CN108237195A - 一种精密内齿轮的加工模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精密内齿轮的加工模具，该模具包括圆盘状本体，在圆盘状本体的外圆周面上形成有多个加工齿，包括齿根区、中间区和齿顶区，齿根区、中间区和齿顶区平滑连续地连接，中间区设置在齿根区和齿顶区之间；中间区以第一分界点为界分为下凹部和突出部，下凹部和突出部之间平滑过渡，下凹部的曲率半径大于突出部的曲率半径。与齿根区的最低点的直线距离为h1的第二分界点为齿根区和中间区的分界点，与齿顶区的最高点的垂直距离为h3的第三分界点为齿顶区和中间区的分界点，第二分界点和第三分界点之间的直线距离为h2，其中h1为h2的15％至20％，h3为h2的15％至20％。该模具加工的内齿轮啮合系数高，并且内齿不易损坏。

Description

一种精密内齿轮的加工模具
技术领域
本发明属于精密内齿轮加工技术领域，具体涉及一种精密内齿轮的加工模具。
背景技术
现有技术中，精密内齿轮广泛应用在高效减速器等机械结构中。已知的精密内齿轮通常包括多个内齿，多个内齿通常在加工时采用模具在内齿轮毛坯件的内壁上通过成型辊压形成。模具本身的结构对精密内齿轮的内齿齿形具有重要的影响，对精密内齿轮的性能也有至关重要的影响。
现有技术中的模具结构不合理，加工的内齿轮啮合系数小，内齿强度也不够，容易发生内齿损坏。
例如，公开号为CN102107227A的中国专利文献公开了一种减速起动机内齿轮的制作方法，包括如下步骤：
A、下料：先在采用金属材料制成的棒料上截取与内齿轮长度相适应的块料；然后在块料的轴心钻一通孔，得到坯料；
B、扩孔：将坯料放置在模具上，采用液压机挤压坯料的通孔内侧使坯料的外径和通孔的直径增大，得到过程品；
C、加工内齿：将过程品放置在模具上，模具上具有凸头，凸头的外侧具有与内齿轮两相邻齿牙间隙一一对应的凸条，凸头与过程品的通孔相对，采用液压机驱动凸头移动使凸头挤压过程品通孔的内侧；在过程品内侧形成齿牙，得到半成品；
D、表面处理：采用机床切削半成品的两端面，使半成品的长度符合要求，得到成品。
在步骤A中将棒料固定在锯床上进而将棒料锯成所需长的块料，采用锯床下料具有操作方便和效率高的优点。在步骤B中的过程品采用冷挤压扩孔，采用该方法具有具有生产效率高的优点。在在步骤B中半成品内壁上的齿牙通过冷挤压成型，由此本内齿轮的强度较高和齿牙表面粗糙度低的优点，同时还具有生产效率高的优点。
在上述的减速起动机内齿轮的制作方法中，所述的步骤A中的金属为合金结构钢。合金结构钢用作机械零件和各种工程构件并含有一种或数种一定量的合金元素的钢；如20CrMo和20Cr。
在上述的减速起动机内齿轮的制作方法中，所述的步骤A中的棒料直径为内齿轮直径的0.5～0.7倍；块料的长度比减速起动机内齿轮的长度略长。
上述文献中采用的模具无法保证所加工的内齿具备符合要求的强度和足够高的内齿轮啮合系数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精密内齿轮的加工模具，采用该模具加工精密内齿轮能够提高内齿轮啮合系数，避免内齿损坏。
为实现上述目的，本发明所述的精密内齿轮的加工模具包括圆盘状本体，在圆盘状本体的外圆周面上形成有多个加工齿，所述的加工齿包括齿根区、中间区和齿顶区，所述齿根区、中间区和齿顶区平滑连续地连接，中间区设置在齿根区和齿顶区之间；所述的中间区以第一分界点为界分为下凹部和突出部，下凹部和突出部之间平滑过渡，所述下凹部的曲率半径为第一曲率半径，所述突出部的曲率半径为第二曲率半径，第一曲率半径大于第二曲率半径。
进一步优选地，与所述齿根区的最低点的直线距离为h1的第二分界点为齿根区和中间区的分界点，与所述齿顶区的最高点的垂直距离为h3的第三分界点为齿顶区和中间区的分界点，第二分界点和第三分界点之间的直线距离为h2，其中h1为h2的15％至20％，h3为h2的15％至20％。
进一步优选地，所述齿根区的最低点处的曲率半径为第五曲率半径，所述齿根区的最低点与第二分界点之间的弧线的曲率半径为第六曲率半径，第五曲率半径大于第六曲率半径。
