一種斜齒圓柱齒輪的板料成形模具及方法技術

本發明專利技術提供一種斜齒圓柱齒輪的板料成形模具及方法。該方法包括兩大步驟：1)板料冷精密成形步驟：將待加工金屬板料放入第一凹模和第一凸模之間；將V形環壓邊圈壓入所述待加工金屬板料；將第一凸模壓入待加工金屬板料，保持第一凸模和反頂板的旋轉速率和方向相同，直至第一凸模與第一凹模相距一定距離，從而實現了板料冷精密成形過程；2)旋轉沖裁步驟：將已經經過板料冷精密成形步驟的金屬板料中的剩余連皮沖裁掉，從而得到斜齒圓柱齒輪。本發明專利技術實現了斜齒圓柱齒輪的板料冷精密成形，減小了塌角，提高了高亮帶，提高了零件質量，降低了生產成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于斜齒圓柱齒輪加工領域，具體涉及。
技術介紹
斜齒圓柱齒輪作為一種重要的傳動裝置廣泛應用于機械傳動等領域。同直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒輪具備更好的傳動性，且其緊湊的中心距可適用于高速重載，并且具備嚙合平穩、沖擊小以及噪音小的特點。目前，其最常見的加工方法為切削加工，其次是精密鍛造的方法。切削加工的方法存在材料利用率低、生產效率低、齒輪壽命短等缺點；精密鍛造成形方法則存在角隅充填困難，模具設計與制造精度要求嚴格等問題。強力壓邊精沖作為一種優質、高效、低耗的精密成形技術，由于模具直線型運動方式，目前無法應用于具有一定螺旋角的斜齒圓柱齒輪的成形，這限制了精沖技術的應用范圍。因此，如何開發一種適合成形圓柱齒輪的方法成為本領域技術人員的研究熱點。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術存在的不足提供，實現斜齒圓柱齒輪的板料冷精密成形，提高零件質量和生產效率，降低生產成本。為了實現上述目的，本專利技術的技術方案是:斜齒圓柱齒輪的板料成形模具，其特征在于，所述斜齒圓柱齒輪成形模具包括板料冷精密成形模具組件，所述板料冷精密成形模具組件包括第一凸模、第一凹模、V形環壓邊圈及反頂板；所述第一凸模為光滑圓柱，所述第一凹模的內壁與反頂板的外壁均設有螺旋齒；所述第一凸模的直徑與第一凹模齒頂圓直徑相同；所述V形環壓邊圈的內壁與第一凸模的外壁相匹配。上述方案中，所述斜齒圓柱齒輪成形模具還包括旋轉沖裁模具組件，所述旋轉沖裁模具組件包括第二凸模和第二凹模，所述第二凸模的外壁設有螺旋齒，所述第二凹模與所述第一凹模相同。使用所述的斜齒圓柱齒輪的板料成形模具加工斜齒圓柱齒輪的成形方法，其特征在于，它包括以下兩個主要步驟:板料冷精密成形步驟:I)將待加工金屬板料放入第一凹模和第一凸模之間；2)將V形環壓邊圈壓入所述待加工金屬板料，使變形區形成三向壓力狀態；3)將第一凸模壓入待加工金屬板料中，使反頂板提供反壓力的同時做旋轉運動，直至第一凸模下壓至與第一凹模相距0.lmm-0.5mm，從而實現斜齒圓柱齒輪的板料冷精密成形過程；以及旋轉沖裁步驟:將已經經過板料冷精密成形步驟的金屬板料中的連皮沖裁掉，從而得到斜齒圓柱齒輪。上述方案中，所述旋轉沖裁步驟具體為:I)提供第二凸模和第二凹模；2)將板料冷精密成形步驟中的得到的半成品放入第二凹模和第二凸模之間；3)調整好第二凸模和第二凹模的相對位置，使第二凸模螺旋齒的投影面與第二凹模的螺旋齒處于相哨合狀態；4)將第二凸模以其中心軸線為旋轉軸旋轉Θ角，Θ = arcsin(2b tan@/d),其中b為已成形金屬板料的高度，β為斜齒圓柱齒輪螺旋角，d為斜齒圓柱齒輪分度圓直徑；5)將第二凸模同時做軸向進給運動和旋轉運動壓入待加工金屬板料，直至第二凸模旋轉至與第二凹模的螺旋齒相嚙合，從而實現斜齒圓柱齒輪旋轉沖裁成形過程。上述方案中，所述第二凸模旋轉角速度ω = θν/b，其中V為第二凸模軸向進給速度。本專利技術的有益效果是:該方法將原本應該與第一凹模相匹配的齒輪形第一凸模改成了圓柱形凸模，并且使第一凸模的直徑與第一凹模的齒輪齒頂圓直徑相同，由于第一凸模的端面大于第一凹模的端面面積，形成了一種新的板料精沖與擠壓復合成形的冷精密成形方法。這種方法能夠延長成形過程中的三向靜水應力狀態，在極大程度上改善零件的端面質量，減小了塌角，提高了高亮帶，并且能夠避免鍛造齒輪后期過程中成形力大的問題，提高了斜齒圓柱齒輪的質量，降低了生產成本。【附圖說明】圖1為本專利技術實施例提供的板料冷精密成形模具組件的第一凸模的立體結構示意圖。圖2為本專利技術實施例提供的板料冷精密成形模具組件的第一凹模的立體結構示意圖。圖3為本專利技術實施例提供的板料冷精密成形模具組件的V形環壓邊圈的立體結構示意圖。圖4為本專利技術實施例提供的板料冷精密成形模具組件的反頂板的立體結構示意圖。