|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
本帖最后由 lfjliu008 于 2010-7-2 13:28 编辑 % @6 _ Y) ]- P9 n: N/ q+ D
, I) O& _9 m* r( W7 C
小齿轮件的成形工艺及模具设计8 c+ e o- u2 l: {( h, }% V
0 r' ?/ P `0 R$ i; f, {* X+ T: h4 n4 o! m! D1 N8 B* b
作者：吕琳 邓明
; K. V/ T$ x: v7 f9 V" }2 y- m$ D/ I
6 @5 U+ Y* ^9 D4 I6 q1 引言
7 w+ A- c) c9 o* y/ u5 m/ v, F2 N9 `: m7 Y
冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，是零件成形加工的主要方法之一。而齿轮和花键形状复杂，尺寸精度、表面质量及综合机械性能等要求均很高，而且常温下金属的变形能力低、流动性差，这些原因导致锻造载荷陡增、齿形型腔角隅充填能力锐减，模具处于极限加工状态，带来易磨损、弹性变形严重、寿命低等弊病。如果采用流线型的挤压过渡型腔，能改善金属流动的均匀性，降低成形压力，提高齿轮和花键挤压成形的精度。
' ]6 }" v8 B/ S0 P' K
# k9 J2 ]& r1 B% |$ C2 工艺分析 / Q' Y( z% x1 D7 u8 ]
9 J4 y$ H$ l- c3 d5 A2．1 成形工艺设计
7 D& u* O* Q! M; I$ T# {! T$ `# p* k" K1 G0 Z+ X
图1为小齿轮件的零件图，材料为40Cr，零件一端为齿轮，另一端为花键。齿轮参数为：齿数Z=8，模数m=1．5，齿形为渐开线，压力角口=20°，齿顶圆直径da=13ram，齿根圆直径df=11 mm，精度等级为IT6～IT7。
2 i* a, Y- ~+ V+ J, k2 {' ^4 P" W; ?( N
; S. x1 `0 o/ c4 t
$ f, J5 _ h" `. {: A根据对零件的分析得出小齿轮件的成形工艺方案为：精剪下料一挤压小端一正挤花键-镦粗一反挤齿轮、齿轮孔成形一挤台阶一齿轮部分精整成形，如图2所示。' D9 ^# }, X0 V' G- N
# ^% H, o, ~9 ~. M8 c7 d1 n2 i; o" B1 {8 y8 _3 @
1 }/ b7 x/ \8 t9 o( H: s
2 N) O8 ^/ L7 L0 S6 ?2．2坯料形状和尺寸的确定 5 W* C' s9 \! b2 @0 @6 o2 v
: V3 p$ s* |; U8 u坯料形状和尺寸对冷挤压件的充填性能和模具寿命影响很大。根据小齿轮件的形状特点，同时为了便于送料以及有利于坯料的定位，故选用圆柱形坯料。毛坯的体积是根据变形前后的体积不变定律计算，经计算确定毛坯直径为12 mm，长度为27mm。 * s& Z9 E" i) |5 D
; C( |% n d* U2．3坯料的软化处理 6 _# c2 ~- |0 J
( q! o- ]& \8 r, R小齿轮件的材料为40Cr，其供应状态强度高、变形抗力大、塑性较差且有加工硬化存在。加工前要对坯料进行充分的软化处理，降低变形抗力，提高塑性，以满足冷挤压成形工艺。退火处理过程如图3所示。经退火处理后，材料硬度达到150～163HBS。. ^/ p% U, |$ K. l
- }9 j& ^! e d2 ^; w! p0 V5 X. m! F( t- V4 b: p+ X9 V
o. j9 B; r5 l! D2 p
# A/ F% R5 n' @4 g0 [9 n0 q( B
2．4坯料的表面及润滑处理
& m3 E' x2 l" A4 }$ R2 w
7 C ^" _6 A' p& N( N5 H小齿轮件的冷挤压成形，单位挤压力很大，金属流动剧烈，变形量较大，坯料表面要求良好的表面处理和润滑处理。本工艺采用磷化一皂化处理。# \( @- `3 G4 @ S
' O* M) K: K: T
( M# A+ E( W k& m- y' P' K2 q
7 }; e! m" K8 F; F. A* A( r, Y
0 u$ B1 I; a) Q t/ z4 _
" d5 J* _4 j9 ]2 n8 m2 v J
3 模具结构设计及分析
% _1 X* O+ X( C3 t9 L/ } _! ^! t
小齿轮件的花键可以采用毛坯正挤压一次成形，其模具结构如图4所示。其中凹模是非常关键的部分，决定了花键的成形质量。为了加强凹模的强度，延长模具的使用寿命，采用二层组合凹模，如图5所示，即下凹模(材料为Crl2MoV，硬度为59～62 HRC)和凹模套(材料为40Cr，硬度为38～40 HRC)热压合成二层结构。由于凹模的齿部精度和表面粗糙度要求较高，故采用慢走丝线切割加工齿部，然后再进行人工抛光，上凹模(材料为45钢，硬度为42一45 HRC)的内孔起定位作用。经过分析可知：在花键成形模具的参数中，入模锥角为40°～50°时，成形力最小；工作带长度在2～4 mm范围内选取合适，如工作带长度太长，材料流动过程中摩擦阻力增大，但如工作带太短，又会造成金属流动不均匀等。凹模入口的收121部分应采用适当的圆角过渡，而键齿部分的圆角从上往下应均匀过渡。) W7 R0 S. v6 H! w% [* w
# V# x- q0 ~# _4 M; k
9 p( p# S; C0 p. [0 F8 P; N" { y
8 a% U2 N9 O) q+ p6 g+ Z* e4 Z
小齿轮件的齿形采用的是反挤压成形，最后对齿形进行精整成形，其模具结构见图6。反挤齿形的凸凹模组件如图7所示，由于坯件上入模的端部有45°倒角，为人模方便，在凸凹模的人模口采用90°的入模锥度；又由于该工序是反挤齿形和挤齿轮孔同时进行，为了保证挤压强度，挤齿工作带长度采用全齿长，并圆角过渡，而齿形的圆角从下往上应由大到小的修磨，最后达到零件图上的齿形要求，这样才能使挤出的齿形更充盈，表面粗糙度达到Ra0.8μm。
, U8 P$ L5 s: L4 q' N& F
' B7 l2 X% N: Z4 L8 k! ^0 |8 l
2 S( m4 B# \8 B3 r9 o; @) g5 }4 N
+ ?; z U9 W1 _: O. ^8 a* j, Q, z" l |& }/ Y5 U4 N. [9 n
4 结论
$ I' K' g; S( A0 Z% ^( q
& ~- V+ ^. l$ x; }* u$ W研究表明，采用冷挤压加工小齿轮件，只要工艺方案和模具设计合理，可以成功地挤出花键键齿和齿轮齿形，提高工件的表面质量，节约材料，缩短辅助时间，从而降低生产成本。冷挤压成形该形式的小齿轮是目前较为理想的一种成形方法。(end) |
|
发表于 2010-7-2 13:18:53