一种用于齿轮轴锻造的模具及工艺制造技术

本发明专利技术提供一种用于齿轮轴锻造的模具及工艺；所述模具包括：下模体和上模体；所述下模体上开设有轴部型腔，所述轴部型腔用于成形所述齿轮轴的轴部；所述上模体包括上模外套、齿形模具和弹簧组；所述齿形模具设置于所述上模外套内；所述上模外套内还设置有用于容置所述弹簧组的弹簧圈，所述弹簧组的两端分别与所述齿形模具和上模外套相接触，以将所述齿形模具压紧在所述下模体上；所述上模体还包括用于锻造的上冲；所述上冲设置于所述上模体内，并可相对所述齿形模具上下滑动，且所述上冲的下端位于所述齿形模具的模腔内。采用本发明专利技术模具进行齿轮轴锻造，不但提高了材料利用率，节约成本，而且其机械性能优于切削加工的工件。

【技术实现步骤摘要】
一种用于齿轮轴锻造的模具及工艺
本专利技术涉及机械制造技术，特别是指一种用于齿轮轴锻造的模具及工艺，属于齿轮轴锻造

技术介绍
齿轮轴由于其拥有良好的承载能力，以及优良的综合机械性能，通常被应用在长时间高速重载荷的情况。现有技术中，齿轮轴主要的加工工艺为：锻坯—精车轴部—滚齿—(渗碳)淬火—磨外圆—磨齿。采用切削的方式进行加工不但加工工时长，而且破坏了金属的纤维组织，从而影响齿轮的弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度与耐磨性，减低工件使用寿命。现有技术中可以采用精密锻造成形方法可以有效的解决这些问题，目前齿轮精密锻造成形方法还仅仅用在无轴齿轮或轴非常短的齿轮轴上。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于齿轮轴锻造的模具及工艺，其加工工时短，材料利用率高，节约成本，而且加工出的齿轮轴机械性能优于切削工件的工件。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种用于齿轮轴锻造的模具，包括：下模体和上模体；所述下模体上开设有轴部型腔，所述轴部型腔用于成形所述齿轮轴的轴部；所述上模体包括上模外套、齿形模具和弹簧组；所述齿形模具设置于所述上模外套内；所述上模外套内还设置有用于容置所述弹簧组的弹簧圈，所述弹簧组的两端分别与所述齿形模具和上模外套相接触，以将所述齿形模具压紧在所述下模体上；所述上模体还包括用于锻造的上冲；所述上冲设置于所述上模体内，并可相对所述齿形模具上下滑动，且所述上冲的下端位于所述齿形模具的模腔内。其中，所述下模体包括：下模座、轴部凹模以及下压板；所述下压板固定于所述下模座的顶部，并使所述轴部凹模固定于所述下模座上。其中，所述下模体内设置有用于封闭所述轴部型腔底部的下顶杆。其中，所述轴部型腔开设于所述轴部凹模上；所述下顶杆的端部可在所述轴部型腔内滑动。本专利技术还提供一种用于锻造齿轮轴的工艺，包括如下步骤：(1)预制坯，以将毛坯制成可供锻造的坯料；(2)加热坯料并保温；(3)将(2)中加热后的坯料转移至如上所述的模具中进行锻压；所述齿形模具和所述轴部凹模接触时是开始锻造的时刻，所述上模外套和所述下压板接触时是锻造完成的时刻；(4)将所述下模体转换为出模工位，将(3)中的锻件从所述上模体的齿形模具中顶出。其中，所述(3)中，通过对上模外套、下压板以及下模座的高度进行配合，形成高度限位，防止锻压力过大造成的模具破坏。其中，所述(3)中，分模面选在齿形与长轴交界处，使齿形与长轴分开出模。其中，所述(3)中，齿形模具开口向下，不会出现氧化皮和润滑剂堆积。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，本专利技术的模具通过下模体的轴部型腔对齿轮轴的轴部进行锻造，上模体的弹簧组将齿形模具压紧在轴部凹模上；再通过上冲下压，在完成对齿轮轴锻造。在本专利技术的模具中，由于弹簧圈、弹簧组以及上模外套组成浮动结构，使得齿形模具处于低位，形成先合模成封闭型腔，后锻造的过程，不但提高了材料利用率，节约成本，而且其机械性能优于切削加工的工件。附图说明图1为现有技术中一种齿轮轴的结构图；图2为本专利技术实施例的用于齿轮轴锻造模具的结构剖面图；图3为本专利技术实施例的用于齿轮轴锻造模具的出模示意图。[主要元件符号说明]1、上模体；10、上模外套；11、齿形模具；12、弹簧组；13、弹簧套；15、上冲；2、下模体；20、下模座；21、轴部凹模；22、下压板；25、下顶杆；3、齿轮轴；31、盲孔；32、齿形；33、轴部；4、出模顶杆；6、坯料。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有技术中采用切削加工的方式进行齿轮轴加工不但加工工时长而且加工出的齿轮轴强度和质量较低的问题，提供一种用于齿轮轴锻造的模具。如图2所示为本专利技术实施例的用于齿轮轴锻造的模具，它可以将坯料6锻造出如图1中的齿轮轴3顶端的齿形32，当需要在齿轮轴3上加工出盲孔31时，还可以锻造出端部的盲孔31。本实施例的模具包括：下模体2和上模体1；下模体2上开设有轴部型腔，该轴部型腔用于对齿轮轴的轴部33进行成形。