專利名稱：一種螺旋傘齒輪精密塑性成形制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪塑性成形制造工藝，尤其是一種汽車驅(qū)動橋螺旋傘齒輪的精 密塑性成形制造工藝，屬于金屬塑性加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
螺旋傘齒輪是實(shí)現(xiàn)相交軸運(yùn)動傳遞的關(guān)鍵零件，常用于圓周速度較高的傳動。與 直傘齒輪相比，螺旋傘齒輪具有傳動平穩(wěn)、噪音低、齒面磨損均勻、使用壽命長、傳動比大、 圓周速度高等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、機(jī)械等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。附圖1是一種螺旋傘齒輪二維零 件圖，附圖2是一種螺旋傘齒輪三維零件圖。由于采用塑性成形工藝制造的齒輪，具有節(jié) 能、節(jié)材、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，而且齒部材料組織致密、金屬流線沿齒形輪廓連續(xù)分布、齒根 過渡圓滑，可以提高齒輪耐磨性、抗腐蝕性和齒根的彎曲強(qiáng)度，明顯提高齒輪工作壽命，因 此，用塑性成形工藝制造螺旋傘齒輪普遍受到當(dāng)前世界各國金屬塑性加工行業(yè)的重視。然 而，螺旋傘齒輪幾何形狀復(fù)雜，與直齒傘齒輪相比，幾何參數(shù)增加了螺旋角，采用傳統(tǒng)的塑 性成形工藝成形螺旋傘齒輪的難度極大。這是因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的塑性成形工藝中，塑性成形設(shè) 備是沿螺旋傘齒輪的軸向加壓的，在成形過程中，金屬會按“最小阻力定律”沿徑向和軸向 流動，但由于螺旋傘齒輪螺旋角的存在，金屬在徑向和軸向的流動過程中受到模具螺旋角 的阻礙后，由“直線運(yùn)動”變?yōu)椤扒€運(yùn)動”，使得金屬的流動阻力增大，不但影響金屬對模具 型腔的填充，也大幅降低了模具的使用壽命。這種不利因素的影響隨螺旋傘齒輪節(jié)錐角的 減小而增大，當(dāng)螺旋傘齒輪節(jié)錐角減小到一定值時(shí)，成形后的齒輪甚至無法從模具中脫出。 因此，用傳統(tǒng)軸向加壓的塑性成形工藝制造螺旋傘齒輪是很困難的。多年來，國內(nèi)許多高校 和研究單位在螺旋傘齒輪塑性成形的金屬流動規(guī)律、預(yù)制坯優(yōu)化和模具結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了 大量研究和實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)取得一些成果。但是到目前為止，國內(nèi)尚未見采用精密塑性成形制造 工藝實(shí)際生產(chǎn)螺旋傘齒輪的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的不足，提供一種可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的螺旋 傘齒輪精密塑性成形制造工藝。本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是螺旋傘齒輪精密塑性成形制造工藝為下料_制坯_預(yù)鍛_齒部法向軋制成形_齒 部冷精整。本發(fā)明采用圓鋼作為原材料，將下料后的圓鋼加熱到始鍛溫度，在空氣錘或壓力 機(jī)上經(jīng)過鐓粗、沖盲孔、沖連皮、擴(kuò)孔等工步制成算珠形的坯料，再在輾環(huán)機(jī)上將其輾壓成 為環(huán)形坯料，隨后在壓力機(jī)上將環(huán)形坯料預(yù)鍛成為預(yù)制坯，再在專用法向軋機(jī)上用齒形軋 輪，將預(yù)制坯的齒部沿節(jié)錐面法向軋制成形，成為齒形鍛坯。所述齒形軋輪的進(jìn)給方式是由 可單獨(dú)控制的軸向和徑向進(jìn)給組成的垂直于齒輪節(jié)錐面的法向進(jìn)給。最后，采用冷精整壓 制或銑齒機(jī)機(jī)加工的方法對齒形鍛坯的齒面進(jìn)行精加工，其除齒面外的后續(xù)加工與常規(guī)螺旋傘齒輪機(jī)加工相同。采用上述技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)螺旋傘齒輪的精密塑性成形制造，極大的減小了后 續(xù)機(jī)加工量，鍛件的材料利用率和生產(chǎn)效率得到了提高，同時(shí)齒部的金屬材料組織致密、金 屬流線沿齒形輪廓連續(xù)分布，可以提高齒輪耐磨性、抗腐蝕性和齒根的彎曲強(qiáng)度，明顯提高 齒輪工作壽命。由于采用垂直于齒輪節(jié)錐面的齒部法向軋制成形技術(shù)，金屬在充滿齒輪螺 旋角時(shí)不會出現(xiàn)阻力增大現(xiàn)場，模具的使用壽命較高，在法向軋制時(shí)不會有成形齒輪無法 從模具中脫出的現(xiàn)象發(fā)生。因此，本發(fā)明是一種可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)、材料利用率高、齒輪鍛件 精度高、性能好、表面質(zhì)量好、質(zhì)量穩(wěn)定的螺旋傘齒輪精密塑性成形制造工藝。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。附圖1為一種螺旋傘齒輪簡圖。附圖2為螺旋傘齒輪三維造型圖。附圖3為螺旋傘齒輪塑性成形工藝路線示意圖。其中(a)圓鋼下料，(b)鐓粗， (c)沖盲孔，(d)沖連皮，(e)擴(kuò)孔，(f)輾環(huán)，(g)預(yù)鍛，(h)齒部法向軋制成形，⑴齒部冷 精整。附圖4為齒部法向軋制成形示意圖。其中(1)左軋輪，(2)壓緊裝置，(3)齒形鍛 m, (4)右軋輪，(5)下模，(6)活動凹模，(7)彈簧，(8)環(huán)形模，(9)旋轉(zhuǎn)工作臺，(10)主
