CN112404914A - 一种驻车齿轮的锻造加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种驻车齿轮的锻造加工工艺,涉及齿轮加工技术领域,解决现有驻车齿轮加工生产效率低、材料浪费严重的问题,本发明加工工艺包括以下步骤:下料、车外圆、加热、制坯、冲中心孔、热精锻、车连皮、等温正火、抛丸、鳞皂化、冷挤压;本发明采用锻造工艺进行驻车齿轮加工,减少材料浪费,并且采用预成型加工凹腔,普通预成型为饼状结构,本发明用带锥度台阶的环状结构,与产品相适应,坯料加工凹腔时凹腔的开口端周壁向外扩展倾斜形成敞口面,敞口面向圆柱形主体端面水平延伸贯穿圆柱形主体端面,以此形成定位凸台,便于模具与坯件轴向定位,保证后续锻造质量;且凹腔的设计能够减少精锻成形的锻造力需求。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮加工技术领域,具体涉及到一种驻车齿轮的锻造加工工艺。
背景技术
驻车齿轮在变速箱中是非常重要的安全件,其精度要求及零件质量要求较高;现有制造工艺一般是直接选用棒材切削加工,滚齿成形外齿面、然后采用插齿加工的方法成形内齿面。这种加工工艺存在较大的弊端:切削加工生产效率低下,仅适合单件或小批量生产应用,其次是应用切削加工工艺成形齿面,原材料浪费严重,成本高,金属流线被切断,齿面强度低,容易出现齿损而挂不上档的现象。
发明内容
本发明的目的在于:为了解决现有驻车齿轮加工生产效率低、材料浪费严重的问题,本发明提供一种用棒料锻造成型的驻车齿轮加工工艺。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案:一种驻车齿轮的锻造加工工艺,所述的驻车齿轮包括圆柱形主体,所述圆柱形主体的外周面设有外齿,圆柱形主体上等轴心线设有圆形凹腔以及位于凹腔底部贯穿圆柱形主体的直径小于凹腔的中心孔,所述凹腔的内侧面设有梅花状内齿面,其加工工艺包括以下步骤:
(1)下料:截取所需金属棒材;
(2)车外圆:调整金属棒材尺寸,去除表面缺陷;
(3)加热:分为预热-喷涂石墨-加热三段式加热,零件表面喷涂水基石墨,防止表面脱碳及氧化;加热温度为900±20℃;
(4)制坯:预成型处理,坯件外圆直径小于热精锻凹模直径,坯件中心加工带锥度台阶的凹腔,锥度台阶的锥角由3D锻压模拟确定,有效避免后续精锻时,梅花状内齿面台阶出现缺肉、折叠等锻造缺陷;
(5)冲中心孔:中心孔贯穿内连皮,方便后续精锻成形;
(6)热精锻:冲头带有驻车齿轮梅花瓣台阶的形状,凹模内壁为外齿形的结构,坯料凹腔的敞口面朝向冲头进行热精锻,一次性形成外齿和梅花状内齿面,锻造后在外齿部上方连皮;
(7)车连皮:车去连皮;
(8)等温正火、抛丸、磷皂化处理;等温正火保证冷挤压时工件的硬度,保证锻件内部晶粒度细化,后续热处理变形小。抛丸有效去除锻造和等温正火的表层氧化层,磷化皂化处理为冷挤压前的前处理工序,形成磷化膜与皂化膜,减小工件与模具的摩擦,使工件易成型。
(9)冷挤压:将半驻车齿轮成品放入冷挤压模具内施冷挤压力进行外齿的挤压调整,上冲头向下挤压带动工件挤入模具;挤压后工件经模具下方脱出;
(10)尺寸调整:车工调整外圆和中心孔尺寸以及齿轮高度。
