坯件輾擴(kuò)成型完成前對坯件施加推力，有利于坯件外圓環(huán)的彎曲變形，使坯件的曲率半徑達(dá)到要求。當(dāng)坯件與預(yù)先設(shè)置在輾軸周圍的定位輪接觸時(圖中未示出)，停止輾擴(kuò)成型工序。本發(fā)明運用了圓鋼材料的熱鍛性能，通過壓縮、沖孔、延伸、擴(kuò)展等多種方法，利用預(yù)成型模具及輾輪、輾軸的配合非常巧妙地解決了輾制非對稱異形圓環(huán)件各部分不同內(nèi)、 外徑對應(yīng)的不同變形差在環(huán)形輾壓工藝上的難題，具有以下優(yōu)點
1)輾環(huán)制坯沖孔小，沖孔連皮浪費少，擴(kuò)孔后環(huán)件截面尺寸形狀接近于成品，避免了機(jī)加帶來的材料損耗，與鍛坯及用鋼管加工而成的坯件相比，材料損耗降低了 15% 30%;
2)由于齒圈外圓直徑大，內(nèi)孔直徑大，屬壁厚相對較小的薄環(huán)件，且?guī)в斜诤衽c高度比較小的小圓環(huán)，因此封閉鍛壓所需的壓制力很大，所需要的設(shè)備噸位比輾擴(kuò)預(yù)成型所需要的設(shè)備噸位大幾倍，本發(fā)明用較小噸位的設(shè)備制成的坯件尺寸達(dá)到了用大幾倍噸位的設(shè)備制成的坯件尺寸，極大地節(jié)約了設(shè)備能源消耗和設(shè)備投入。3)輾環(huán)變形是徑向壓縮，周向延伸，坯件金屬纖維沿圓周連續(xù)排列，提高了坯件的內(nèi)在質(zhì)量和制造精度，改善了成品零件的熱處理性能、強(qiáng)度和耐磨性，成品使用壽命顯著提
尚ο4)整形完成后，利用鍛造余熱保溫進(jìn)行正火處理，僅此一項即可節(jié)約能源40%左右，有效降低了制造成本。


圖1是墩粗模具示意圖。圖2是預(yù)成型模具示意圖。圖3是輾擴(kuò)成型設(shè)備中輾輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是輾擴(kuò)成型設(shè)備中輾軸的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是輾擴(kuò)成型設(shè)備中頂輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是輾擴(kuò)成型設(shè)備示意圖。圖7是圖6的右視圖。圖8是本發(fā)明的工藝流程圖。圖9是汽車變速器齒圈毛坯圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明
要加工如圖9所示的汽車變速器齒圈毛坯，采用如圖8所示的工藝流程 a)下料依據(jù)成品齒圈坯件的尺寸計算其凈重量，在該凈重量的基礎(chǔ)上考慮火耗和沖孔連皮消耗，確定下料重量，在滿足下料長度/圓鋼直徑<2. 5的條件下，確定圓鋼直徑和下料長度，將圓鋼剪切成所需長度的坯料；坯件尺寸是根據(jù)汽車變速器齒圈成品尺寸增加加工余量，因輾擴(kuò)成型精度高，每個加工端面增加1. 5mm加工余量就能完全滿足加工要求。若采用原有鍛造制坯一般每個加工面要增加2. 5 5mm的加工余量。b)加熱將剪好的坯料送入感應(yīng)電爐中加熱至1160 1200°C左右，火耗按15% ； 也可以送入燃?xì)鉅t中加熱火耗相應(yīng)增3% 4% ；待鍛。c)鐓粗將加熱至1160 1200°C的坯料送至墩粗模具1中，并用相應(yīng)噸位的鍛壓設(shè)備如空氣錘、曲臂壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)等，鐓成腰鼓形坯件進(jìn)行墩粗，鐓粗后的坯料高度為鐓粗前的0.2 0.6倍。