軸ο
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖3與附圖4進(jìn)一步說明
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一螺旋傘齒輪塑性成形制造工藝如下1.圓鋼下料將圓鋼用鋸床鋸切成段(圖3. a)；2.制坯將鋸切成段的圓鋼加熱到始鍛溫度1150°C后，在空氣錘或壓力機(jī)上經(jīng)過 鐓粗(圖3. b)、沖盲孔(圖3. c)、沖連皮(圖3. d)和擴(kuò)孔等工步制成算珠形的坯料(圖 3. e)，在輾環(huán)機(jī)上將算珠形的坯料輾壓成為環(huán)形坯料(圖3. f)。經(jīng)過上述工步完成了制坯
工序；3.預(yù)鍛在壓力機(jī)上將環(huán)形坯料預(yù)鍛成為預(yù)制坯(圖3. g)；4.齒部法向軋制成形在專用法向軋機(jī)上用帶有齒形的左軋輪(圖4. 1)和右軋 輪(圖4. 4)將預(yù)制坯(圖3. g)的齒部軋制成形，成為齒形鍛坯(圖3. h)，左、右軋輪上的 齒形與被軋制的齒形鍛坯(圖3. h)的齒形有嚙合關(guān)系。具體操作過程如下將預(yù)制坯(圖 3. g)圓錐面朝上放在活動凹模內(nèi)(圖4. 6)。壓緊裝置(圖4. 2)下降，將預(yù)制坯(圖3. g) 壓緊在下模(圖4. 5)和環(huán)形模(圖4. 8)上。法向軋機(jī)主軸(圖4. 10)旋轉(zhuǎn)，帶動旋轉(zhuǎn)工作 臺(圖4. 9)、環(huán)形模(圖4. 8)、活動凹模(圖4. 6)、彈簧(圖4. 7)、下模(圖4. 5)、預(yù)制坯 (圖3. g)和壓緊裝置(圖4. 2) —起轉(zhuǎn)動；左軋輪(圖4. 1)和右軋輪(圖4. 4)按設(shè)定的運(yùn) 動軌跡進(jìn)給，對預(yù)制坯(圖3. g)進(jìn)行法向軋制。在軋制過程中，活動凹模(圖4. 6)在左軋 輪(圖4. 1)和右軋輪(圖4. 4)的法向進(jìn)給推動下，向下運(yùn)動。在彈簧(圖4. 7)的作用下與左軋輪(圖4. 1)和右軋輪(圖4. 4)保持接觸，形成閉合的軋制型腔，直至將預(yù)制坯(圖 3. g)軋制成為齒形鍛坯(圖4. 3)；軋制結(jié)束后，法向軋機(jī)主軸(圖4. 10)停止旋轉(zhuǎn)。左軋 輪(圖4. 1)和右軋輪(圖4. 4)及壓緊裝置(圖4. 2)退回到出始位置。下模(圖4. 5)將 軋制好的齒形鍛坯(圖4. 3)頂出活動凹模(圖4. 6)。取出軋制好的齒形鍛坯(圖4. 3)， 放入新的預(yù)制坯(圖3. g)開始下一個(gè)工作循環(huán)。 5.齒部冷精整將齒形鍛坯齒形鍛坯(圖4. 3)進(jìn)行退火和磷、皂化潤滑，在壓力 機(jī)上對齒部進(jìn)行冷精整壓制，成為螺旋傘齒輪的精鍛坯(圖3. i)，這樣完成了螺旋傘齒輪 塑性成形工藝，再經(jīng)過后續(xù)加工即成為一只螺旋傘齒輪。
權(quán)利要求
一種螺旋傘齒輪精密塑性成形制造工藝，其特征在于螺旋傘齒輪精密塑性成形制造工藝是由圓鋼下料、制坯、預(yù)鍛、齒部法向軋制成形、齒部冷精整等多道工序完成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述螺旋傘齒輪塑性成形制造工藝，其特征是所述的齒部法向軋 制成形，是在專用法向軋機(jī)上用帶有齒形的軋輪將預(yù)制坯的齒部軋制成形為齒形鍛坯的， 軋輪上的齒形與被軋制的齒形鍛坯的齒形有嚙合關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種螺旋傘齒輪精密塑性成形制造工藝，其實(shí)施步驟為1.圓鋼下料鋸切圓鋼，2.制坯將鋸切成段的圓鋼加熱到始鍛溫度后，在空氣錘或壓力機(jī)上經(jīng)過鐓粗、沖盲孔、沖連皮和擴(kuò)孔等工步制成算珠形的坯料，在輾環(huán)機(jī)上將算珠形的坯料輾壓成為環(huán)形坯料，3.預(yù)鍛在壓力機(jī)上將環(huán)形坯料預(yù)鍛成為預(yù)制坯，4.齒部法向軋制成形在專用法向軋機(jī)上用帶有齒形的軋輪將預(yù)制坯的齒部軋制成形，成為齒形鍛坯，5.齒部冷精整齒形鍛坯經(jīng)過退火和磷、皂化潤滑，在壓力機(jī)上對齒部進(jìn)行冷精整壓制，成為螺旋傘齒輪的精鍛坯。
文檔編號B21H5/04GK101927309SQ20101024338
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者張小光, 邊翊, 鐘志平 申請人:北京機(jī)電研究所;機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司