CN101658888A - 新结构齿环基体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的新结构齿环基体的制造方法涉及汽车变速箱同步器齿环技术领域，旨在解决传统同步器齿环基体的制造方法在生产过程中存在的工艺十分复杂、生产效率低下、材料利用率低、大量消耗昂贵有色金属、生产制造成本极高和大直径齿环易出现强度不足等技术问题。本发明的新结构齿环基体的制造方法，包括如下步骤：冲裁落料；退火、磷化、皂化；弯凸台；翻边形成内锥面；精冲齿形；退火、磷化、皂化；挤压锁止面；精整渐开线齿形；精校正；热处理；喷丸处理；精加工内锥表面。本发明适用于制造汽车变速箱新结构齿环基体。

Description

新结构齿环基体的制造方法

技术领域

本发明涉及汽车变速箱同步器齿环技术领域，特别是涉及一种新结构齿环的基体的制造方法。

背景技术

目前中小型汽车变速箱使用的同步器齿环多数是使用复杂铜合金经过铸造和锻压成型，大、重型汽车变速箱使用合金结构钢经锻造成型，再经过切削加工而成，有些还要进行内表面喷钼处理或者附着摩擦材料，以提高内表面的摩擦系数和使用寿命。制造工艺十分复杂，生产效率低下，生产周期长，消耗材料多，材料利用率很低，使用铜合金的齿环消耗的铜、镍、钴等有色金属价格昂贵。

粉末冶金基体齿环是用粉末冶金成型烧结而成，再进行切削加工并附着摩擦材料。也存在工序长、效率低的缺点，尤其是使用粉末冶金工艺制作大直径的齿环，存在强度不足的技术难题。

中国发明专利《同步器齿环基体》(发明专利申请号200910058925.0)，旨在解决现有的同步器齿环材料消耗高、制造能耗高，材料利用率低、价格昂贵等缺点。

发明内容

本发明旨在解决传统同步器齿环基体生产过程中存在的工艺十分复杂、生产效率低下、材料利用率低、大量消耗昂贵有色金属、生产制造成本极高和大直径齿环易出现强度不足等技术问题，以提供一种制造工艺简单、生产效率高、材料利用率高、节约贵金属、生产成本低、大直径齿环强度高的新结构齿环基体的制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的新结构齿环基体的制造方法，包含如下步骤：

a)将原料板材通过冲压得到环形板100，环形板100的外圆周上匀布有数个凸出于环形板100外圆边的凸出部101，沿凸出部101的两侧边在环形板100上设有两条对称延伸缝；

b)将上述环形板100进行退火、磷化和皂化处理；

c)将上述环形板100的凸出部101向上翻折形成凸台3；

d)冲压环形板100得到锥体2；

e)冲压环形板100外圆边得到渐开线齿形；

f)将上述环形板100进行退火、磷化和皂化处理；

g)挤压渐开线齿形上各齿的端面，形成锁止面4；

h)修整校正渐开线齿形，得到渐开线花键齿1；

i)校正锥体2上下端面。

前述新结构齿环基体的制造方法，其中所述步骤c)之前，将上述环形板100的凸出部101的端部局部向上翻折形成锥体下翻边7，将环形板100的内圆边局部向上翻折形成上边法兰9。

