齿轮的加工方法及加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种齿轮的加工方法，采用温挤成形和冷挤整形相结合的方法可大幅提高目标齿轮塑性成形的精度，获得的目标齿轮无需再进行机械切削精加工，且冷挤整形具有加工强化的作用，有利于齿面接触疲劳强度的提高和目标齿轮零件功能密度的提升。本发明专利技术还提供了一种齿轮的加工装置，包括温挤成形模具和冷挤整形模具，通过对温挤成形模具的温挤凸模和温挤凹模、冷挤整形模具的整形凸模和整形凹模的结构进行改进，降低了挤压变形的抗力，通过温挤压和冷挤压，使坯料产生塑性变形，直接得到目标齿轮。

Gear Processing Method and Processing Device

【技术实现步骤摘要】
齿轮的加工方法及加工装置
本专利技术属于齿轮制作
，更具体地说，是涉及一种齿轮的加工方法及加工装置。
技术介绍
齿轮作为机械传动系统中最基本的零件之一，在工程领域特别是在装备制造业有着极其广泛的应用。其中，直齿圆柱齿轮作为最典型的齿轮零件，其形状较为复杂，且尺寸精度、表面质量和机械性能要求很高。当前，直齿圆柱齿轮的制造以传统的切削加工为主，存在耗材、耗能、低效和高成本的弊端，尤其是金属纤维流线被切断，导致材料性能不能得到充分发挥，降低了零件的功能密度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种齿轮的加工方法及加工装置，旨在解决现有的直齿圆柱齿轮的制造以切削加工为主，存在耗材、耗能、低效和高成本的弊端，尤其是金属纤维流线被切断，导致材料性能不能得到充分发挥，降低了零件的功能密度的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种齿轮的加工方法，包括如下步骤：下料步骤，根据等体积原理，制作与目标齿轮设计尺寸等体积的坯料；模具预热步骤，对温挤凹模的模腔进行预热，使温挤凹模的模腔的温度达到200±20℃，温挤凸模的尺寸与目标齿轮的尺寸一致，温挤凹模的轮廓在目标齿轮轮廓的基础上预设的偏置量Δ＝0.3mm～0.8mm；坯料润滑步骤，在坯料的表面均匀涂抹润滑剂；坯料加热步骤，对涂抹润滑剂后的坯料进行加热，使坯料外部变形区的温度达到温挤的温度范围，而内部仍保持相对于外部较低的温度；温挤成形模具润滑步骤，温挤成形前在温挤凹模的模腔的表面均匀涂抹润滑剂；温挤成形步骤，将加热后的坯料放入温挤成形模具中进行温挤成形，获得齿坯；冷挤整形模具润滑步骤，冷挤整形前在整形凹模的模腔的表面均匀涂抹润滑剂；冷挤整形步骤，将冷却后的齿坯放入冷挤整形模具中，利用整形凸模和整形凹模对其进行冷挤整形，得到目标齿轮。进一步地，整形凸模采用直径与目标齿轮的齿根圆直径相同的圆柱凸模。进一步地，整形凹模的轮廓尺寸确定方法为：确定齿侧和齿根的实际整形量，齿侧和齿根的理论整形量为偏置量Δ，温挤时模具的弹性变形和坯料的热膨胀引起的整形量的偏差值为δ＝0.0015mm～0.0025mm，确定齿侧和齿根的实际整形量为Δ+δ；确定齿顶的实际整形量，温挤成形过程中齿顶的欠充形系数为f，温挤凹模的齿顶圆半径为Rd，齿顶的实际整形量为Δ-fRd；确定整形凹模的轮廓尺寸，冷挤时模具和齿坯的弹性变形量为δ'＝0.001mm～0.0015mm，整形凹模的齿侧和齿根的轮廓尺寸为齿坯的齿侧和齿根轮廓沿径向向内偏置Δ+δ+δ'；整形凹模的齿顶的轮廓尺寸为齿坯的齿顶的轮廓沿径向向内偏置Δ-fRd+δ'。进一步地，坯料的直径与目标齿轮的分度圆直径差值范围为-0.5mm～0mm。本专利技术提供的齿轮的加工方法的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术齿轮的加工方法，保留了塑性成形方法所具有的材料利用率高、生产效率高、产品机械性能好等特点，同时还克服了其它塑性成形方法存在的成形力过大，齿顶角隅充形困难，模具寿命低，齿形精度低等问题。