提供了一种形成制品如螺旋齿轮的方法和一种形成该制品的设备。所述方法包括向下施加脉动压力以挤压工件，并且当向下施加压力时，注入流体以将所述工件包围在流体中。该方法消除了挤压通常所需的酸洗处理和磷酸盐润滑覆层，从而也消除了去除覆层所需的外部机加工步骤。因此能够挤压出冷净成形制品。还提供了实现上述方法的设备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过在模具设备中冷挤压而净成形制品如齿轮的方法。
技术介绍
冷挤压用于形成在汽车变速器中使用的齿轮。通常，需要磷化处理以在成形齿轮中所使用的工件或坯料外表面上沉积磷酸盐润滑覆层，从而允许挤压期间工件材料在所用模具之中适当的移动。磷化处理产生了在挤压之后必须机加工的氧化层。机加工过程产生应力集中，尤其在螺旋齿轮的齿根区域。如果变速器换档策略需要在齿轮几何形状上施加重负载，那么这限制了将经历过磷化处理步骤的净成形齿轮应用于变速器中的能力。
技术实现思路
提供了一种形成制品如齿轮的模具设备和方法，其消除了额外的处理骤(例如磷化处理和额外的机加工)，以允许形成具有足够强度从而在重载期间保持完整性的净成形制品，例如螺旋齿轮或其它类型的齿轮。该方法改善了工件材料的晶粒流动，并消除了引起与失效齿轮相关的应力集中的额外机加工步骤。提供的方法包括将工件定位于上模冲与下模冲之间，其中，上模冲和下模冲可操作地连接到上模和下模上。所述方法包括通过所述上模在所述上模冲上向下施加脉动压力，以便挤压所述工件，优选地，在所述工件的外表面上反向挤压齿轮齿。可通过改变施加到上模的液压，例如通过调节阀，施加所述脉动压力。可选择地，可通过驱动可操作地连接到所述上模的高频单元，并向所述上模施加恒定液压来施加所述脉动压力。高频单元振动以引起上模冲的脉动。所述方法包括在所述模具之间注入流体以便以流体包围所述工件。这可通过向环绕所述工件并部分地由所述模具形成的腔供应加压流体而实现。上模的脉动允许对所述腔中流体的持续补充。在挤压期间，所述腔中的流体润滑和冷却了所述工件，以允许改善晶粒流动和表面几何形状。所述方法还通过在所述施加脉动压力步骤之前插入芯棒穿过所述工件的内径，然后通过向上移动所述芯棒挤压所述工件的内表面而提供所述工件的受挤压内表面，从而进一步形成所述制品。优选地，受挤压内表面具有花键。优选地，在外表面的挤压之后进行内表面的挤压。在低于约220华氏度温度执行的挤压被认为冷挤压。通过注入流体步骤，可充分地冷却工件、模冲和模具，使得挤压在甚至更低的温度约130至170华氏度执行。所述方法的特征为没有额外的机加工操作。因此，该制品为冷净成形。与上模冲向下脉动压力联合施加的流体消除了在制品表面上形成磷酸盐覆层及其相关二氧化物的需求。因此，消除了应力集中，延长了制品寿命。一种用于净成形齿轮的设备，包括模座和其至少部分地由所述模座支撑的模具。所述模具可在所述模座中朝着所述工件移动。所述模座至少部分地形成其中接收所述工件的腔。模冲可操作地与所述模具相连，并可响应于所述模具上的液压而朝着所述腔轴向移动，以挤压所述工件。所述模座至少部分地形成与所述腔流体连通的流体通道。当所述模冲挤压所述工件时，所述工件至少部分地浸入流体中。可使用高频单元，其可驱动以使所述模具作用在所述模冲上的压力脉动。可选择地，可使用在加压流体源与所述模具之间流体连通的调节器，其可操作以改变作用在所述模具上的压力。结合附图，从下面对实现本专利技术的最佳模式的详细描述，可容易地理解本专利技术的上述特征和优点，以及其它特征和优点。附图说明图1为工件示意性透视图；图2为由图1的工件形成的净成形螺旋齿轮的示意性透视图；图3为用于形成图2的螺旋齿轮的模具组件；以及图4为描述形成图2的螺旋齿轮的流程图。具体实施例方式参考附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1示出了工件10，本文也称为坯料。优选地，工件10一般为具有内径12和外径14的圆柱形铸铝合金或钢坯料，其中内径12和外径14具有各自的内表面16和外表面18。如本文所述，工件10置于图3的模具设备28之中，并经历图4流程图中所示方法包括的处理步骤，以形成图2的螺旋齿轮10A。