一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形加工工艺及其模具制造技术

本发明专利技术涉及端面结合齿生产领域，尤其是涉及一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形加工工艺及其加工模具，其包括，端部结合齿预成形模具成型工序、端部结合齿精密锻件的预成形工序、整体齿形冷压精整齿模的成形工序及端部牙侧倒锥结合齿冷压成形工序，本发明专利技术能够提高端部牙侧倒锥结合齿的生产效率，降低端部牙侧倒锥结合齿的生产成本，特别是生产加工过程中的刀具消耗，同时提高端部牙侧倒锥结合齿的强度，整体提升端部牙侧倒锥结合齿的使用寿命。

A kind of precision forging and cold press forming technology and die for the end tooth side inverted cone combined tooth

【技术实现步骤摘要】
一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形加工工艺及其模具
本专利技术涉及端部结合齿生产领域，尤其是涉及一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形加工工艺及其模具。
技术介绍
端部结合齿产品是车辆中、后桥传动系统中的关键零件，无论车辆的中桥轴间减速器总成内还是轮间减速器总成外及部分车辆的后桥差速器总成外，或多或少的都有端部结合齿零件在发挥着至关重要的作用；国外的端部结合齿零件的齿形生产早已采用精密净成形锻造，但在国内，受锻造工艺及各种条件的局限，各生产企业一直采用机械加工铣削端部结合齿齿形的工艺进行端部结合齿的生产。特别是部分端部结合齿牙侧呈倒锥的结构，更是沿用传统的机械加工工艺，即采用棒料或锻坯，经车加工外轮廓、拉削内花键后，根据产品图纸牙侧倒锥1～5度，将立铣刀磨修成与牙侧倒锥相吻合角度，再利用该成形铣刀在数控铣上铣削结合齿齿形，最后经渗碳淬火热处理及抛丸处理，即为成品可交付用户装配使用；上述生产工艺，结合齿铣削效率低，且端部牙侧底部的过渡圆角、端部倒角，铣削加工难度更大、效率也更低，刀具消耗极高，最终的个别品种成品在售后市场，索赔率较高，造成终端市场抱怨极多。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对端部结合齿经精密锻造、冷压成形后，结合齿齿形不再进行铣削加工，不仅提高了效率、节约了原材料、而且提高了结合齿的使用寿命和防脱安全效果的端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形的加工工艺及其模具，其具体技术方案如下，一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形加工工艺，包括，端部结合齿预成形模具成型工序、端部结合齿精密锻件的预成形工序、整体齿形冷压精整齿模的成型工序及端部牙侧倒锥结合齿冷压成形工序，其中，所述的端部结合齿预成型模具成形工序包括以下所述的a步骤：a1、首先根据客户提供的端部结合齿产品图，依据结合齿牙侧倒锥角度大小及结合齿深度、结合齿在径向有效长度，计算出端部结合齿倒锥部分即楔形体的体积，将结合齿倒锥部分的体积扩大一定的倍数，转移到虚拟的切去倒锥部分的结合齿端面上，使楔形体截面短直角边与结合齿牙侧重合，调整楔形体截面长直角边的大小，采用Deform三维模拟软件在冷压成形模及一定载荷作用下，验证结合齿牙侧倒锥成形效果，视成形情况，可调整楔形体的体积和楔形体截面长直角边的大小，直至模拟出结合齿牙侧倒锥的最佳效果为止；a2、根据模拟最佳效果时的参数，设计出预锻件的结合齿牙形，再结合用户产品图纸的外轮廓尺寸，预留的机加工余量，设计出预锻件冷态的三维实体造型；结合用户要求产品材质，查阅该材质在所需锻造温度下的线膨胀系数，计算出在一次性净成形预锻造工艺中，所选用温度下锻件的收缩率；结合锻件的收缩率，对冷态锻件进行膨胀，生成热态实体锻件，并由热态实体锻件转生成热态结合齿精密锻造预成型齿形模的实体造型；a3、根据生成的热态结合齿精密锻造预成型齿形模的实体造型，经过编程及后处理，在数控铣床上对结合齿精密锻造预成型齿形模零件先进行齿形粗铣加工，按照模具要求进行真空热处理，热处理后再进行精铣加工结合齿，至此，完成热态结合齿精密锻造预成型齿形模的成型工序。所述的端部结合齿精密锻件的预成形工序包括以下所述的b步骤：b1、将结合齿精密锻造预成型齿形模、结合齿精密锻造预成型凹模、下顶杆及相应模架辅件按照成熟的装配关系逐一组装、紧固于锻造设备上，按照对模程序校验齿形模、凹模的同心度；b2、校验符合要求后，对结合齿精密锻造预成型模具进行预热处理，将结合齿精密锻造预成型模具预热至280°~350°；b3、将锯切合格的棒料置于中频感应加热炉中加热，加热至锻造所需温度，根据锻造设备的锻造节拍，合理调整棒料的进料频率；b4、调整锻造设备的打击力，将达到锻造温度的棒料置于结合齿精密锻造预成型模具中的结合齿精密锻造预成型凹模中，启动设备，采用闭塞锻造的方式对棒料进行一次性打击精密锻造成形；b5、锻造成形完成后，在锻造设备上滑块上升复位过程中，启动或联动下顶料机构，通过下顶杆将端部结合齿热态预成型精密锻件顶出凹模，并利用人工或机械手取走端部结合齿热态预成型精密锻件，至此完成端部结合齿齿形的一次性精密预成型锻造工序。