如圖1所示的墩粗模具1，由墩粗上模Ia和墩粗下模Ib兩個件組成。墩粗上模 Ia為平板；墩粗下模Ib也為平板，在平板的中心開有上大下小的錐形孔。錐形孔的設(shè)置是為了方便脫模。d)預(yù)成型及沖盲孔在將鐓粗后的坯件放入鍛壓設(shè)備的預(yù)成型模具中，沖壓成基本充滿預(yù)成型模具內(nèi)腔的帶盲孔的坯料，此道工序的關(guān)鍵是設(shè)計預(yù)成型模具內(nèi)腔。如圖2 所示的預(yù)成型模具，由沖頭2a、壓板2b、下模2c和退料沖2d四個件組成。沖頭加帶有錐度角δ為0 5°，當(dāng)錐度角δ為0°時，沖頭加為圓柱體，當(dāng)錐度角δ大于0°時，沖頭加為圓錐體。壓板2b套裝在沖頭加上。下模2c的中心開有上大下小的T形階梯孔，T 形階梯孔的臺階面寬度為L2，L2為臺階面的大直徑端與小直徑端的半徑差。退料沖2d為圓柱形，下模2c套裝在退料沖2d上，下模2c帶有脫模角λ為0 3° ；安裝時，沖頭加及壓板2b位于下模2c和退料沖2d上方，四者的軸心線重合。除帶有連皮外，預(yù)成型的坯件形狀與圖9所示的最終的坯件形狀大致相同，區(qū)別僅在于尺寸大小上。e)沖連皮及壓端面在用鍛壓設(shè)備沖掉連皮的同時將坯料鍛壓成兩端面滿足輾制要求的坯料；考慮金屬材料的熱膨脹系數(shù)，此道工序在壓端面時將坯料鍛壓高度在坯件成品高度的基礎(chǔ)上增加0. 1 1. 5mm。
f)輾擴(kuò)成型經(jīng)過上述幾道工序，出爐時1160 1180°C的坯料已降溫至1050°C 左右。輾擴(kuò)成型模具由圖3所示的輾輪、圖4所示的輾軸和圖5所示的頂輪組成。如圖3所示的輾輪3為帶有同軸內(nèi)孔的圓柱體，輾輪3由左端面、右端面、外圓環(huán)組成，外圓環(huán)由環(huán)向凹槽北分割成左端和右端。在輾輪3的左端面上有一圓柱形的定位槽 3a,該定位槽3a與輾輪3同軸且直徑大于輾輪3的內(nèi)孔直徑，輾輪3左端的外圓環(huán)直徑小于或等于右端的外圓環(huán)直徑且左、右兩端與輾輪3的軸線平行，輾輪3左、右兩端之間的外圓環(huán)上設(shè)置有環(huán)向凹槽北，其軸向截面形狀為環(huán)向凹槽北底面為水平面，該環(huán)向凹槽北的左側(cè)依次通過三個相連的左傾斜面I 3c、II 3d、III :3e與輾輪3左端相連，三個左傾斜面I 3c、II 3d、III :3e的傾斜方向一致，該環(huán)向凹槽: 的右側(cè)通過一個右傾斜面3f與輾輪3右端相連，右傾斜面3f與三個左傾斜面I 3c、II 3d、III :3e的傾斜方向相反，環(huán)向凹槽北的寬度隨環(huán)向凹槽北深度的增加逐漸減小；左傾斜面I 3c、III :3e和右傾斜面3f與輾輪3左端面的夾角為α，0 < α <15°，左傾斜面II 3d與輾輪3軸線的夾角為β，0 < β ^ 20° ；輾輪3的內(nèi)孔及定位槽3a能使輾輪3穩(wěn)固地安裝在工作架上，并能保證輾輪3 在輾壓過程中不會發(fā)生竄動。左傾斜面II 3d的傾斜角度β由坯件成品決定并與成品角度相同。輾輪3中的α為脫模角，方便脫模；同時便于輾壓過程中金屬的擠壓流動，保證坯件金屬體充滿輾輪3的環(huán)向凹槽北，輾制出的坯件外形完整規(guī)則。如圖4所示的輾軸4，從左到右依次由同軸線的圓錐體4a、工作圓柱體4b、和支撐圓柱體如組成。圓錐體如左端直徑小于或等于右端直徑，支撐圓柱體4c的直徑小于工作圓柱體4b的直徑，圓錐體如的左端開有螺紋連接孔4d。