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CN107282675A - 一种直齿圆柱齿轮径向挤压模具及方法 - Google Patents

一种直齿圆柱齿轮径向挤压模具及方法 Download PDF

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陈跃男
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Abstract

本发明公开一种直齿圆柱齿轮径向挤压成形模具及方法，包括上模、下模和固定在上下模之间的径向挤压模，上模的弹性体及圆柱体斜楔均与压力机动梁连接，其中，弹性体平嵌在圆柱体斜楔上端，下模固定在压力机工作台上，挤压成形时，首先是上模与下模合模固定齿轮坯料，接着压力机压缩弹性体，同时圆柱体斜楔受压继续向下运动，将力传递给侧凸模，使侧凸模在上下滑槽板和侧模固定板内沿着径向运动，完成齿轮径向挤压成形，压力机回升，圆柱体斜楔向上运动，侧凸模在弹簧螺栓回复力作用下反向运动，将模具完全打开，取出齿轮制件。本发明减小了模具所受载荷，提高了模具寿命，齿腔填充更加饱满，提高了齿轮的生产效率和合格率。

Description

一种直齿圆柱齿轮径向挤压模具及方法
技术领域
本发明涉及直齿圆柱齿轮挤压成形技术，具体涉及一种直齿圆柱齿轮径向挤压模具及方法。
背景技术
齿轮是一种传递运动和动力的零件，被广泛应用于汽车、船舶等各类机械领域中，有着强大的需求量及需求范围。因此对齿轮生产技术的改进，将直接影响齿轮制造业生产的经济效益。近年来，挤压成形以其突出的优越条件已成为成形齿轮的主导方向，尤其是轴向挤压成形齿轮工艺。轴向挤压成形的齿轮齿部金属流线沿连续齿廓分布，齿轮强度高、寿命长。这些优点不仅避免了传统加工方法中的缺点，也在已有基础上有了新的进步。但轴向挤压却存在齿腔充填困难、成形载荷大、模具寿命低等技术难题。研究一种新的成形方法来解决这些技术难题势在必行。
发明内容
针对上述存在问题，本发明目的是提供一种直齿圆柱齿轮径向挤压模具及方法，旨在减少模具受力以及与挤压件的接触时间，从而增加模具的寿命，节约生产成本，使齿轮成形方案达到最优。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种直齿圆柱齿轮径向挤压成形模具，包括上模、下模、固定在上、下模之间的径向挤压模，所述上模的弹性体与压力机动梁连接，所述下模的下模座固定在压力机工作台上，所述径向挤压模包括侧凸模、滑槽板、定位圈、圆柱体斜楔、侧模固定板、外套筒、带弹簧的螺栓，所述上模的弹性体平嵌在圆柱体斜楔上端，所述圆柱体斜楔与压力机动梁连接，所述侧凸模的个数与齿轮齿数相匹配，所述定位圈内孔与滑槽板外圈接触，所述侧凸模上方由沉头螺钉连接上模固定板、定位圈，下方由沉头螺钉连接定位圈、侧模固定板、外套筒，使侧凸模上下成为一个整体，所述侧凸模可通过定位圈在滑槽板内径向移动，所述带弹簧的螺栓穿过外套筒、圆柱体斜楔锁紧在侧凸模上，可随着圆柱体斜楔上下运动，起着压缩和回弹作用；在压力机作用下，首先是上模与下模合模固定齿轮坯料，接着压力机压缩弹性体，同时圆柱体斜楔受压继续向下运动，将力传递给侧凸模，使侧凸模在上下滑槽板和侧模固定板内沿着径向运动，完成齿轮挤压成形，圆柱体斜楔向上运动，侧凸模在弹簧螺栓的压缩作用下反向运动，将模具完全打开，取出齿轮制件。
作为优选方案，本发明所述的径向挤压模还包括斜环板，所述斜环板通过沉头螺钉固定在所述圆柱体斜楔上，实现圆柱体斜楔的斜面的可替换性。
一种直齿圆柱齿轮径向挤压成形方法，采用上述直齿圆柱齿轮径向挤压成形模具将齿轮坯料径向挤压成形为齿轮制件，具体步骤如下：
(1)制备齿轮坯料，将齿轮坯料退火软化后进行磷化、皂化；
(2)固定齿轮坯料，将完成步骤(1)的齿轮坯料放入下模的下凸模上，压力机向下运动，完成上、下模合模；
(3)通过径向挤压模对齿轮坯料进行成形，压力机压缩上模的弹性体，圆柱体斜楔受压继续向下运动，将力传递给侧凸模，使侧凸模在上下滑槽板和侧模固定板内沿着径向运动，开始齿轮径向挤压成形，为使侧凸模径向移动距离控制在8.3～8.4mm,可将圆柱体斜楔向下运动的位移量范围值控制在31.2～31.3mm，压力机完成下移量后，停止挤压，此时，连接在侧凸模上的弹簧螺钉被拉伸为开模做准备，压力机回升，圆柱体斜楔向上运动，侧凸模在弹簧螺栓的压缩作用下反向运动，模具完全打开后，取出齿轮制件。