采用温挤成形和冷挤整形相结合的方法可大幅提高目标齿轮塑性成形的精度，获得的目标齿轮无需再进行机械切削精加工，且冷挤整形具有加工强化的作用，有利于齿面接触疲劳强度的提高和目标齿轮零件功能密度的提升。本专利技术还提供一种齿轮的加工装置，包括：温挤成形模具和冷挤整形模具；所述温挤成形模具包括第一上模和第一下模，所述第一上模设有温挤凸模，所述第一下模设有用于和所述温挤凸模配合挤压坯料的温挤凹模；所述温挤凸模的轮廓与目标齿轮的轮廓相同；所述温挤凹模的内轮廓与目标齿轮的轴向投影形状一致，且大于目标齿轮的轮廓尺寸；所述冷挤整形模具包括第二上模和第二下模，所述第二上模设有整形凸模，所述第二下模设有用于和所述整形凸模配合挤压温挤成形的齿坯的整形凹模；所述整形凸模采用圆柱形结构，其直径为目标齿轮的齿根圆直径，所述整形凹模的内轮廓小于所述齿坯的轮廓尺寸。进一步地，所述第一上模还包括：上模座，用于固定在压机的滑块上；凸模固定套，设置在所述上模座的下表面；和凸模柄，用于连接所述凸模固定套和所述温挤凸模。进一步地，所述凸模柄与所述温挤凸模通过螺钉固定。进一步地，所述第一下模还包括：下模座，用于固定在压机的工作台上；模套，设置在所述下模座上，并且设有用于容纳所述温挤凹模的安装槽；凹模固定组件，设置在所述模套上，用于固定所述温挤凹模；和支撑杆组件，一端与压机的顶杆连接，另一端用于支撑坯料。进一步地，所述凹模固定组件包括：上垫环，设置在所述温挤凹模上方；下垫环，设置在所述温挤凹模下方；护环，设置在所述上垫环、所述下垫环和所述温挤凹模外周，与所述上垫环、所述下垫环和所述温挤凹模配合安装；所述上垫环、所述下垫环和所述护环均设置在所述模套的安装槽内，所述护环与所述模套配合安装；和压环，设置在所述模套上方，用于固定所述上垫环。进一步地，所述第一上模与所述第二上模为一体结构；所述第一下模和所述第二下模为一体结构。本专利技术提供的齿轮的加工装置的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术齿轮的加工装置包括温挤成形模具和冷挤整形模具，温挤成形模具的温挤凸模采用全齿结构，其轮廓与目标齿轮的轮廓相同，温挤成形模具的温挤凹模的内轮廓与目标齿轮的轴向投影形状一致，且大于目标齿轮的轮廓尺寸；冷挤整形模具的整形凸模采用圆柱形结构，其直径为目标齿轮的齿根圆直径，冷挤整形模具的整形凹模的内轮廓小于齿坯的轮廓尺寸；通过对温挤凸模和温挤凹模、整形凸模和整形凹模的结构进行改进，降低了挤压变形的抗力，通过温挤压和冷挤压，使坯料产生塑性变形，直接得到目标齿轮。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的目标齿轮的主视图；图2为本专利技术实施例提供的目标齿轮的右视图；图3为本专利技术实施例提供的坯料的主视图；图4为本专利技术实施例提供的坯料的俯视图；图5为本专利技术实施例提供的温挤凸模的主视图；图6为本专利技术实施例提供的温挤凹模与目标齿轮的轮廓示意图；图7为本专利技术实施例提供的温挤凹模、目标齿轮和齿坯的局部轮廓结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的齿坯和整形凹模的局部轮廓示意图；图9为本专利技术实施例提供的温挤成形模具的剖视图；图10为本专利技术实施例提供的冷挤整形模具的剖视图；图11为本专利技术实施例提供的一模两腔模具的局部剖视图；图12为本专利技术实施例提供的齿轮加工的流程图。