进一步地,所述金属棒料的材料为20CrMnTiH。
进一步地,所述步骤(6)中,冲头设置于凹模的正上方,坯料敞口端向上朝向冲头,冲头下压进行热精锻。
进一步地,所述步骤(6)热精锻后在齿部上方留有1-2mm连皮。
进一步地,所述步骤(6)中凹模的齿部外圆直径较驻车齿轮成品的齿部外圆直径大0.4-0.5mm,凹模的外齿厚度较驻车齿轮成品大约0.2-0.3MM,锻造后坯件的高度较驻车齿轮成品高1-2mm。
进一步地,所述步骤(9)冷挤压的冷挤压模具的外齿厚度与驻车齿轮成品外齿厚度相同,冷挤压模具的齿部外圆直径较驻车齿轮成品齿部外圆直径大1mm。
本发明的有益效果如下:
1、本发明采用锻造工艺进行驻车齿轮加工,减少材料浪费,并且采用预成型加工内花瓣凹腔,普通预成型为饼状结构,本发明用带锥度台阶的环状结构,与产品相适应,坯料加工凹腔时凹腔的开口端周壁向外扩展倾斜形成敞口面,敞口面向圆柱形主体端面水平延伸贯穿圆柱形主体端面,以此形成定位凸台,便于模具与坯件轴向定位,保证后续锻造质量;锥角根据加工模具、产品尺寸等要求由3D锻压模拟确定,避免出现精锻时,内花瓣台阶出现缺肉、折叠凳锻造缺陷;且凹腔的设计能够减少精锻成形的锻造力需求20-30%,可提高模具使用寿命40%;整体工艺使得生产效率有效提高,且减少了材料的浪费;
2、本发明制坯后直接冲中心孔再进行精锻,使精锻压力减少,且齿部直接在三向压应力作用下成型,更易充填饱满,无锻造缺陷;
3、本发明采用等温正火工艺调整工件硬度达到冷挤压时的硬度要求,有利于工件内部晶粒细化,减少热处理变形;
4、本发明热精锻后,采用车掉连皮的方法,避免冷挤压齿部冲裁面不易冷成形的锻造缺陷。
附图说明
图1是制坯预成型后坯件结构主视图;
图2是坯件冲中心孔后结构主视图;
图3是坯件热精锻后结构主视图;
图4是坯件热精锻后立体图;
图5是本发明驻车齿轮车连皮并冷挤压后的立体示意图。
附图标记:1-圆柱形主体、2-梅花状内齿面、3-中心孔、4-外齿、5-凹腔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示,本实施例的驻车齿轮包括圆柱形主体1,圆柱形主体1的外周面设有外齿4,圆柱形主体1上等轴心线设有圆形凹腔5以及位于凹腔5底部贯穿圆柱形主体1的直径小于凹腔5的中心孔3,凹腔5的内侧面设有梅花状内齿面2,其加工工艺包括以下步骤:
(1)下料:截取所需金属棒材,金属棒料的材料为20CrMnTiH;
(2)车外圆:调整金属棒材尺寸,去除表面缺陷;
(3)加热:分为预热-喷涂石墨-加热三段式加热,零件表面喷涂水基石墨,防止表面脱碳及氧化;加热温度为900±20℃;
(4)制坯:预成型处理,坯件外圆直径小于热精锻凹模直径,坯件中心加工带锥度台阶的凹腔,锥度台阶便于与热精锻模具定位,锥度台阶的锥角由3D锻压模拟确定,有效避免后续精锻时,梅花状内齿面台阶出现缺肉、折叠等锻造缺陷;
(5)冲中心孔:中心孔贯穿内连皮,方便后续精锻成形;
(6)热精锻:上冲头带有驻车齿轮梅花瓣台阶的形状,下凹模内壁为外齿形的结构,坯料凹腔的敞口面向上朝向冲头进行热精锻,一次性形成外齿和梅花状内齿面;其中,凹模的齿部外圆直径较驻车齿轮成品的齿部外圆直径大0.4-0.5mm,凹模的外齿厚度较驻车齿轮成品大约0.2-0.3MM,锻造后坯件的高度较驻车齿轮成品高1-2mm,锻造后在齿部上方留有1-2mm连皮;