本发明的径向挤压成形是多个侧凸模径向运动，一个侧凸模一个齿的成形齿轮，满足了精准定位快速成形的特点，且模具受力面积小，角隅填充完整；本发明组成上模的上模板是由弹性体所代替，使上下模合模后，可使压力机动梁继续推动圆柱体斜楔向下运动，产生推动侧凸模径向运动的动力，实现径向挤压过程，同时整套模具装配体的重量被减轻，降低了成本；本发明的斜环板通过沉头螺钉镶在圆柱体斜楔上，向侧凸模传递力的作用，其可拆换性保证了圆柱体斜楔不被磨损，增加模具使用寿命；本发明的滑槽板和侧模固定板起着精确定位与定向导轨作用，侧凸模受力后沿滑槽板分别向前后滑动，完成挤压运动，替代了轴向运动所需的导柱、导套的作用；本发明的弹簧螺栓与侧凸模连接，当挤压成形完成后，通过弹簧弹力将侧凸模弹开完成开模，实现快速成形和快速复位的效果，提高了生产效率。
本发明实现了径向挤压成形直齿圆柱齿轮新技术，其结构设计巧妙，工作性能可靠，模具使用寿命长，制件合格率高且加工容易。此成形技术既能保证齿腔角隅部分填充饱满，又可以有效降低成形载荷，在提高产品合格率的同时提高了生产效率。
附图说明
图1为直齿圆柱齿轮径向挤压成形模具结构示意图。
图2为图1所示径向挤压成形模具的俯视图。
图中：1-下模座，2-内六角圆柱头螺钉，3-下模固定板，4-外垫板，5-沉头螺钉，6-套筒固定板，7-下凸模，8-下凸模套筒，9-侧模固定板，10-定位圈，11-外套筒，12-斜环板，13-下滑槽板，14-侧凸模，15-上滑槽板，16-圆柱体斜楔，17-沉头螺钉，18-垫板，19-上模固定板，20-弹性体，21-上凸模，22-齿轮坯料,23-弹簧，24-螺栓，25-平垫圈(C级)，26-六角螺母。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：
如图1～2所示，本发明实施例的直齿圆柱齿轮径向挤压成形模具，包括上模、下模、固定在上、下模之间的径向挤压模，上模包括：弹性体20、垫板18、上模固定板19、斜环板12，弹性体20与压力机动梁连接，径向挤压模包括侧凸模14，上、下滑槽板15、13，定位圈10，斜环板12，圆柱体斜楔16，侧模固定板9，外套筒11，弹簧23，螺栓24，上模的弹性体20平嵌在径向挤压模的圆柱体斜楔16上端，圆柱体斜楔16与压力机动梁连接，侧凸模的个数与齿轮齿数相匹配，定位圈内孔与滑槽板外圈接触，侧凸模14上方由沉头螺钉连接上模固定板19、定位圈10，下方由沉头螺钉连接定位圈10、侧模固定板9、外套筒11，使侧凸模上下成为一个整体，侧凸模可通过定位圈在滑槽板内径向移动，斜环板通过沉头螺钉固定在圆柱体斜楔上，带弹簧23的螺栓24穿过外套筒11、圆柱体斜楔16、斜环板12锁紧在侧凸模14上，对侧凸模14施加推力作用，上、下槽板15、13对侧凸模径向滑动实现定位和定向约束，弹簧、螺栓被压缩后，通过回复力拉动侧凸模复位，从而完成径向挤压过程。下模通过下模座1固定于压力机工作台上，下凸模7、下模套筒8插于下模座1内，通过下模固定板3来固定。上下模闭合整套模具连在一起，构成一个整体。
如图1所示，挤压时，将齿轮坯料22放置在下凸模7上，压力机向下运动，在压力机作用下，首先是上模与下模合模固定齿轮坯料，接着压力机压缩弹性体20，同时圆柱体斜楔16受压继续向下运动，将力传递给侧凸模14，使侧凸模在上、下滑槽板15、13和侧模固定板9内沿着径向运动，完成齿轮挤压成形，圆柱体斜楔16向上运动，侧凸模14在带弹簧的螺栓的压缩作用下反向运动，将模具完全打开，取出齿轮制件。
采用上述直齿圆柱齿轮径向挤压成形模具将齿轮坯料径向挤压成形为齿轮制件的方法，其具体步骤如下：
(1)制备齿轮坯料22，将齿轮坯料退火软化后进行磷化、皂化；
(2)固定齿轮坯料22，将齿轮坯料放入下模的下凸模7上，压力机向下运动，完成上、下模合模；
(3)通过径向挤压模对齿轮坯料22进行挤压成形，压力机压缩上模的弹性体20，圆柱体斜楔16受压继续向下运动，将力传递给侧凸模14，使侧凸模在上、下滑槽板15、13和侧模固定板9内沿着径向运动，开始齿轮径向挤压成形，为使侧凸模径向移动距离控制在8.3mm,将圆柱体斜楔向下运动的位移量控制在31.2mm，压力机完成下移量后，停止挤压，此时，连接在侧凸模上的弹簧23、螺钉24被拉伸为开模做准备，压力机回升时，圆柱体斜楔16向上运动，侧凸模在弹簧23、螺栓24的回复力作用下反向运动，模具完全打开后，取出齿轮制件。

