專利名稱：熱擠壓成型齒輪的毛坯精密下料工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明熱擠壓成形齒輪的毛坯精密下料工藝屬于齒輪制造領(lǐng)域中的塑性加工工藝范疇。
發(fā)明專利“齒輪的齒形無切削成型法”(中國專利申請?zhí)?6102150)的主要特征是利用鑄造毛坯熱擠壓成型齒輪。簡化了齒輪制造工藝，節(jié)省了材料和能源消耗，縮短了齒輪制造周期，能降低齒輪制造成本50％以上，并獲得高精度、高強度的齒輪。其齒輪熱擠壓毛坯是通過鑄造工藝制備的，毛坯必然帶有鑄件的特性。
發(fā)明專利“直齒圓柱齒輪精密模鍛-推擠成型工藝及裝置”(中國專利申請?zhí)?3115193.7)將實心圓柱形鋼質(zhì)坯料加熱至鍛造溫度，借助一種新型的圓柱齒輪精鍛模，在摩擦壓力機上一次鍛擊就鍛出直齒圓柱齒輪的全部輪齒，齒面有少量的金屬余量；之后，經(jīng)過退火和清除氧化皮處理，再借助一種新型的圓柱齒輪推擠模，在油壓機上進行冷推擠精整，將齒面的金屬余量擠至齒端，齒面無需切削加工就使齒形最終成型。但其“實心圓柱形鋼質(zhì)坯料”的體積是采用傳統(tǒng)的多次試模(或稱零件重量)方法來確定的。
本發(fā)明熱擠壓成形齒輪的毛坯精密下料工藝的特征在于其工藝方法是I.首先以齒輪的齒根圓為界，將齒輪的熱擠壓成形工件的體積分成齒根圓之內(nèi)的基體體積V1和齒根圓之外的齒體體積V2兩部分，齒根圓半徑rf由公式(1)計算rf＝0.5mZ-(h+c-x)m(mm)(1)式中m——齒輪的模數(shù)(mm)；Z——齒輪的齒數(shù)；h——齒頂高系數(shù)，對正常齒h＝1.0；對短齒h＝0.8；c——頂隙系數(shù)，對正常齒c＝0.25；對短齒c＝0.3；x——齒輪的變位系數(shù)。
II.根據(jù)齒輪熱擠壓成形工件的具體結(jié)構(gòu)尺寸，用數(shù)學中的柱體、圓臺體的體積公式計算出基體體積V1；III.由公式(2)計算出齒體體積V2；V2＝πBm2(Z+2x-h-1.5c)(h+0.5c)(mm3)(2)式中B——齒輪的齒寬(mm)；
IV.由公式(3)計算出齒輪的毛坯體積V；V＝V1+V2(mm3) (3)V.根據(jù)擠壓工藝要求，由公式(4)選擇作為毛坯材料的型材直徑φ，并車削、磨削其外圓，除去表面缺陷層；φ＝2rf-(0～rf)(mm) (4)VI.由公式(5)計算出毛坯長度L；L=4v(1+δ)πD2(mm)---(5)]]>式中δ——毛坯加熱燒損率，δ＝0.1％～1.0％；D——毛坯型材車削、磨削后的直徑(mm)。
VII.在自動帶鋸機上，鋸切得到體積精確的熱擠壓成形齒輪的圓柱體毛坯。四、用途與優(yōu)點對給定齒數(shù)、模數(shù)、齒寬及變位系數(shù)的直齒圓柱齒輪，采用公式(2)即可計算出齒體體積；根據(jù)齒輪塑性成形工件圖的結(jié)構(gòu)尺寸，計算出基體體積；近而計算出齒輪熱擠壓成形工件的精確體積。這種簡便的計算方法，替代了齒輪熱擠壓成形前的反復多次試模確定毛坯體積的工序，實現(xiàn)了熱擠壓成形齒輪的毛坯精密下料，使齒輪的熱擠壓成形備料工序科學化、精確化，進一步節(jié)省了原材料和加工工時，縮短了齒輪制造周期。適用于各種材質(zhì)齒輪的熱擠壓成形的精確下料。
五

圖1齒輪的熱擠壓成形工件中標號D1——軸孔的直徑(mm)；D2——輪轂大端直徑(mm)；D3——齒輪分度圓直徑(mm)；D4——齒輪齒頂圓直徑(mm)；D5——擠壓凸模平底直徑(mm)；B——輪齒寬度(mm)；H1——輪轂高度(mm)；H2——連皮厚度(mm)；β1——輪轂斜度(°)；β2——擠壓凸模平底倒角(°)。
圖2熱擠壓成形齒輪的毛坯中標號
D——毛坯的直徑(mm)；L——毛坯的高度(mm)；六具體實施方式