本模具的分模面处于齿形与长轴交界处，使齿形与长轴分开出模；很显然的，坯料的轴部位于轴部型腔时，坯料6的顶端是位于下模体2的上表面之上的。其中，所述上模体1包括上模外套10、齿形模具11和弹簧组12；所述齿形模具11设置于上模外套10内。所述上模外套10内还设置有用于容置所述弹簧组12的弹簧圈13，所述弹簧组12的两端分别与所述齿形模具11和上模外套10相接触；本专利技术的模具型腔闭合时，所述弹簧组12将所述齿形模具11压紧在所述下模体2上。所述弹簧圈13用于容置弹簧组12，并起到保护弹簧组12的目的，并且用于控制和引导弹簧组的收缩及伸长方向。所述上模体1还包括用于锻造的上冲15；所述上冲15设置于上模体1内，并可相对所述齿形模具11的上下滑动，且所述上冲15的下端位于齿形模具11的模腔内。在齿轮轴3具有盲孔31时，所述上冲15还可以用于成形盲孔结构。如图2所示为锻造前和锻造后模具对比。所述弹簧组12使齿形模具11处于低位，齿形模具11和轴部凹模21合模使齿形模具11的型腔封闭，在锻造的过程中，上冲15下压使坯料6的端部变形以进行锻造。所述上模外套10在锻造过程中与压力机的滑块相固定，对模具起到保护、支撑以及限位的作用。所述下模体2固定在压力机工作台上，其上设置的轴部型腔用于容置和锻造齿轮轴3的轴部。其中齿形模具11、弹簧组12以及弹簧圈13组成浮动上模结构，弹簧组12使齿形模具11始终位于低位，形成向下浮动的状态。本专利技术实施例的模具通过下模体的轴部型腔对齿轮轴的轴部进行锻造，上模体的弹簧组将齿形模具压紧在轴部凹模上；再通过上冲下压，在完成对齿轮轴锻造。在本专利技术的模具中，由于弹簧圈、弹簧组以及上模外套组成浮动结构，使得齿形模具处于低位，形成先合模成封闭型腔，后锻造的过程，不但提高了材料利用率，节约成本，而且其机械性能优于切削加工的工件。本专利技术实施例提供的用于齿轮轴锻造的模具及工艺，以高性能、高效率、低能耗的精密锻造成形方法加工齿轮轴，模具采用浮动上模结构，有利于锻造成形以及锻件出模。在上述实施例的基础上，所述下模体2包括：下模座20、轴部凹模21以及下压板22；下压板22固定于下模座20的顶部，并使轴部凹模21固定于下模座20上。具体的，所述齿形模具11和所述轴部凹模接触时是开始锻造的时刻，所述上模外套10和所述下压板22接触时是锻造完成的时刻。在上述实施例基础上，进一步的，所述下模体2内设置有用于封闭所述轴部型腔底部的下顶杆25。轴部型腔开设于轴部凹模21上；下顶杆25设于轴部凹模21内，并可在轴部型腔内滑动以在锻造时封闭轴部型腔的底部，还可以在出模时用于顶出齿轮轴3。由于锻件齿形部分形状复杂且锻造变形量较大，所以齿轮轴3的齿形32出模摩擦力大于轴部33。如图3为本专利技术实施例的用于齿轮轴锻造的模具的出模示意图；锻造完成后，锻件会停留在上模体1，此时需要转换工位，转移至出模工步。出模工步上设置有出模顶杆4，其整体中空且固定在压力机台面上，用于将齿轮轴3从齿形模具12中顶出。本专利技术实施例还提供一种用于锻造齿轮轴的工艺；以加工一种齿轮轴3为例，其齿形为齿形32，法向模数2.25mm，齿数21，螺旋角31°，齿宽18mm，总长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于齿轮轴锻造的模具，其特征在于，包括：下模体和上模体；所述下模体上开设有轴部型腔，所述轴部型腔用于成形所述齿轮轴的轴部；所述上模体包括上模外套、齿形模具和弹簧组；所述齿形模具设置于所述上模外套内；所述上模外套内还设置有用于容置所述弹簧组的弹簧圈，所述弹簧组的两端分别与所述齿形模具和上模外套相接触，以将所述齿形模具压紧在所述下模体上；所述上模体还包括用于锻造的上冲；所述上冲设置于所述上模体内，并可相对所述齿形模具上下滑动，且所述上冲的下端位于所述齿形模具的模腔内。

【技术特征摘要】
1.一种用于锻造齿轮轴的工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）预制坯，以将毛坯制成可供锻造的坯料；（2）加热坯料并保温；其中，所述坯料加热温度为1100±50℃；（3）将（2）中加热后的坯料转移至齿轮轴锻造模具中进行锻压；所述齿形模具和所述轴部凹模接触时是开始锻造的时刻，所述上模外套和所述下压板接触时是锻造完成的时刻；（4）将所述下模体转换为出模工位，将（3）中的锻件从所述上模体的齿形模具中顶出；其中，所述（3）中，通过对上模外套、下压板以及下模座的高度进行配合，形成高度限位，防止锻压力过大造成的模具破坏；其中，所述（3）中，分模面选在齿形与长轴交界处，使齿形与长轴分开出模；其中，所述（3）中，齿形模具开口向下，不会出现氧化皮和润滑剂堆积；其中，所述齿轮轴锻造模具，包括：下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝雨，李智，左斌，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11