热挤压成形齿轮的毛坯精密下料工艺制造技术

本发明专利技术热挤压成型齿轮的毛坯精密下料工艺属于齿轮制造领域中的塑性加工工艺范畴。主要用于精确确定热挤压成型齿轮的毛坯体积。其特征是：以齿根圆为界，将齿轮的热挤压成型工件的体积分成基体体积Ｖ＃－［１］和齿体体积Ｖ＃－［２］两部分。齿根圆之内的部分为基体，其体积Ｖ＃－［１］按照数学中的柱体、圆台体的体积公式计算；齿根圆之外的部分是齿体，其体积Ｖ＃－［２］用一个包含齿轮的齿数Ｚ、模数ｍ、齿宽Ｂ、齿顶高系数ｈ、顶隙系数ｃ及变位系数ｘ的公式（２）来计算。基体体积Ｖ＃－［１］与齿体体积Ｖ＃－［２］之和就是毛坯体积。根据挤压工艺要求选择毛坯型材直径，经过车削、磨削等工序，除去圆型材表面的缺陷层，最后在自动带锯机上，锯切得到体积精确的热挤压成型齿轮的圆柱体毛坯。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术热挤压成形齿轮的毛坯精密下料工艺属于齿轮制造领域中的塑性加工工艺范畴。专利技术专利“齿轮的齿形无切削成型法”(中国专利申请号86102150)的主要特征是利用铸造毛坯热挤压成型齿轮。简化了齿轮制造工艺，节省了材料和能源消耗，缩短了齿轮制造周期，能降低齿轮制造成本50％以上，并获得高精度、高强度的齿轮。其齿轮热挤压毛坯是通过铸造工艺制备的，毛坯必然带有铸件的特性。专利技术专利“直齿圆柱齿轮精密模锻-推挤成型工艺及装置”(中国专利申请号93115193.7)将实心圆柱形钢质坯料加热至锻造温度，借助一种新型的圆柱齿轮精锻模，在摩擦压力机上一次锻击就锻出直齿圆柱齿轮的全部轮齿，齿面有少量的金属余量；之后，经过退火和清除氧化皮处理，再借助一种新型的圆柱齿轮推挤模，在油压机上进行冷推挤精整，将齿面的金属余量挤至齿端，齿面无需切削加工就使齿形最终成型。但其“实心圆柱形钢质坯料”的体积是采用传统的多次试模(或称零件重量)方法来确定的。本专利技术热挤压成形齿轮的毛坯精密下料工艺的特征在于其工艺方法是I.首先以齿轮的齿根圆为界，将齿轮的热挤压成形工件的体积分成齿根圆之内的基体体积V1和齿根圆之外的齿体体积V2两部分，齿根圆半径rf由公式(1)计算rf＝0.5mZ-(h+c-x)m(mm)(1)式中m——齿轮的模数(mm)；Z——齿轮的齿数；h——齿顶高系数，对正常齿h＝1.0；对短齿h＝0.8；c——顶隙系数，对正常齿c＝0.25；对短齿c＝0.3；x——齿轮的变位系数。II.根据齿轮热挤压成形工件的具体结构尺寸，用数学中的柱体、圆台体的体积公式计算出基体体积V1；III.由公式(2)计算出齿体体积V2；V2＝πBm2(Z+2x-h-1.5c)(h+0.5c)(mm3)(2)式中B——齿轮的齿宽(mm)； IV.由公式(3)计算出齿轮的毛坯体积V；V＝V1+V2(mm3) (3)V.根据挤压工艺要求，由公式(4)选择作为毛坯材料的型材直径φ，并车削、磨削其外圆，除去表面缺陷层；φ＝2rf-(0～rf)(mm) (4)VI.由公式(5)计算出毛坯长度L；L=4v(1+δ)πD2(mm)---(5)]]>式中δ——毛坯加热烧损率，δ＝0.1％～1.0％；D——毛坯型材车削、磨削后的直径(mm)。VII.在自动带锯机上，锯切得到体积精确的热挤压成形齿轮的圆柱体毛坯。四、用途与优点对给定齿数、模数、齿宽及变位系数的直齿圆柱齿轮，采用公式(2)即可计算出齿体体积；根据齿轮塑性成形工件图的结构尺寸，计算出基体体积；近而计算出齿轮热挤压成形工件的精确体积。这种简便的计算方法，替代了齿轮热挤压成形前的反复多次试模确定毛坯体积的工序，实现了热挤压成形齿轮的毛坯精密下料，使齿轮的热挤压成形备料工序科学化、精确化，进一步节省了原材料和加工工时，缩短了齿轮制造周期。适用于各种材质齿轮的热挤压成形的精确下料。五附图说明图1齿轮的热挤压成形工件中标号D1——轴孔的直径(mm)；D2——轮毂大端直径(mm)；D3——齿轮分度圆直径(mm)；D4——齿轮齿顶圆直径(mm)；D5——挤压凸模平底直径(mm)；B——轮齿宽度(mm)；H1——轮毂高度(mm)；H2——连皮厚度(mm)；β1——轮毂斜度(°)；β2——挤压凸模平底倒角(°)。