Claims (4)

1.一种直齿圆柱齿轮径向挤压成形模具，其特征在于，包括上模、下模、固定在上、下模之间的径向挤压模，所述上模的弹性体与压力机动梁连接，所述下模的下模座固定在压力机工作台上，所述径向挤压模包括侧凸模、滑槽板、定位圈、圆柱体斜楔、侧模固定板、外套筒、带弹簧的螺栓，所述上模的弹性体平嵌在圆柱体斜楔上端，所述圆柱体斜楔与压力机动梁连接，所述侧凸模的个数与齿轮齿数相匹配，所述定位圈内孔与滑槽板外圈接触，所述侧凸模上方由沉头螺钉连接上模固定板、定位圈，下方由沉头螺钉连接定位圈、侧模固定板、外套筒，使侧凸模上下成为一个整体，所述侧凸模可通过定位圈在滑槽板内径向移动，所述带弹簧的螺栓穿过外套筒、圆柱体斜楔锁紧在侧凸模上，可随着圆柱体斜楔上下运动，起着压缩和回弹作用；在压力机作用下，首先是上模与下模合模固定齿轮坯料，接着压力机压缩弹性体，同时圆柱体斜楔受压继续向下运动，将力传递给侧凸模，使侧凸模在上下滑槽板和侧模固定板内沿着径向运动，完成齿轮挤压成形，圆柱体斜楔向上运动，侧凸模在带弹簧的螺栓的回复力作用下反向运动，将模具完全打开，取出齿轮制件。
2.根据权利要求1所述的一种直齿圆柱齿轮径向挤压成形模具，其特征在于，所述的径向挤压模还包括斜环板，所述斜环板通过沉头螺钉固定在所述圆柱体斜楔上，实现圆柱体斜楔的斜面的可替换性。
3.根据权利要求1所述的一种直齿圆柱齿轮径向挤压成形模具，其特征在于，所述的弹性体为橡胶板。
4.一种直齿圆柱齿轮径向挤压成形方法，其特征在于，采用所述直齿圆柱齿轮径向挤压成形模具将齿轮坯料径向挤压成形为齿轮制件，具体步骤如下：
(1)制备齿轮坯料，将齿轮坯料退火软化后进行磷化、皂化；
(2)固定齿轮坯料，将完成步骤(1)的齿轮坯料放入下模的下凸模上，压力机向下运动，完成上、下模合模；
(3)通过径向挤压模对齿轮坯料进行挤压成形，压力机压缩上模的弹性体，圆柱体斜楔受压继续向下运动，将力传递给侧凸模，使侧凸模在上下滑槽板和侧模固定板内沿着径向运动，开始齿轮径向挤压成形，为使侧凸模径向移动距离控制在8.3～8.4mm,可将圆柱体斜楔向下运动的位移量范围值控制在31.2～31.3mm，压力机完成下移量后，停止挤压，此时，连接在侧凸模上的弹簧螺钉被拉伸为开模做准备，压力机回升，圆柱体斜楔向上运动，侧凸模在弹簧螺栓的回复力作用下反向运动，模具完全打开后，取出齿轮制件。
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