所述的整体齿形冷压精整齿模的成型工序包括以下所述的c步骤：c1、根据用户端部结合齿产品零件的牙形尺寸及结构，结合端部结合齿精密预成型锻件的牙形尺寸，设计出冷压成形齿形模具的牙形尺寸和结构及整体齿形冷压精整齿模;c2、根据齿形冷压精整齿模的齿形涨腔体和涨芯体尺寸，利用三维软件生成实体造型，再经过编程及处理，在数控铣床上对齿形涨腔体和涨芯体零件先进行粗铣加工及辅助加工，按照冷压模具材质具体要求进行热处理，热处理后再进行精铣加工，保证零件尺寸及精度，至此，完成齿形冷压精整齿模的加工。所述的端部牙侧倒锥结合齿冷压成形工序包括以下所述的d步骤：d1、将检验合格的齿形冷压精整齿模齿形涨腔体和涨芯体，按照各零件的功能要求及位置关系进行装配；d2、端部牙侧倒锥结合齿冷压成形前，先将b步骤中的端部结合齿精密预成型锻件的齿形，经抛丸清除氧化皮处理；d3、将抛丸处理好的零件置于c步骤中的齿形冷压精整齿模的凹腔中，将齿形冷压精整齿模按照阴阳结合方式置于b步骤中的端部结合齿精密预成型锻件的结合齿中；d4、启动设备，试调整油压机压力和行程，使安装在压力机上滑块工作台的模具辅件，直接作用于齿形冷压精整齿模的后端部，以实现端部牙侧倒锥结合齿的冷压成形；d5、成形完成后，在油压机滑块上升复位过程中，启动或联动下顶料机构，通过下顶杆将已冷压成形的精整件顶出凹模，利用人工或机械手取走精整件，至此完成端部牙侧倒锥结合齿零件的冷压成形工序。进一步地，所述的端部结合齿精密预成型锻件的材质为20CrMnTiH或22CrMoH，所述的端部结合齿精密预成型锻件的线膨胀系数为12×10-6，所述的端部结合齿精密预成型锻件的锻造温度为900～1000度，所述的端部结合齿精密预成型锻件的收缩率为1.01～1.012。一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形模具，包括端部结合齿预成型模具，所述的端部结合齿预成型模具包括，结合齿精密锻造预成型齿形模、结合齿精密锻造预成型齿形模模套、结合齿精密锻造预成型凹模、结合齿精密锻造预成型凹模模套及下顶杆，结合齿精密锻造预成型齿形模安装于结合齿精密锻造预成型齿形模模套内且与结合齿精密锻造预成型齿形模模套过盈配合，结合齿齿形凹模安装于结合齿齿形凹模模套内且与结合齿齿形凹模模套过盈配合，预成型精密锻件设置于结合齿齿形凹模内，所述的结合齿精密锻造预成型凹模中心位置设置有下顶杆安装通孔，所述的下顶杆安装于下顶杆安装通孔内且与下顶杆安装通孔滑动配合；所述的下顶杆安装通孔及下顶杆为同轴安装设置；一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形模具，包括齿形冷压精整齿模，所述的齿形冷压精整齿模包括，涨腔体、涨芯体及连接螺栓，所述涨腔体为圆环形结构，涨腔体上均布设置有N个齿形涨腔壁，涨腔壁中设置有锥形涨腔，在每个锥形涨腔底部设置有螺纹盲孔，涨芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形加工工艺，其特征在于，包括，端部结合齿预成形模具成型工序、端部结合齿精密锻件的预成形工序、整体齿形冷压精整齿模的成形工序及端部牙侧倒锥结合齿冷压成形工序，其中，所述的端部结合齿预成型模具成形工序包括以下所述的a步骤：/na1、首先根据客户提供的端部结合齿产品图，依据结合齿牙侧倒锥角度大小及结合齿深度、结合齿在径向有效长度，计算出端部结合齿倒锥部分即楔形体的体积，将结合齿倒锥部分的体积扩大一定的倍数，转移到虚拟的切去倒锥部分的结合齿端面上，使楔形体截面短直角边与结合齿牙侧重合，调整楔形体截面长直角边的大小，采用Deform三维模拟软件在冷压成形模及一定载荷作用下，验证结合齿牙侧倒锥成形效果，视成形情况，可调整楔形体的体积和楔形体截面长直角边的大小，直至模拟出结合齿牙侧倒锥的最佳效果为止；/na2、根据模拟最佳效果时的参数，设计出预锻件的结合齿牙型形，再结合用户产品图纸的外轮廓尺寸，预留的机加工余量，设计出预锻件冷态的三维实体造型；结合用户要求产品材质，查阅该材质在所需锻造温度下的线膨胀系数，计算出在一次性净成型预锻造工艺中，所选用温度下锻件的收缩率；结合锻件的收缩率，对冷态锻件进行膨胀，生成热态实体锻件，并由热态实体锻件转生成热态结合齿齿形模的实体造型；/na3、根据生成的热态结合齿齿形模的实体造型，经过编程及后处理，在数控铣床上对结合齿齿形模零件先进行齿形粗铣加工，按照模具要求进行真空热处理，热处理后再进行精铣加工结合齿，至此，完成热态结合齿齿形模的成型工序。/n...

