热挤压齿轮棒与切片齿轮无屑成型法制造技术

本发明专利技术公开了应用合金钢卧式反向挤压机热挤压齿轮棒与切片齿轮无屑成型法，解决现行齿轮切齿加工采用车、铣，钻、插、磨有屑加工存在的工序多、效率低、金属损耗大、加工机床及操作人员多、生产成本高等问题。借鉴合金钢厚壁异型无缝管生产原理，采用内冷却组合式双锥面齿轮挤压模、挤压筒、浮动穿孔针组合芯棒；坯料快速无氧化加热；有润滑温挤压成型；一次完成中心穿孔、轴孔插槽及齿面挤压多道工序，直接产出齿轮棒成品，再经余热退火、线切割切片及热处理，制成齿轮成品。与有屑切齿成型法比较，具有工序简化、用工少、效率高、金属损耗少、齿轮强度高、齿面精度达标、降低生产成本等优点。是直齿和斜齿圆柱齿轮加工工艺的重大技术创新。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械制造齿轮加工
，尤其涉及热挤压齿轮棒与切片齿轮无屑 成型技术。
技术介绍
齿轮是机械传动常用基础零部件，应用广，用量大，部分被列入定型标准件产品。 现行齿轮加工方法基本有两种一是有屑切齿加工，经车削、铣齿、钻孔、插槽、磨齿等传统 加工方法，工序多、效率低、金属损耗大，需配置大量各类加工机床及操作工人，生产成本 高；二是无屑加工，如温热挤压闭塞成型，成品质量高，金属损耗少，但坯料重量及外型尺寸 需精确计算，单个生产效率很低，只适宜于有特殊要求齿轮的小批量生产；另如热轧齿轮， 虽有高效、省料优点，但齿面精度、光洁度低，需作磨齿处理；而冷拔齿轮仅用于有色金属加 工。我国是基础零部件生产大国，而非强国，齿轮产品质量水平仍不尽人意。随着汽车 制造和装备制造业的快速发展，齿轮需求量大增，大批专业制造齿轮的中小企业承担了主 要生产任务，普遍采用有屑切齿加工工艺。由于金属损耗大，多耗费了大量钢材，而钢铁工 业是能耗大户，从综合节能和节约资源考虑，存在技术创新的迫切性；由于生产效率低，用 工量大，就节约人力资源而言，同样存在企业转型的现实要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对齿轮加工工艺现状，研发一种具有高效率、高质 量、低损耗、低成本特点的热挤压齿轮棒与切片齿轮无屑成型法。本专利技术的技术思路借鉴合金钢厚壁异型端面无缝管生产原理，应用合金钢卧式 反向挤压机，生产热挤压齿轮棒，经切片、热处理即成成品齿轮，其齿面精度能达8 9级， 若有更高要求能增加磨齿或冷挤工序。本专利技术仅限于直齿和斜齿圆柱齿轮生产。本专利技术的具体技术方案1、主要生产设备采用合金钢卧式反向挤压机，是经转化研发成功的FJH-1000型 一次成型卧式反向热挤压机，在机械制造领域齿轮无屑加工工艺的一项实际应用，是本发 明人前一项专利技术的延伸。2、关键配套模具齿轮挤压模设计，采用组合式结构。模芯为双锥模，增大轴向挤压 力以利齿孔成型，材质选用高强度、高硬度、高耐磨的高速钢，许允单位压力值为2000Mpa， 齿孔采用中走丝线切割加工，保证尺寸精度和表面光洁度；模套材质为热强性高的热作模 具钢。上述齿轮挤压模设计内水冷系统。模芯，模套以锥面配合，结合面近工作带处，内 腔设二条环形水冷槽，由过渡槽联通。冷却水由设于空心挤压轴厚壁中的两条Φ6πιπι导水 孔道引入或排出，与设在齿轮挤压模底部的引水槽进口与排水槽出口对接，挤压模与空心 挤压轴接口处，设耐热金属密封垫，螺口旋接压紧。模芯与模套以锥面紧配合密封。在空心挤压轴挤压行程外的根部，下方设进水口，上方设排水口，配管接头，以压力为0. 25Mpa的 循环冷却水，实施齿轮挤压模的强制冷却，视回水温度调控冷却强度，模具控温范围150 300 0C . 3、模具挤压筒采用双层结构，内衬选用热强性高的热作模具钢，外套为耐热合金 结构钢，锥面配合，由两端法兰以内六角螺钉压紧。挤压筒外套设感应加热圈，供模具预热。 上述挤压筒内衬其外壁设梯形螺旋冷却槽，底宽20mm，高5mm，两端为30mm宽环形 槽，外套上方两端设导入和排出孔，孔径Φ 12mm对准环形槽，外接1/2时管接头。冷却介质 压缩空气吹送压力为0. 4 0. 5Mpa强制冷却。外套顶部中央设有热电偶插孔，实施控温， 控温范围300 500°C。4、模具穿孔芯棒之芯棒头采用组合式浮动穿孔针结构，芯棒材质为热强性高的热 作模具钢，芯棒头与穿孔针为高速钢，镶配硬质合金键槽成型模块。上述穿孔模具设冷却装置。