进一步优选地，所述齿顶区的最高点处的曲率半径为第四曲率半径，所述齿顶区的最高点与第三分界点之间的弧线的曲率半径为第七曲率半径，第四曲率半径大于第七曲率半径。
进一步优选地，所述第四曲率半径小于第五曲率半径。
所述的加工齿以竖直的中心轴为中心呈左右对称结构。
进一步优选地，本发明所述的精密内齿轮的加工模具上设置的加工齿的数目小于被加工的精密内齿轮上的内齿的数目。
所述的加工齿通过磨削和抛光工艺加工而成。
本发明所述的精密内齿轮的加工模具连接在第一中心轴上并且能够绕着第一中心轴顺时针或逆时针旋转，夹具连接在第二中心轴上并且能够绕着第二中心轴顺时针或逆时针旋转，所述第一中心轴和第二中心轴偏心地设置。
精密内齿轮毛坯件夹在加工模具和夹具之间，精密内齿轮毛坯件与夹具同心设置，夹具将精密内齿轮毛坯件夹紧并带着精密内齿轮毛坯件一起绕着第二中心轴顺时针或逆时针旋转，在加工模具、精密内齿轮毛坯件和夹具同向旋转的过程中，加工模具挤压精密内齿轮毛坯件从而在精密内齿轮毛坯件的内圆周面上形成内齿。
本发明具有如下优点：本发明所述的精密内齿轮的加工模具与现有技术相比，结构合理，加工模具的使用寿命更长，加工齿的强度更高，齿顶和齿根都不容易损坏，加工的精密内齿轮啮合系数高，并且内齿不易损坏。
附图说明
图1是本发明所述的精密内齿轮的加工模具的装配示意图；
图2是本发明所述的精密内齿轮的加工模具的局部放大示意图。
图3是本发明所述的精密内齿轮的加工模具的局部放大示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明所述的精密内齿轮的加工模具3连接在第一中心轴X3上并且能够绕着第一中心轴X3顺时针或逆时针旋转，夹具4连接在第二中心轴X1上并且能够绕着第二中心轴X1顺时针或逆时针旋转，所述第一中心轴X3和第二中心轴X1偏心地设置。精密内齿轮毛坯件1夹在加工模具3和夹具4之间，精密内齿轮毛坯件1与夹具4同心设置，夹具4将精密内齿轮毛坯件1夹紧并带着精密内齿轮毛坯件1一起绕着第二中心轴X1顺时针或逆时针旋转，在加工模具3、精密内齿轮毛坯件1和夹具4同向旋转的过程中，加工模具3挤压精密内齿轮毛坯件1从而在精密内齿轮毛坯件1的内圆周面上形成内齿。
如图2所示，本发明所述的精密内齿轮的加工模具包括圆盘状本体，在圆盘状本体的外圆周面上形成有多个加工齿，所述的加工齿包括齿根区a1、中间区a2和齿顶区a3，所述齿根区a1、中间区a2和齿顶区a3平滑连续地连接，中间区a2设置在齿根区a1和齿顶区a3之间；所述的中间区a2以第一分界点P1为界分为下凹部201和突出部202，下凹部201和突出部202之间平滑过渡，所述下凹部201的曲率半径为第一曲率半径r1，所述突出部202的曲率半径为第二曲率半径r2，第一曲率半径r1大于第二曲率半径r2。
通过使第一曲率半径r1大于第二曲率半径r2，本发明所述的精密内齿轮的加工模具的加工齿在齿根位置强度更高，而靠近齿顶的部位更尖锐，加工时加工齿的齿顶更“锋利”，便于加工模具在挤压精密内齿轮毛坯件1的时候将精密内齿轮毛坯件1上的材料挤压变形。同时加工形成的精密内齿轮的内齿形状与加工齿对应，精密内齿轮的内齿在齿根部的强度也相应得到提高，也就是说不仅加工模具的加工齿不容易发生损坏，加工出来的精密内齿轮的内齿也不容易损坏。
进一步优选地，与所述齿根区a1的最低点P5的直线距离为h1的第二分界点P2为齿根区a1和中间区a2的分界点，与所述齿顶区a3的最高点P4的垂直距离为h3的第三分界点P3为齿顶区a3和中间区a2的分界点，第二分界点P2和第三分界点P3之间的直线距离为h2，其中h1为h2的15％至20％，h3为h2的15％至20％。
其中h1、h2和h3的总和即加工齿的总高度，加工齿的总高度是由所需要的内齿轮的设计内齿高度决定的，由设计人员经过设计计算得出，在加工齿的总高度设计完成以后，将h1设置为h2的15％至20％，h3设置为h2的15％至20％，能够进一步保证加工齿齿根的强度，同时使加工齿的齿顶同样保持足够的强度，避免在挤压精密内齿轮的内圆周面的过程中损坏加工齿的齿顶。另外，也提高了内齿轮的啮合系数。