前述新结构齿环基体的制造方法，其中锥体下翻边7与上边法兰9固定连接。

前述新结构齿环基体的制造方法，其中所述步骤i)之后，在齿环基体内锥面5涂抹防渗涂料后进行渗碳、淬火及回火。

前述新结构齿环基体的制造方法，其中所述步骤i)之后，对齿环基体进行喷丸处理。

前述新结构齿环基体的制造方法，其中所述步骤i)之后，对锥体2上下端面和内锥面5进行精加工磨削。

本发明新结构齿环基体的制造方法之有益效果：

1.制造工艺简单

2.生产效率高

3.材料利用率高

4.节约贵金属

5.生产成本低

6.大直径齿环强度高

附图说明

图1为本发明之制成品同步器齿环基体的仰视图

图2为图1之A-A向剖视图

图3为本发明之制成品同步器齿环基体的俯视图

图4为本发明之制成品具有上边法兰之同步器齿环基体的仰视图

图5为图4之A-A向剖视图

图6为本发明之制成品具有上边法兰之同步器齿环基体的俯视图

图7为本发明之原料板冲压落料模具工作示意图

图8为本发明之原料板冲压落料制成品图

图9为本发明之弯凸台模具工作示意图

图10为本发明之弯凸台制成品图

图11为本发明之翻内锥形面模具工作示意图

图12为本发明之翻内锥形面制成品图

图13为本发明之精冲齿形模具工作示意图

图14为本发明之精冲齿形制成品图

图15为本发明之挤压齿端斜面(锁止面)模具工作示意图

图16为本发明之挤压齿端斜面(锁止面)制成品图

图17为本发明之精整渐开线齿形模具工作示意图

图18为本发明之精整渐开线齿形制成品图

图19为本发明之精校正模具工作示意图

图20为本发明之精校正制成品图

图21为本发明之具有上边法兰之齿环基体具有上边法兰之齿环基体冲裁落料模具工作示意图

图22为本发明之具有上边法兰之齿环基体冲裁落料制成品图

图23为本发明之具有上边法兰之齿环基体弯凸台短边、内翻边模具工作示意图

图24为本发明之具有上边法兰之齿环基体弯凸台短边、内翻边制成品图

图25为本发明之具有上边法兰之齿环基体翻内锥面模具工作示意图

图26为本发明之具有上边法兰之齿环基体翻内锥面制成品图

图27为本发明之具有上边法兰之齿环基体弯凸台模具工作示意图

图28为本发明之具有上边法兰之齿环基体弯凸台制成品图

图29为本发明之具有上边法兰之齿环基体精冲齿形模具工作示意图

图30为本发明之具有上边法兰之齿环基体精冲齿形制成品图

图31为本发明之具有上边法兰之齿环基体挤压齿端斜面(锁止面)模具工作示意图

图32为本发明之具有上边法兰之齿环基体挤压齿端斜面(锁止面)制成品图

图33为本发明之工艺流程示意图

图34为本发明之具有上边法兰之齿环基体的生产工艺流程示意图

图中标号说明：1渐开线花键齿、2锥体、3凸台、4锁止面、5内锥面、6凸台、7锥体下翻边、8焊接点、9上边法兰、10内锥表面、11凸模、12齿圈压边、13冲裁材料、14凹模、15顶件器、16顶杆、17内冲头、18制品、19内型废料、20上顶杆、21凸模、22压边圈、23压簧、24顶料器、25制品、26凹模、27压边圈、28压簧、29凸模、30制品、31凹模、32顶料器、33凹模、34精冲废料、35压边圈、36凸模、37制品、38顶料器、39顶杆、40凹模、41凸模、42制品、43顶料器、44顶杆、45凹模、46制品、47凸模、48凹模、49顶料器、50制品、51凸模、52顶杆、53凹模、54冲裁材料、55齿圈压边、56凸模、57上顶杆、58内型废料、59内冲头、60制品、61顶件器、62下顶杆、63垫块、64凹模、65制品、66上凸模、67下凸模、68弹簧、69活动垫块、70垫块、71外凹模、72制品、73上凸模、74活动垫块、75下凸模、76压簧、77垫块、78外凹模、79制品、80上凸模、81活动垫块、82下凸模、83压簧、84凹模、85精冲废料、86齿圈压边、87凸模、88顶料器、89制品、90顶杆、91凹模、92凸模、93顶料器、94制品、95顶杆、100环形板、101凸出部

具体实施方式

本发明详细结构、应用原理、作用与功效，参照附图1-34通过如下实施方式予以说明。

本发明的新结构齿环基体的制造方法是使用合金结构钢板材(板材的厚度，根据所工件决定)，通过冷冲压、冷挤压等工艺成型的。

实施例一

制造如图1、图2、图3所示齿环基体，其加工工艺流程示意图如图33，其具体工序步骤参见图7-图20：

工序1：冲裁落料。

设备：全液压精冲压力机

模具工作图见图7，利用专用压机外滑块带动齿圈压边12下移、将材料压紧在凹模的上端面上，同时全液压精冲压力机内滑快下移带动模具的凸模11下移冲裁下制品的外轮廓，同时全液压精冲压力机的下滑快的内冲头上移，带动内冲头17向上，在凸模11的内孔的作用下，裁下制品的内轮廓。