如圖5所示的頂輪9為圓柱體且?guī)в型S的內(nèi)孔，內(nèi)孔為安裝孔。在頂輪9上設(shè)置有環(huán)向凸臺，環(huán)向凸臺由左端面9a、上平面9b和右端面9c圍成，其軸向截面形狀為該環(huán)向凸臺的左端面9a與頂輪9的左端面重合，該環(huán)向凸臺的上平面9b與頂輪9軸線的夾角為 β , 0彡β彡20°，該環(huán)向凸臺的右端面9c與頂輪9左端面的夾角為α，0彡α彡15°， 右端面9c的大直徑端與小直徑端的半徑差為L3。上平面9b與頂輪9軸線的夾角β，與輾輪3左傾斜面II 3d的傾斜角度β相對應(yīng)，同樣由坯件成品決定并與成品角度相同；α為脫模角，與輾輪3中的脫模角α對應(yīng)。輾輪3左傾斜面I 3c的左、右兩端的深度差為Li，預(yù)成型模具2中下模2c T形階梯孔的臺階面寬度為L2，Ll小于L2，這是保證對坯件變形差大的部分進(jìn)行提前輾擴(kuò)的關(guān)鍵，汽車變速器齒圈坯件的外形決定了卡入輾輪3的坯件6在此處的變形差最大；同時， 輾輪3左平面I 3c左、右兩端的深度差Ll等于頂輪9中環(huán)向凸臺右端面9c大直徑端與小直徑端的半徑差L3。輾輪3、輾軸4和頂輪9的軸線平行，輾輪3和輾軸4上下布置，頂輪 9安裝在輾軸4的側(cè)下方。如圖6所示，將輾輪3和輾軸4分別裝在工作架5上，將坯件6從輾軸4的右端套入輾軸4的第一工作圓柱體如和第二工作圓柱體4b上坯件6內(nèi)孔直徑大的一端位于左側(cè)，通過輾輪3上方的壓力機(jī)圖中未示出壓下輾輪3。輾輪3為主動軸，輾軸4活接在工作架5上。結(jié)合圖5、圖6，輾輪3下移與坯件6接觸，坯件6的高度剛好能卡入輾輪3的環(huán)向凹槽北內(nèi)，輾輪3環(huán)向凹槽北首先與坯件6的最上端接觸(此處的變形差最大)，由于坯件 6的最上端變形差最大，因此在輾擴(kuò)時保證了對變形差大的部分進(jìn)行提前輾壓。輾輪3帶動坯件6和輾軸4隨輾輪3 —起轉(zhuǎn)動，開始進(jìn)行輾擴(kuò)成型。輾輪1在不斷輾壓坯件6的過程中繼續(xù)下移，坯件6的高度始終不變，坯件6的厚壁逐漸減小，同時坯件6的直徑不斷變大。如圖7所示，坯件6首先與設(shè)置在輾軸4側(cè)下方的頂輪9接觸，由頂輪9對坯件6施加一定的推力。輾輪1、輾軸4和頂輪9的旋轉(zhuǎn)方向如箭頭所示，輾輪1、頂輪9分別與坯件6 嚙合。當(dāng)坯件6與預(yù)先設(shè)置在輾軸2周圍的信號輪10接觸時，停止輾擴(kuò)成型工序。輾擴(kuò)成型完成時坯件的終軋溫度> 8300C ；如圖5所示，支撐架7對輾軸4起支撐作用，以保證輾軸4的正常轉(zhuǎn)動。輾軸4在坯件6的左側(cè)設(shè)置擋板8，保證坯件6在輾擴(kuò)成型過程中不發(fā)生軸向移動。如圖6所示，輾輪3和輾軸4的設(shè)置是依據(jù)如圖9所示的汽車變速器齒圈毛坯的結(jié)構(gòu)形式而定。在具體實施時，輾輪3的環(huán)向凹槽深度比坯件6的壁厚通常少1 3mm，因此，輾輪3在輾壓過程中與輾軸4的距離彡1 3mm。為進(jìn)一步優(yōu)化輾擴(kuò)成型工序，輾輪3上的環(huán)向凹槽北倒圓角，輾軸4的第一工作圓柱體4b的右端倒圓角。g)整形將輾制成型后的坯件用相應(yīng)的整形模具在鍛壓設(shè)備上進(jìn)行整形，進(jìn)一步提高坯件的幾何尺寸精度，此時坯件溫度彡830°C。h)正火將整形后的坯件放入正火爐中按正火工藝進(jìn)行正火，消除金屬變形應(yīng)力；