(7)车连皮:车去连皮;
(8)等温正火、抛丸、磷皂化处理;等温正火保证冷挤压时工件的硬度,保证锻件内部晶粒度细化,后续热处理变形小。抛丸有效去除锻造和等温正火的表层氧化层,磷化皂化处理为冷挤压前的前处理工序,形成磷化膜与皂化膜,减小工件与模具的摩擦,使工件易成型;
(9)冷挤压:将半驻车齿轮成品放入冷挤压模具内施冷挤压力进行外齿的挤压调整,上冲头向下挤压带动工件挤入模具;挤压后工件经模具下方脱出;其中,冷挤压模具的外齿厚度与驻车齿轮成品外齿厚度相同,冷挤压模具的齿部外圆直径较驻车齿轮成品齿部外圆直径大1mm;(10)尺寸调整:车工调整外圆和中心孔尺寸以及齿轮高度。
Claims (6)
1.一种驻车齿轮的锻造加工工艺,所述的驻车齿轮包括圆柱形主体,所述圆柱形主体的外周面设有外齿,圆柱形主体上等轴心线设有圆形凹腔以及位于凹腔底部贯穿圆柱形主体的直径小于凹腔的中心孔,所述凹腔的内侧设有梅花状内齿面,其特征在于,其加工工艺包括以下步骤:
(1)下料:截取所需金属棒材;
(2)车外圆:调整金属棒材尺寸,去除表面缺陷;
(3)加热:分为预热-喷涂石墨-加热三段式加热,零件表面喷涂水基石墨,防止表面脱碳及氧化;加热温度为900±20℃;
(4)制坯:预成型处理,坯件外圆尺寸小于热精锻凹模尺寸,坯件中心加工带锥度台阶的凹腔,锥度台阶的锥角由3D锻压模拟确定,避免后续精锻时,梅花状内齿面台阶出现缺肉、折叠等锻造缺陷;
(5)冲中心孔:中心孔贯穿内连皮,方便后续精锻成形;
(6)热精锻:冲头带有驻车齿轮梅花瓣台阶的形状,凹模内壁为外齿形的结构,坯料凹腔的敞口面朝向冲头进行热精锻,一次性形成外齿和梅花状内齿面,锻造后在齿部上方连皮;
(7)车连皮:车去连皮;
(8)等温正火、抛丸、磷皂化处理;
(9)冷挤压:将半驻车齿轮成品放入冷挤压模具内施冷挤压力进行外齿挤压调整,上冲头向下挤压带动工件挤入模具;挤压后工件经模具下方脱出;
(10)尺寸调整:车工调整外圆和中心孔尺寸以及齿轮高度。
2.根据权利要求1所述的一种驻车齿轮的锻造加工工艺,其特征在于,所述金属棒料的材料为20CrMnTiH。
3.根据权利要求1所述的一种驻车齿轮的锻造加工工艺,其特征在于,所述步骤(6)中,冲头设置于凹模的正上方,坯料敞口端向上朝向冲头,冲头下压进行热精锻。
4.根据权利要求1所述的一种驻车齿轮的锻造加工工艺,其特征在于,所述步骤(6)热精锻后在齿部上方留有1-2mm连皮。
5.根据权利要求1所述的一种驻车齿轮的锻造加工工艺,其特征在于,所述步骤(6)中凹模的齿部外圆直径较驻车齿轮成品的齿部外圆直径大0.4-0.5mm,凹模的外齿厚度较驻车齿轮成品大约0.2-0.3MM,锻造后坯件的高度较驻车齿轮成品高1-2mm。
6.根据权利要求1所述的一种驻车齿轮的锻造加工工艺,其特征在于,所述步骤(9)冷挤压的冷挤压模具的外齿厚度与驻车齿轮成品外齿厚度相同,冷挤压模具的齿部外圆直径较驻车齿轮成品齿部外圆直径大1mm。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210226 |