冲裁完成后，全液压精冲压力机的上滑快带动模具凸模11、齿圈压边12上移，松开材料，同时，上顶杆20下移顶出内型废料19，顶杆16推动顶件器15上移顶出制品18。此工序得到的制品见图9所示。

工序2及工序6：退火、磷化、皂化。

“酸洗、磷化、皂化”工艺，采用传统工艺就能达到要求，其工艺流程为：毛坯装进专用料筐——在硫酸溶液中清洗10分钟——清水漂洗——热水清洗——进入加热后的磷化液槽中进行30分钟的磷化处理——进入加热后的皂化液槽中进行30分钟皂化处理——出皂化液槽后烘干。

工序3：弯凸台。

设备：曲柄压力机

模具工作图见图9。坯料利用顶料器24定位，利用滑块带动凸模21下移，将制品25压紧在凹模26上端面，随着压机滑块继续下移，压边圈22上移(这时压簧23被压缩)，而凸模21顶住制品25的支耳向下运动，当压机到达下死点时，完成对制品25凸台的弯形。

弯形完成后，压机的上滑块带动凸模21上行，压边圈在压簧23的作用下向下运动，使制品25始终被顶在凹模26上，当凸模21脱离开制品25后，顶料器24上行，将制品25顶出凹模26。此工序得到的在制品件图10所示。

工序4：翻边成形内锥面。

设备：曲柄压力机

模具工作图见图11。坯料利用弯形的三凸台在凹模31上定位，利用滑块下行带动压边圈27和凸模29下移，将制品30压紧在凹模31上端面，随着压机滑块继续下移，压边圈27相对上移(这时压簧28被压缩)，而凸模29顶住制品30的变形部位向下运动，当压机到达下死点时，完成对制品30内锥面的翻边。

内锥翻边完成后，压机的上滑块带动凸模29上行，压边圈在压簧28的作用下向下运动，使制品30始终被顶在凹模31上，当凸模29脱离开制品30后，顶料器32上行，将制品30顶出凹模31。此工序得到的在制品件图12所示。

工序5：精冲齿形。

设备：全液压精冲压力机

模具工作图见图13。利用专用压机外滑块带动齿圈压边35下移、将材料压紧在凹模的上端面上，齿圈35上的齿形必须压入精冲废料34中，然后全液压精冲压力机内滑快下移带动模具的凸模36下移冲裁下制品37的外轮廓。

冲裁完成后，全液压精冲压力机的外滑快先带动齿圈压边35上移，松开材料，然后是内滑块带动凸模36上行，顶杆39推动顶件器38上移顶出制品37。此工序得到的制品见图14所示。

工序7：挤压齿端斜面(锁止面)。

设备：四柱万能液压机

模具工作图见图15。坯料利用弯形的三凸台在凹模40上的三凹槽定位，利用滑块下行带动凸模41下移，将制品42压向凹模40上端面的齿形槽中，同时通过制品42推动顶料器43下移，当凸模41接触到凹模40上端面时，完成对制品42锁止面的挤压。

锁止面挤压完成后，压机的上滑块回程带动凸模41上行，当凸模41完全脱离开制品42后，顶料器43通过顶杆44向上运动，将制品42顶出凹模40。此工序得到的在制品件图16所示。

工序8：精整渐开线齿形

设备：四柱万能液压机

模具工作图见图17。先将制品46放在在凹模45上的齿形槽中，利用滑块下行带动凸模47下移，将制品46压向凹模45上端面的齿形槽中(凸模47进入凹模45的深度，要大于凹模工作带高度)，完成对制品46齿形的精整。此工序得到的在制品件图18所示。

工序9：精校形。

设备：四柱万能液压机

模具工作图见图19。坯料利用弯形的三凸台在凹模48上的三凹槽定位，利用滑块下行带动凸模51下移，将制品50压向凹模48型腔中，同时通过制品50推动顶料器49下移，完成对制品50凸台、内锥面及齿环平面度的校形。