i)拋丸將正火后的坯件進(jìn)行拋丸，消除坯件表面的氧化鐵。整個工藝流程屬于鍛壓輾環(huán)加工的常用工藝流程，之所以能加工出汽車變速器齒圈毛坯這種非對稱環(huán)向有多個不同內(nèi)外徑圓環(huán)形坯件，其關(guān)鍵是在步驟c鐓粗中使用了如圖1所示的墩粗模具、步驟d預(yù)成型及沖盲孔中使用了如圖2所示的預(yù)成型模具和在步驟f 輾擴(kuò)成型中使用了如圖3所示的輾輪3、如圖4所示的輾軸4和如圖5所示的頂輪9，通過控制預(yù)成型模具與輾輪的環(huán)向凹槽深度不一致，對輾擴(kuò)成型中變形差大的部分進(jìn)行提前輾壓。
權(quán)利要求
1. 一種汽車變速器齒圈輾壓制坯法，包括以下步驟a)下料依據(jù)成品齒圈坯件的尺寸計算其凈重量，在該凈重量的基礎(chǔ)上考慮火耗和沖孔連皮消耗，確定下料重量，在滿足下料長度/圓鋼直徑<2. 5的條件下，確定圓鋼直徑和下料長度，將圓鋼剪裁成所需長度的坯料；b)加熱將剪好的坯料送入加熱爐中加熱至1160 1200°C；c)鐓粗將加熱至1160 1200°C的坯料送至墩粗模具(1)中，并用相應(yīng)噸位的鍛壓設(shè)備中進(jìn)行墩粗，鐓粗后的坯料高度為鐓粗前的0. 2 0. 6倍；d)預(yù)成型及沖盲孔在將鐓粗后的坯件放入鍛壓設(shè)備的預(yù)成型模具(2)中，沖壓成帶盲孔的預(yù)制坯料；e)沖連皮及壓端面在用鍛壓設(shè)備沖掉連皮的同時將坯料鍛壓成兩端面平整的坯料并考慮金屬材料的熱膨脹系數(shù)；f)輾擴(kuò)成型將1050°C左右的坯料套入輾擴(kuò)成型模具中進(jìn)行輾壓，輾擴(kuò)成型完成時坯件的終軋溫度彡8300C ；g)整形將輾制成型后的坯件用相應(yīng)的整形模具在鍛壓設(shè)備上進(jìn)行整形；h)正火將整形后的坯件放入正火爐中按正火工藝進(jìn)行正火，消除金屬變形應(yīng)力；i)拋丸消除坯件表面的氧化鐵；其特征在于所述步驟c中的墩粗模具(1)包括墩粗上模(Ia)和墩粗下模(Ib)，所述墩粗下模 (Ib)為平板且其中心開有上大下小的錐形孔，所述墩粗上模(Ia)也為平板；所述步驟d中的預(yù)成型模具(2)包括沖頭(2a)、壓板(2b)、下模(2c)和退料沖(2d)，所述沖頭(2a)帶有錐度角δ為0 5°，所述壓板(2b)套裝在沖頭(2a)上，所述下模(2c) 的中心開有上大下小的T形階梯孔，所述T形階梯孔的臺階面寬度為L2，所述退料沖(2d) 為圓柱形，所述下模(2c)套裝在退料沖(2d)上，所述下模(2c)帶有脫模角λ為0 3° ；所述步驟f中的輾擴(kuò)成型模具包括輾輪(3)、輾軸(4)和頂輪(9)；所述輾輪(3)為帶有同軸內(nèi)孔的圓柱體，在輾輪(3)的左端面上有一圓柱形的定位槽 (3a)，該定位槽(3a)與輾輪(3)同軸且直徑大于輾輪(3)的內(nèi)孔直徑，所述輾輪(3)左端的外圓環(huán)直徑小于或等于右端的外圓環(huán)直徑且左、右兩端與輾輪(3)的軸線平行，所述輾輪(3)左、右兩端之間的外圓環(huán)上設(shè)置有環(huán)向凹槽(3b)，其軸向截面形狀為所述環(huán)向凹槽 (3b)底面為水平面，該環(huán)向凹槽(3b)的左側(cè)依次通過三個相連的左傾斜面I、II、III(3C、 3d、3e)與所述輾輪(3)左端相連，所述三個左傾斜面I、II、III(3C、3d、3e)的傾斜方向一致，該環(huán)向凹槽(3b )的右側(cè)通過一個右傾斜面(3f)與所述輾輪(3 )右端相連，所述右傾斜面(3f)與三個左傾斜面I、II、III(3C、3d、3e)的傾斜方向相反，所述環(huán)向凹槽(3b)的寬度隨環(huán)向凹槽(3b)深度的增加逐漸減?。