润滑冷却液自主挤压轴端部引入，以Φ8πιπι通孔贯穿 主挤压轴、芯棒至芯棒头部空腔，浮动穿孔针中心钻Φ4πιπι孔，芯棒头厚壁及穿孔针径向分 设两排Φ2πιπι及Φ 溢流孔，在穿孔与挤压阶段，均有润滑冷却液自溢流孔向体外流放， 同时起冷却与润滑作用。润滑冷却液输送压力为0. 12 0. HMpa05、采用温挤压成型工艺。齿轮钢坯料的加热温度定为900 950°C，始挤压温度 彡850°C，在此温度区间，金属表面氧化层厚< 0. 05mm，塑性较高，变形抗力较低，具有较为 理想的成型条件。与热挤压工艺相比，具有能耗低、氧化轻、无脱碳，能延长模具寿命等优 点。其产品的精度、表面粗糙度和力学性能与冷挤压相近，是一种精密、半精密的成型工艺。6、采用中速挤压成型。装料速度200mm/s，穿孔速度60mm/s，挤压速度20mm/s，能 增加齿轮内在金属结构密度，提高成品质量，降低模具磨损，延长使用寿命。7、实施快速无氧化加热。采用快速感应透热炉，坯料炉内加热时间仅8-10分钟； 毛坯入炉前予热至150°C，涂以固体润滑剂，防止表面氧化；或在加热炉的进出料口设置氮 封炉门，连锁开闭，阻断空气进入炉膛；控制坯料加热温度900 950°C，使毛坯金属表面氧 化层厚度在0. 05mm以内。8、实施润滑挤压。选用H-4C润滑剂，采用喷涂或刷涂对挤压模具及红热毛坯进行 润滑；稀释后能作润滑冷却液，输入芯棒冷却系统，挤压穿孔时经模具溢流孔流放，同时起 润滑和冷却作用。9、齿轮棒成品作余热退火。齿轮棒挤压成型后余热温度约800°C，成品进缓冷箱进 行余热退火，既节能，又能改善加工性能。10、成品线切割切片。齿轮棒经余热退火缓冷至室温后，采用快走丝线切割切片机 切片，其割缝仅0. 20mm，为车床切片的1/10，能减少金属损耗，提高成品收得率，扩大节能 效果，齿轮端面光洁度高，能提升产品外观品质。本专利技术配套技术措施热挤压齿轮棒是机械加工半成品。由于齿孔成型工作环境恶劣，模具须经受高温、 高压、高磨擦考验，工作带狭窄，形状复杂，金属连续挤压成型，技术难度极大。为了获得理 想的产品，各项技术措施必须成套配合使用，缺一不可。综合上述技术方案，本专利技术的核心技术为坯料无氧化快速感应加热；温挤压成 型；组合式内冷却结构模具强制冷却。配套技术措施为中速挤压；模具润滑；成品缓冷退火；线切割切片。配套技术措还包括模具预热(150 300°C )；挤压比控制4 12，坯料规格 Φ 75、Φ 100、Φ 120mm三种，L300mm，成品齿轮规格齿顶圆直径da20 70mm.本专利技术的优点和效果与齿轮有屑切齿加工方法相比，简化了生产工序，减少加工设备配置，节约车间占 地和用工人员，能大幅度提高生产效率、节约原材料消耗、降低生产成本、增加企业利润，提 高齿轮强度和耐磨性能，齿面精度达8 9级。最宜应用于直齿和斜齿圆柱齿轮生产。与热挤压齿轮闭塞成型法比较，既有优质、低耗相同优点，又具有能实现高效率和 大批量生产的特点。与热轧齿轮法相比，模孔挤压成型比轧辊轧制成型工艺简单，设备容易维护、调 整，而成品精度、齿面光洁度较高。综上所述，本专利技术是齿轮加工技术的重大创新。附图说明图1是是本专利技术实施例FJH-1000型一次成型卧式反向热挤压机主体结构示意 图；图2是本专利技术实施例热挤压齿轮棒挤压模具组合及成型原理示意图；图3是挤压模具组合冷却结构示意图；图4是生产工艺流程图。具体实施例方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1至图4示，本专利技术实施例，图1为转化的FJH-1000型一次成型卧式反向热 挤压机主体结构示意图，是实施本专利技术关键设备载体。挤压机本体由机座1、前固定横梁2、 后固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
热挤压齿轮棒与切片齿轮无屑成型法，其特征是：主要生产设备采用合金钢卧式反向挤压机，是经转化研发成功的ＦＪＨ－１０００型一次成型卧式反向热挤压机，在机械制造领域齿轮无屑加工的一项实际应用和技术延伸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周家镳，
申请(专利权)人：周家镳，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]