校形工序完成后，压机的上滑块回程带动凸模51上行，当凸模51完全脱离开制品50后，顶料器49通过顶杆52向上运动，将制品50顶出凹模48型腔。此工序得到的在制品件图20所示。

工序10：热处理。

设备：多用炉

其工艺流程：先对钢环的内锥面涂抹防渗涂料，等钢环内锥面上的防渗涂料干透后，将这些钢环装入多用炉的传送带中，通过传送带将涂有防渗涂料的钢环源源不断送入多用炉中，完成对钢环的渗碳、淬火及回火工序。

工序11：喷丸处理。

设备：钓钩式抛丸清理机

其工作原理：将硬度和层深检验合格品装上专用工装(设备自带)——将挂有产品的工装吊装到喷丸室中——启动设备进行喷丸10-20分钟。

工序12：精加工内锥表面。

设备：立式磨床(M7480-H)、数控车床(CK6140)

工作过程：先在平面磨床上，对钢环的上下两个端面进行磨削，磨削余量一般在0.05-0.10mm——将两端面磨削好的钢环，安装到数控车床的专用夹具上，设置好加工余量，对钢环的内锥进行加工(加工前，先清除干净工装定位面上的残碴，转动主轴，用百分表检查工装定位面跳动应小于0.015mm；然后保证工装上的三压板压力均匀可靠；最后开始车削)——加工完后，检查内锥孔的圆度及塞规位。

实施例二

制造如图4、图5、图6所示具有上边法兰之齿环基体，其加工工艺流程示意图如图34，其具体工序步骤参见图21-图32：

工序一：冲裁落料。

设备：全液压精冲压力机

模具工作图见图21，利用专用压机外滑块带动齿圈压边55下移、将材料压紧在凹模的上端面上，同时全液压精冲压力机内滑快下移带动模具的凸模56下移冲裁下制品的外轮廓，同时全液压精冲压力机的下滑快的内冲头上移，带动内冲头59向上，在凸模56的内孔的作用下，裁下制品的内轮廓。

冲裁完成后，全液压精冲压力机的内外滑快带动模具凸模56、齿圈压边55上移，松开材料，同时，上顶杆57下移顶出内型废料58，下顶杆62推动顶件器61上移顶出制品60。此工序得到的制品见图22所示。

工序二及工序六：退火、磷化、皂化。

“酸洗、磷化、皂化”工艺，采用传统工艺就能达到要求，其工艺流程为：毛坯装进专用料筐——在硫酸溶液中清洗10分钟——清水漂洗——热水清洗——进入加热后的磷化液槽中进行30分钟的磷化处理——进入加热后的皂化液槽中进行30分钟皂化处理——出皂化液槽后烘干。

工序三：弯锥体下翻边7、翻折形成上边法兰9。

设备：曲柄压力机

模具工作图见图23。利用滑块下行带动凸模66下移，将制品65压紧在活动垫块69上端面，随着压机滑块继续下移，凸模66推动制品65和活动垫块69向下移动(这时压簧68被压缩)，当压机到达下死点时(活动垫块69的下端面与垫块63上端面相接触时)，完成对制品65的凸台弯曲(即形成弯锥体下翻边7)及内翻边(即形成上边法兰9)。

工序完成后，压机的滑块带动凸模66上行，活动垫块69在压簧68的作用下向上运动，将制品65顶出凹模64。此工序得到的在制品件图24所示。

工序四：翻内锥面。

设备：曲柄压力机

模具工作图见图25。利用滑块下行带动上凸模73下移，将制品72压紧在活动垫块74上端面，随着压机滑块继续下移，上凸模73推动制品72和活动垫块74向下移动(这时压簧76被压缩)，制品72在下凸模75的作用下，中孔部位产生变形，当压机到达下死点时(活动垫块74的下端面与垫块70上端面相接触时)，完成对制品72的内锥翻边。