凰鲎髢A斜面I、III(3c、;3e)、右傾斜面(3f)與輾輪 (3)左端面的夾角為α，且0 < α <15°，所述左傾斜面II (3d)與輾輪(3)軸線的夾角為 β，且 0 < β 彡 20° ；所述輾軸(4)從左到右依次由同軸線的圓錐體(4a)、工作圓柱體(4b)和支撐圓柱體 (4c)組成，所述圓錐體(4a)左端直徑小于右端直徑，所述支撐圓柱體(4c)的直徑小于所述工作圓柱體(4b)的直徑，所述圓錐體(4a)的左端開有螺紋連接孔(4d)；所述頂輪(9)為帶有同軸內(nèi)孔的圓柱體，在頂輪(9)上設(shè)置有環(huán)向凸臺，所述環(huán)向凸臺由左端面(9a)、上平面(9b)和右端面(9c)圍成，其軸向截面形狀為該環(huán)向凸臺的左端面 (9a)與頂輪(9)的左端面重合，該環(huán)向凸臺的上平面(9b)與頂輪(9)軸線的夾角為β，且 0彡，該環(huán)向凸臺的右端面(9c)與頂輪(9)左端面的夾角為α，且0彡α彡15°， 所述右端面(9c)的大直徑端與小直徑端的半徑差為L3 ；所述輾輪(3)左平面I (3c)左、右兩端的深度差Ll小于所述預(yù)成型模具(2)中下模 (2c)T形階梯孔的臺階面寬度L2，所述輾輪(3)左平面I (3c)左、右兩端的深度差Ll等于所述頂輪(9)環(huán)向凸臺右端面(9c)的大直徑端與小直徑端的半徑差L3，所述輾輪(3)、輾軸 (4)和頂輪(9)的軸線平行，輾輪(3)和輾軸(4)上下布置，所述頂輪(9)安裝在于輾軸(4) 的側(cè)下方。
2.按照權(quán)利要求1所述的汽車變速器齒圈輾壓制坯法，其特征在于所述輾輪(3)上的環(huán)向凹槽(3b)倒圓角，所述輾軸(4)的第一工作圓柱體(4b)的右端倒圓角。
3.按照權(quán)利要求1所述的汽車變速器齒圈輾壓制坯法，其特征在于所述上模(1)的圓臺(Ia)高度為1 6mm。
4.按照權(quán)利要求1所述的汽車變速器齒圈輾壓制坯法，其特征在于所述步驟b中的加熱爐為感應(yīng)電爐或燃?xì)鉅t。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以圓鋼為坯料的汽車變速器齒圈輾壓制坯法，經(jīng)過下料、加熱、鐓粗、沖盲孔及預(yù)成型、沖連皮及壓端面、輾擴(kuò)成型、整形、正火及拋丸等工序制成，關(guān)鍵在于預(yù)成型及沖盲孔步驟中所用的模具形成的型腔斷面與汽車變速器齒圈毛坯所對應(yīng)的不同內(nèi)、外徑的圓環(huán)內(nèi)腔大致相同；在輾擴(kuò)成型完成時輾輪和輾軸所形成的型腔斷面與汽車變速器齒圈毛坯所對應(yīng)的不同內(nèi)、外徑的圓環(huán)內(nèi)腔完全相同、輾輪的外圓環(huán)、頂輪的外圓環(huán)分別與毛坯的外圓環(huán)相嚙合；同時在輾擴(kuò)成型中變形差大的部分進(jìn)行提前輾擴(kuò)。本發(fā)明將輾環(huán)加工技術(shù)巧妙地應(yīng)用在變速器齒圈毛坯這種非對稱圓環(huán)坯件上，最大限度地減少了后續(xù)機(jī)加工量，降低了材料消耗，延長了成品的使用壽命。
文檔編號B21D53/16GK102172734SQ20101061658
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者莫亞夫 申請人:莫亞夫