螺旋齿轮10A净成形有在新形成的外表面18A上的挤压出的螺旋齿轮齿24和在新形成的内表面16A上的挤压出的花键26。参考图3，模具设备28包括定位为与下模座32对齐的上模座30。上模座30在中心腔36中支撑上模34以使其可沿着中心轴38移动。上模座30还支撑上模冲40以使其可响应于施加在上模34上的液压而沿着中心轴38移动，下文会进一步描述。下模座32在另外的中心腔44中支撑下模42以使其可沿着中心轴38移动。下模42具有锥形凹槽状的模腔结构46，其在下模42的内径48的周围径向间隔开。模腔结构46设计成使工件10的材料形成图2中所示的螺旋齿轮齿24。应当理解，在本专利技术的范围内，可利用其它模腔结构形成其它形式的齿轮，或者通常通过冷成形或粉末金属压缩处理而形成的其它制品。下模座32还部分支撑了下模冲50，以使其可沿着中心轴38移动。下模冲50的大小定成使得下模冲的外圆周52与下模42的内径48相配合。下模冲50响应于足够的液压而沿着中心轴38移动。上模座30具有通过镗孔、钻孔或其它方式设置在其中的流体通道54和58。流体通道54和58与形成在上模座30和下模42之间的腔56相流体连通。当通过将上模座30沿着中心轴30向上移动足够的距离而打开模具设备28时，工件10可定位成使其支撑在下模冲50上，并对中在中心轴38上。然后，上模座30连同上模冲40和上模34可轴向地下降以固定工件10。一旦固定了工件10，芯棒60就向上穿过下模冲50的内孔、工件10的内径和上模冲40的内孔。图3示出了这样固定在上模冲40与下模冲50之间并具有从中穿过的芯棒60的工件10。开始挤压过程时，压力源62的液压施加到上模34以将上模冲40向下移动。施加在上模34上的有效压力幅值会振荡，使得当上模冲40向下移动时会轴向地脉动。具有两个可选方案以实现上模冲40的脉动。第一，可在上模34与上模冲40之间设置高频单元66，可电子地控制该高频单元66以在其间振动。这样，通过高频单元66将由液压源62施加在上模34上的恒定液压，例如泵出流体，变成使上模40向下移动的脉动液压。可选择地，取代高频单元66，可电子地控制调节阀64以改变通过液压源62施加到上模34上的压力，从而以脉动的方式改变施加到上模冲34的压力。在这种情形下，上模34与上模冲40直接接触，其间未设有高频单元66。当脉动的上模冲40向下移动时，下模冲50通过上模34的力同时向下移动。并且，来自流体源68的润滑液通过流体通道54注入腔56中，以便当工件10反向挤入下模42的模腔结构46中时以流体浸润工件10。另外的流体源70通过流体通道58注入流体以进一步浸润工件10。优选地，供应足够的流体以围绕着工件10并润滑下模42。上模冲40向上的脉动将上模冲40周期性地向上移动，以允许腔56与下模42的模腔结构46之间的流体连通。这允许当工件10在模腔结构46中被拉长时，可使额外的流体持续从腔56流进与工件10相接触。可选择地，可在上模冲40的下表面处工件10的紧上方机加工或形成有径向槽，以便一步利于流体从腔56流出以浸润工件10。在挤压期间，上模冲40的脉动频率和腔56中提供的油压可选择和控制成保证工件有足够的润滑。反向挤压拉长了工件的材料，通过冷加工使粒状结构定向，并且加强了工件10。流体通过在下模42和下模座32形成的排泄通道(未示出)或通过下模冲50排出，以允许通过来自通道54和58的低温流体持续补充腔56。当上模冲40和下模冲50下降预本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，包括：将工件定位于上模冲与下模冲之间，其中，上模冲和下模冲可操作地连接到上模和下模上；通过所述上模在所述上模冲上向下施加脉动压力，从而挤压所述工件；以及在所述施加压力步骤期间，在所述上模与下模之间注入流体，以将所述工件包围在流体中，从而从所述工件形成制品。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：YS金，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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