图2热挤压成形齿轮的毛坯中标号 D——毛坯的直径(mm)；L——毛坯的高度(mm)；六具体实施方式实施例1，某齿轮热挤压成形工件如图1所示，齿数Z＝30、模数m＝3mm、齿宽B＝40mm，变位系数x＝0.4，轮毂高度H1＝50mm，轮毂斜度β1＝5°，孔径D1＝38mm，轮毂大端直径D2＝70mm，挤压凸模平底直径D5＝20mm，连皮厚度H2＝12mm，挤压凸模平底倒角β2＝7°，试确定其毛坯尺寸。解取齿顶高系数h＝1.0，顶隙系数c＝0.25；齿轮的齿根圆半径为r＝0.5mZ-(h+c-x)m＝0.5×3×30-(1+0.25-0.4)×3＝42.45(mm)基体分解出的三个圆柱体和三个圆台体，其体积V2＝3.14×42.452×40＝226331.51(mm3) V4＝3.14×50×(38/2)2＝56677.0(mm3)V5＝3.14×(12+2×9×tg7°)×(38/2)2＝16246.92(mm3) 基体体积V1＝V2+V3-V4+V5-V6＝226331.51+37516.79-56677.0+16246.92-752.97＝222665.25(mm3)齿体体积V2＝πBm2(Z+2x-h-1.5c)(h+0.5c)＝3.14×40×32×(30+2×0.4-1-1.5×0.25)×(1+0.5×0.25)＝37419.77(mm3)毛坯体积V＝V1+V2＝222665.25+37419.77＝260085.02(mm3)根据挤压工艺要求，选φ60mm的圆棒料型材，除去表面缺陷层，假设车削、磨削其外圆后，圆棒料的直径为φ58mm。考虑烧损率0.5％，则毛坯长度为l＝260085.02×(1+0.5％)÷(3.14×292)＝91.4(mm)在自动带锯机上，锯切得到φ58mm×91.4mm的圆柱体毛坯。本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术热挤压成形齿轮的毛坯精密下料工艺的特征在于其工艺方法是：Ⅰ．首先以齿轮的齿根圆为界，将齿轮的热挤压成形工件的体积分成齿根圆之内的基体体积Ｖ↓［１］和齿根圆之外的齿体体积Ｖ↓［２］两部分，齿根圆半径ｒ↓［ｆ］由公式（１）计算：ｒ ↓［ｆ］＝０．５ｍＺ－（ｈ＋ｃ－ｘ）ｍ （ｍｍ） （１）式中：ｍ－齿轮的模数（ｍｍ）；Ｚ－齿轮的齿数；ｈ－齿顶高系数，对正常齿：ｈ＝１．０；对短齿：ｈ＝０．８；ｃ－顶隙系数，对正常齿：ｃ＝０．２５；对短齿：ｃ＝０．３；ｘ －齿轮的变位系数；Ⅱ．根据齿轮热挤压成形工件的具体结构尺寸，用数学中的柱体、圆台体的体积公式计算出基体体积Ｖ↓［１］；Ⅲ．由公式（２）计算出齿体体积Ｖ↓［２］；Ｖ↓［２］＝πＢｍ↑［２］（Ｚ＋２ｘ－ｈ－１．５ｃ）（ｈ＋０．５ｃ） （ｍｍ↑［３］） （２）式中：Ｂ－齿轮的齿宽（ｍｍ）；Ⅳ．由公式（３）计算出齿轮的毛坯体积Ｖ；Ｖ＝Ｖ↓［１］＋Ｖ↓［２］ （ｍｍ↑［３］） （３）Ⅴ．根据挤压工艺要求，由公式（４）选择作为毛坯材料的型材直径φ，并车削、磨削 其外圆，除去表面缺陷层；φ＝２ｒ↓［ｆ］－（０～ｒ↓［ｆ］） （ｍｍ） （４）Ⅵ．由公式（５）计算出毛坯长度Ｌ；Ｌ＝４ｖ（１＋δ）／πＤ↑［２］ （ｍｍ） （５）式中：δ－毛坯加热烧损率，δ＝０．１％～１．０％；Ｄ－毛坯 型材车削、磨削后的直径（ｍｍ）；Ⅶ．在自动带锯机上，锯切得到体积精确的热挤压成形齿轮的圆柱体毛坯。...

【技术特征摘要】
1.本发明热挤压成形齿轮的毛坯精密下料工艺的特征在于其工艺方法是I.首先以齿轮的齿根圆为界，将齿轮的热挤压成形工件的体积分成齿根圆之内的基体体积V1和齿根圆之外的齿体体积V2两部分，齿根圆半径rf由公式(1)计算rf＝0.5mZ-(h+c-x)m(mm) (1)式中m——齿轮的模数(mm)；Z——齿轮的齿数；h——齿顶高系数，对正常齿h＝1.0；对短齿h＝0.8；c——顶隙系数，对正常齿c＝0.25；对短齿c＝0.3；x——齿轮的变位系数；II.根据齿轮热挤压成形工件的具体结构尺寸，用数学中的柱体、圆台体的体积公式计算出基体体积V1；III.由公式(2)计算出齿体体积V2；V2＝πBm2...

【专利技术属性】
技术研发人员：池成忠，王原平，许树勤，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]