【技术特征摘要】
1.一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形加工工艺，其特征在于，包括，端部结合齿预成形模具成型工序、端部结合齿精密锻件的预成形工序、整体齿形冷压精整齿模的成形工序及端部牙侧倒锥结合齿冷压成形工序，其中，所述的端部结合齿预成型模具成形工序包括以下所述的a步骤：
a1、首先根据客户提供的端部结合齿产品图，依据结合齿牙侧倒锥角度大小及结合齿深度、结合齿在径向有效长度，计算出端部结合齿倒锥部分即楔形体的体积，将结合齿倒锥部分的体积扩大一定的倍数，转移到虚拟的切去倒锥部分的结合齿端面上，使楔形体截面短直角边与结合齿牙侧重合，调整楔形体截面长直角边的大小，采用Deform三维模拟软件在冷压成形模及一定载荷作用下，验证结合齿牙侧倒锥成形效果，视成形情况，可调整楔形体的体积和楔形体截面长直角边的大小，直至模拟出结合齿牙侧倒锥的最佳效果为止；
a2、根据模拟最佳效果时的参数，设计出预锻件的结合齿牙型形，再结合用户产品图纸的外轮廓尺寸，预留的机加工余量，设计出预锻件冷态的三维实体造型；结合用户要求产品材质，查阅该材质在所需锻造温度下的线膨胀系数，计算出在一次性净成型预锻造工艺中，所选用温度下锻件的收缩率；结合锻件的收缩率，对冷态锻件进行膨胀，生成热态实体锻件，并由热态实体锻件转生成热态结合齿齿形模的实体造型；
a3、根据生成的热态结合齿齿形模的实体造型，经过编程及后处理，在数控铣床上对结合齿齿形模零件先进行齿形粗铣加工，按照模具要求进行真空热处理，热处理后再进行精铣加工结合齿，至此，完成热态结合齿齿形模的成型工序。


2.根据权利要求1所述的一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造冷压成形加工工艺，其特征在于，所述的端部结合齿精密锻件的预成形工序包括以下所述的b步骤：
b1、将结合齿精密锻造预成型齿形模、结合齿精密锻造预成型凹模、下顶杆及相应模架辅件按照成熟的装配关系逐一组装、紧固于锻造设备上，按照对模程序校验齿形模、凹模的同心度；
b2、校验符合要求后，对结合齿精密锻造预成型模具进行预热处理，将结合齿精密锻造预成型模具预热至280°~350°；
b3、将锯切合格的棒料置于中频感应加热炉中加热，加热至锻造所需温度，根据锻造设备的锻造节拍，合理调整棒料的进料频率；
b4、调整锻造设备的打击力，将达到锻造温度的棒料置于结合齿精密锻造预成型模具中的结合齿精密锻造预成型凹模中，启动设备，采用闭塞锻造的方式对棒料进行一次性打击精密锻造成形；
b5、锻造成形完成后，在锻造设备上滑块上升复位过程中，启动或联动下顶料机构，通过下顶杆将端部结合齿热态预成型精密锻件顶出凹模，并利用人工或机械手取走端部结合齿热态预成型精密锻件，至此完成端部结合齿齿形的一次性精密预成型锻造工序。


3.根据权利要求1所述的一种端部牙侧倒锥结合齿精密锻造、冷压成形加工工艺，其特征在于，所述的整体齿形冷压精整齿模的成形工序包括以下所述的c步骤：
c1、根据用户端部结合齿产品零件的牙形尺寸及结构，结合端部结合齿精密预成型锻件的牙形尺寸，设计出冷压成形齿形模具的牙形尺寸和结构及整体齿形冷压精整齿模；
c2、根据齿形冷压精整齿模的齿形涨腔和涨体尺寸，利用三维软件生成实体造型，再经过编程及处理，在数控铣床上对齿形涨腔和...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊诚，安宁，
申请(专利权)人：洛阳福瑞可汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41