工序完成后，压机的滑块带动上凸模73上行，活动垫块74在压簧76的作用下向上运动，将制品72顶出外凹模71。此工序得到的在制品件图26所示。

工序五：弯凸台。

设备：曲柄压力机

模具工作图见图27。利用滑块下行带动上凸模80下移，将制品79压紧在活动垫块81上端面，随着压机滑块继续下移，上凸模80推动制品79和活动垫块81向下移动(这时压簧83被压缩)，制品79在下凸模82的作用下，支耳部位产生变形，当压机到达下死点时(活动垫块81的下端面与垫块77上端面相接触时)，完成对制品79的凸台弯形。

工序完成后，压机的滑块带动上凸模80上行，活动垫块81在压簧83的作用下向上运动，将制品79顶出外凹模78。此工序得到的在制品件图28所示。

工序七：精冲齿形。

设备：全液压精冲压力机

模具工作图见图29。利用专用压机外滑块带动齿圈压边86下移、将材料压紧在凹模的上端面上，齿圈86上的齿形必须压入精冲废料85中，然后全液压精冲压力机内滑快下移带动模具的凸模87下移冲裁下制品89的外轮廓。

冲裁完成后，全液压精冲压力机的外滑块先带动齿圈压边86上移，松开材料，然后是内滑块带动凸模87上行，顶杆90推动顶料器88上移顶出制品89。此工序得到的制品见图30所示。

工序八：挤压齿端斜面(锁止面)。

设备：四柱万能液压机

模具工作图见图31。坯料利用弯形的三凸台在凹模91上的三凹槽定位，利用滑块下行带动凸模92下移，将制品94压向凹模91上端面的齿形槽中，同时通过制品94推动顶料器93下移，当凸模92接触到凹模91上端面时，完成对制品94锁止面的挤压。

锁止面挤压完成后，压机的滑块回程带动凸模92上行，当凸模92完全脱离开制品94后，顶料器93通过顶杆95向上运动，将制品94顶出凹模91。此工序得到的在制品件图32所示。

工序九：焊接凸台(电焊)。

使用点焊机，将弯形好的锥体下翻边7焊接到上边法兰9上。

其余工序说明：制造具有上边法兰之齿环基体(即大直径环)从工序十至工序十四，与小直径环从工序8至工序12所使用的设备、模具、工作方式完全一样，因此大直径环从工序十至工序十四就不再叙述。

从上所述，本发明的新结构齿环基体的制造方法具有制造工艺简单、生产效率高、材料利用率高、节约贵金属、生产成本低、可用于制造大直径高强度齿环等诸多优点。

Claims (6)

1.一种新结构齿环基体的制造方法，其特征在于包含如下步骤：

a)将原料板材通过冲压得到环形板(100)，环形板(100)的外圆周上匀布有数个凸出于环形板(100)外圆边的凸出部(101)，沿凸出部(101)的两侧边在环形板(100)上设有两条对称延伸缝；

b)将上述环形板(100)进行退火、磷化和皂化处理；

c)将上述环形板(100)的凸出部(101)向上翻折形成凸台(3)；

d)冲压环形板(100)得到锥体(2)；

e)冲压环形板(100)外圆边得到渐开线齿形；

f)将上述环形板(100)进行退火、磷化和皂化处理；

g)挤压渐开线齿形上各齿的端面，形成锁止面(4)；

h)修整校正渐开线齿形，得到渐开线花键齿(1)；

i)校正锥体(2)上下端面。

2.如权利要求1所述的新结构齿环基体的制造方法，其特征在于：所述步骤c)之前，将上述环形板(100)凸出部(101)的端部局部向上翻折形成锥体下翻边(7)，将环形板(100)的内圆边局部向上翻折形成上边法兰(9)。

3.如权利要求2所述的新结构齿环基体的制造方法，其特征在于：锥体下翻边(7)与上边法兰(9)固定连接。

4.如权利要求1所述的新结构齿环基体的制造方法，其特征在于：所述步骤i)之后，在齿环基体内锥面(5)涂抹防渗涂料后进行渗碳、淬火及回火。

5.如权利要求1所述的新结构齿环基体的制造方法，其特征在于：所述步骤i)之后，对齿环基体进行喷丸处理。

6.如权利要求1所述的新结构齿环基体的制造方法，其特征在于：所述步骤i)之后，对锥体(2)上下端面和内锥面(5)进行精加工磨削。

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