實施例1，某齒輪熱擠壓成形工件如圖1所示，齒數(shù)Z＝30、模數(shù)m＝3mm、齒寬B＝40mm，變位系數(shù)x＝0.4，輪轂高度H1＝50mm，輪轂斜度β1＝5°，孔徑D1＝38mm，輪轂大端直徑D2＝70mm，擠壓凸模平底直徑D5＝20mm，連皮厚度H2＝12mm，擠壓凸模平底倒角β2＝7°，試確定其毛坯尺寸。解取齒頂高系數(shù)h＝1.0，頂隙系數(shù)c＝0.25；齒輪的齒根圓半徑為r＝0.5mZ-(h+c-x)m＝0.5×3×30-(1+0.25-0.4)×3＝42.45(mm)基體分解出的三個圓柱體和三個圓臺體，其體積V2＝3.14×42.452×40＝226331.51(mm3) V4＝3.14×50×(38/2)2＝56677.0(mm3)V5＝3.14×(12+2×9×tg7°)×(38/2)2＝16246.92(mm3) 基體體積V1＝V2+V3-V4+V5-V6＝226331.51+37516.79-56677.0+16246.92-752.97＝222665.25(mm3)齒體體積V2＝πBm2(Z+2x-h-1.5c)(h+0.5c)＝3.14×40×32×(30+2×0.4-1-1.5×0.25)×(1+0.5×0.25)＝37419.77(mm3)毛坯體積V＝V1+V2＝222665.25+37419.77＝260085.02(mm3)根據(jù)擠壓工藝要求，選φ60mm的圓棒料型材，除去表面缺陷層，假設(shè)車削、磨削其外圓后，圓棒料的直徑為φ58mm?？紤]燒損率0.5％，則毛坯長度為l＝260085.02×(1+0.5％)÷(3.14×292)＝91.4(mm)在自動帶鋸機上，鋸切得到φ58mm×91.4mm的圓柱體毛坯。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明熱擠壓成形齒輪的毛坯精密下料工藝的特征在于其工藝方法是I.首先以齒輪的齒根圓為界，將齒輪的熱擠壓成形工件的體積分成齒根圓之內(nèi)的基體體積V1和齒根圓之外的齒體體積V2兩部分，齒根圓半徑rf由公式(1)計算rf＝0.5mZ-(h+c-x)m(mm) (1)式中m——齒輪的模數(shù)(mm)；Z——齒輪的齒數(shù)；h——齒頂高系數(shù)，對正常齒h＝1.0；對短齒h＝0.8；c——頂隙系數(shù)，對正常齒c＝0.25；對短齒c＝0.3；x——齒輪的變位系數(shù)；II.根據(jù)齒輪熱擠壓成形工件的具體結(jié)構(gòu)尺寸，用數(shù)學中的柱體、圓臺體的體積公式計算出基體體積V1；III.由公式(2)計算出齒體體積V2；V2＝πBm2(Z+2x-h-1.5c)(h+0.5c)(mm3) (2)式中B——齒輪的齒寬(mm)；IV.由公式(3)計算出齒輪的毛坯體積V；V＝V1+V2(mm3) (3)V.根據(jù)擠壓工藝要求，由公式(4)選擇作為毛坯材料的型材直徑φ，并車削、磨削其外圓，除去表面缺陷層；φ＝2rf-(0～rf)(mm) (4)VI.由公式(5)計算出毛坯長度L；L=4v(1+δ)πD2(mm)---(5)]]>式中δ——毛坯加熱燒損率，δ＝0.1％～1.0％；D——毛坯型材車削、磨削后的直徑(mm)；VII.在自動帶鋸機上，鋸切得到體積精確的熱擠壓成形齒輪的圓柱體毛坯。
全文摘要
本發(fā)明熱擠壓成型齒輪的毛坯精密下料工藝屬于齒輪制造領(lǐng)域中的塑性加工工藝范疇。主要用于精確確定熱擠壓成型齒輪的毛坯體積。其特征是以齒根圓為界，將齒輪的熱擠壓成型工件的體積分成基體體積V
文檔編號B21K1/30GK1411929SQ0213585
公開日2003年4月23日 申請日期2002年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月5日
發(fā)明者池成忠, 王原平, 許樹勤 申請人:太原理工大學