图中：1、坯料；2、目标齿轮；11、上模座；12、温挤凸模；13、整形凸模；14、凸模固定套；15、凸模柄；16、导套；21、下模座；22、温挤凹模；23、整形凹模；241、压环；242、上垫环；243、护环；244、下垫环；25、导柱；26、模套；271、支撑杆；272、支撑杆托杆；273、托杆顶杆；28、导向环。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种齿轮的加工方法，请参阅图1至图12，(图6中的W为温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.齿轮的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：下料步骤，根据等体积原理，制作与目标齿轮设计尺寸等体积的坯料；模具预热步骤，对温挤凹模的模腔进行预热，使温挤凹模的模腔的温度达到200±20℃，温挤凸模的尺寸与目标齿轮的尺寸一致，温挤凹模的轮廓在目标齿轮轮廓的基础上预设的偏置量Δ＝0.3mm～0.8mm；坯料润滑步骤，在坯料的表面均匀涂抹润滑剂；坯料加热步骤，对涂抹润滑剂后的坯料进行加热，使坯料外部变形区的温度达到温挤的温度范围，而内部仍保持相对于外部较低的温度；温挤成形模具润滑步骤，温挤成形前在温挤凹模的模腔的表面均匀涂抹润滑剂；温挤成形步骤，将加热后的坯料放入温挤成形模具中进行温挤成形，获得齿坯；冷挤整形模具润滑步骤，冷挤整形前在整形凹模的模腔的表面均匀涂抹润滑剂；冷挤整形步骤，将冷却后的齿坯放入冷挤整形模具中，利用整形凸模和整形凹模对其进行冷挤整形，得到目标齿轮。

【技术特征摘要】
1.齿轮的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：下料步骤，根据等体积原理，制作与目标齿轮设计尺寸等体积的坯料；模具预热步骤，对温挤凹模的模腔进行预热，使温挤凹模的模腔的温度达到200±20℃，温挤凸模的尺寸与目标齿轮的尺寸一致，温挤凹模的轮廓在目标齿轮轮廓的基础上预设的偏置量Δ＝0.3mm～0.8mm；坯料润滑步骤，在坯料的表面均匀涂抹润滑剂；坯料加热步骤，对涂抹润滑剂后的坯料进行加热，使坯料外部变形区的温度达到温挤的温度范围，而内部仍保持相对于外部较低的温度；温挤成形模具润滑步骤，温挤成形前在温挤凹模的模腔的表面均匀涂抹润滑剂；温挤成形步骤，将加热后的坯料放入温挤成形模具中进行温挤成形，获得齿坯；冷挤整形模具润滑步骤，冷挤整形前在整形凹模的模腔的表面均匀涂抹润滑剂；冷挤整形步骤，将冷却后的齿坯放入冷挤整形模具中，利用整形凸模和整形凹模对其进行冷挤整形，得到目标齿轮。2.如权利要求1所述的齿轮的加工方法，其特征在于，整形凸模采用直径与目标齿轮的齿根圆直径相同的圆柱凸模。3.如权利要求1或2所述的齿轮的加工方法，其特征在于，整形凹模的轮廓尺寸确定方法为：确定齿侧和齿根的实际整形量，齿侧和齿根的理论整形量为偏置量Δ，温挤时模具的弹性变形和坯料的热膨胀引起的整形量的偏差值为δ＝0.0015mm～0.0025mm，确定齿侧和齿根的实际整形量为Δ+δ；确定齿顶的实际整形量，温挤成形过程中齿顶的欠充形系数为f，温挤凹模的齿顶圆半径为Rd，齿顶的实际整形量为Δ-fRd；确定整形凹模的轮廓尺寸，冷挤时模具和齿坯的弹性变形量为δ'＝0.001mm～0.0015mm，整形凹模的齿侧和齿根的轮廓尺寸为齿坯的齿侧和齿根轮廓沿径向向内偏置Δ+δ+δ'；整形凹模的齿顶的轮廓尺寸为齿坯的齿顶的轮廓沿径向向内偏置Δ-fRd+δ'。4.如权利要求1所述的齿轮的加工方法，其特征在于，坯料的直径与目标齿轮的分度圆直径差值范围为-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，张双杰，马世博，闫华军，刘玉忠，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13