进一步优选地，所述齿根区a1的最低点P5处的曲率半径为第五曲率半径r5，所述齿根区a1的最低点P5与第二分界点P2之间的弧线的曲率半径为第六曲率半径r5’，第五曲率半径r5大于第六曲率半径r5’。
通过使第五曲率半径r5大于第六曲率半径r5’，使得齿根区的强度更高，有利于提高整个加工齿的强度和刚性，避免加工齿被损坏。
进一步优选地，所述齿顶区a3的最高点P4处的曲率半径为第四曲率半径r4，所述齿顶区a3的最高点P4与第三分界点P3之间的弧线的曲率半径为第七曲率半径为r4’，第四曲率半径r4大于第七曲率半径。
通过使第四曲率半径r4大于第七曲率半径为r4’，有效提高了齿顶区的强度，防止在加工过程中损坏加工齿的齿顶。
进一步优选地，所述第四曲率半径r4小于第五曲率半径r5。
使第四曲率半径r4小于第五曲率半径r5的目的是为了进一步提高齿根部的强度，避免加工齿被损坏。
如图2所示，所述的加工齿以竖直的中心轴为中心呈左右对称结构。
进一步优选地，本发明所述的精密内齿轮的加工模具上设置的加工齿的数目小于被加工的精密内齿轮上的内齿的数目。
例如，被加工的精密内齿轮需要加工出100个内齿，加工模具上设置60个加工齿就足够了，加工齿的数目变少使得模具的加工更简便，加工成本更低。
所述的加工齿通过磨削和抛光工艺加工而成。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种精密内齿轮的加工模具，其特征在于，所述精密内齿轮的加工模具包括圆盘状本体，在圆盘状本体的外圆周面上形成有多个加工齿，所述的加工齿包括齿根区、中间区和齿顶区，所述齿根区、中间区和齿顶区平滑连续地连接，中间区设置在齿根区和齿顶区之间；所述的中间区以第一分界点为界分为下凹部和突出部，下凹部和突出部之间平滑过渡，所述下凹部的曲率半径为第一曲率半径，所述突出部的曲率半径为第二曲率半径，第一曲率半径大于第二曲率半径。
2.如权利要求1所述的精密内齿轮的加工模具，其特征在于，与所述齿根区的最低点的直线距离为h1的第二分界点为齿根区和中间区的分界点，与所述齿顶区的最高点的垂直距离为h3的第三分界点为齿顶区和中间区的分界点，第二分界点和第三分界点之间的直线距离为h2，其中h1为h2的15％至20％，h3为h2的15％至20％。
3.如权利要求1所述的精密内齿轮的加工模具，其特征在于，所述齿根区的最低点处的曲率半径为第五曲率半径，所述齿根区的最低点与第二分界点之间的弧线的曲率半径为第六曲率半径，第五曲率半径大于第六曲率半径。
4.如权利要求1所述的精密内齿轮的加工模具，其特征在于，所述齿顶区的最高点处的曲率半径为第四曲率半径，所述齿顶区的最高点与第三分界点之间的弧线的曲率半径为第七曲率半径，第四曲率半径大于第七曲率半径。
5.如权利要求4所述的精密内齿轮的加工模具，其特征在于，所述第四曲率半径小于第五曲率半径。
6.如权利要求1所述的精密内齿轮的加工模具，其特征在于，所述的加工齿以竖直的中心轴为中心呈左右对称结构。
7.如权利要求1所述的精密内齿轮的加工模具，其特征在于，所述的精密内齿轮的加工模具上设置的加工齿的数目小于被加工的精密内齿轮上的内齿的数目。
8.如权利要求1所述的精密内齿轮的加工模具，其特征在于，所述的加工齿通过磨削和抛光工艺加工而成。
9.如权利要求1所述的精密内齿轮的加工模具，其特征在于，所述的精密内齿轮的加工模具连接在第一中心轴上并且能够绕着第一中心轴顺时针或逆时针旋转，夹具连接在第二中心轴上并且能够绕着第二中心轴顺时针或逆时针旋转，所述第一中心轴和第二中心轴偏心地设置。
10.如权利要求9所述的精密内齿轮的加工模具，其特征在于，精密内齿轮毛坯件夹在加工模具和夹具之间，精密内齿轮毛坯件与夹具同心设置，夹具将精密内齿轮毛坯件夹紧并带着精密内齿轮毛坯件一起绕着第二中心轴顺时针或逆时针旋转，在加工模具、精密内齿轮毛坯件和夹具同向旋转的过程中，加工模具挤压精密内齿轮毛坯件从而在精密内齿轮毛坯件的内圆周面上形成内齿。
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