圖5為本專利技術實施例提供的板料冷精密成形模具組件的立體結構示意圖。圖6為本專利技術實施例提供的旋轉沖裁模具組件的第二凸模的立體結構示意圖。圖7為本專利技術實施例提供的旋轉沖裁模具組件的第二凹模的立體結構示意圖。圖8為本專利技術實施例提供的旋轉沖裁模具組件的立體結構示意圖。圖9為本專利技術實施例提供的經過板料冷精密成形加工后的金屬板料的立體結構示意圖。圖10為本專利技術實施例提供的經過板料冷精密成形加工后的金屬板料截面圖。圖11為本專利技術實施例提供的經過板料冷精密加工后的金屬板料的有限元模擬結果示意圖。圖中:1_第一凸模,2-V形環壓邊圈，3-待加工金屬板料,4-第一凹模,5-反頂板，6-第二凸模，7-已經過板料冷精密成形工藝的金屬板料，8-第二凹模。【具體實施方式】下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的描述，當然下述實施例不應理解為對本專利技術的限制。如圖1至圖8所示，其為本專利技術實施例提供的斜齒圓柱齒輪的板料成形模具。該斜齒圓柱齒輪的板料成形模具包括板料冷精密模具組件與旋轉沖裁模具組件。該板料冷精密模具組件包括第一凸模1、第一凹模4、V形環壓邊圈2、及反頂板5。旋轉沖裁模具組件包括第二凸模6與第二凹模8。第一凸模I為光滑圓柱，V形環壓邊圈2的內壁與第一凸模I的外壁相匹配。第一凹模4的內壁和反頂板5的外壁均設有螺旋齒。第二凸模6的外壁設有螺旋齒，第二凹模8的內壁設有螺旋齒。第二凹模8與第一凹模4相同。第一凸模I的直徑與第一凹模4齒頂圓直徑相同。本專利技術中，板料冷精密成形過程中僅有第一凹模4固定，其它三個零件成形力均單獨可調，并可按預置的程序動作、施壓。使用該斜齒圓柱齒輪的板料成形模具加工斜齒圓柱齒輪的成形方法，其包括以下步驟:板料冷精密成形步驟:I)將待加工金屬板料放入第一凹模4和第一凸模I之間；2)將V形環壓邊圈2壓入所述代加工金屬板料3，使變形區形成三向壓力狀態；3)將第一凸模I壓入待加工金屬板料3中，使反頂板5提供反壓力的同時做旋轉運動，保持第一凸模I和反頂板5的旋轉速率和方向相同,直至第一凸模I與第一凹模4相距0.5mm，從而實現斜齒圓柱齒輪冷精密成形過程，成形過程完成后的金屬板料7的立體圖和截面圖如圖9、10所示；可以理解的是，冷精密成形完成后的第一凸模I與第一凹模4相距的距離值視板料厚度確定；旋轉沖裁步驟:I)提供第二凸模6和第二凹模8 ；2)將冷精密成形過程完成后的金屬板料7放入第二凹模8和第二凸模6之間；3)調整好第二凸模6和第二凹模8的相對位置，使第二凸模6螺旋齒的投影面與第二凹模8的螺旋齒處于相嚙合狀態；4)將第二凸模6以其中心軸線為旋轉軸旋轉Θ角，Θ = arcsin(2b tanP/d),其中b為已成形金屬板料的高度(如圖10所示)，β為斜齒圓柱齒輪螺旋角，d為斜齒圓柱齒輪分度圓直徑；5)將第二凸模6同時做軸向進給運動和旋轉運動壓入待加工金屬板料7，直至第二凸模6旋轉至與第二凹模8的螺旋齒相嚙合，從而實現斜齒圓柱齒輪旋轉沖裁成形過程，即將連皮沖裁掉，得到斜齒圓柱齒輪；其中第二凸模6旋轉角速度ω = θν/b，其中V為第二凸模軸向進給速度。由圖11可以看出，斜齒圓柱齒輪的斷面質量得到明顯改善，塌角得到減小，高亮帶得到提聞。以上所揭示的僅為本專利技術常見的實施例而已，當然不能以此來限定本專利技術之權利范圍，因此依本專利技術申請專利范圍所作的等效變化，仍屬于本專利技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
斜齒圓柱齒輪的板料成形模具，其特征在于，所述斜齒圓柱齒輪成形模具包括板料冷精密成形模具組件，所述板料冷精密成形模具組件包括第一凸模、第一凹模、V形環壓邊圈及反頂板；所述第一凸模為光滑圓柱，所述第一凹模的內壁與反頂板的外壁均設有螺旋齒；所述第一凸模的直徑與第一凹模齒頂圓直徑相同；所述V形環壓邊圈的內壁與第一凸模的外壁相匹配。

【技術特征摘要】
1.斜齒圓柱齒輪的板料成形模具，其特征在于，所述斜齒圓柱齒輪成形模具包括板料冷精密成形模具組件，所述板料冷精密成形模具組件包括第一凸模、第一凹模、V形環壓邊圈及反頂板；所述第一凸模為光滑圓柱，所述第一凹模的內壁與反頂板的外壁均設有螺旋齒；所述第一凸模的直徑與第一凹模齒頂圓直徑相同；所述V形環壓邊圈的內壁與第一凸模的外壁相匹配。2.如權利要求1所述的斜齒圓柱齒輪的板料成形模具，其特征在于，所述斜齒圓柱齒輪成形模具還包括旋轉沖裁模具組件，所述旋轉沖裁模具組件包括第二凸模和第二凹模，所述第二凸模的外壁設有螺旋齒，所述第二凹模與所述第一凹模相同。3.使用如權利要求1所述的斜齒圓柱齒輪的板料成形模具加工斜齒圓柱齒輪的成形方法，其特征在于，它包括以下兩個主要步驟: 板料冷精密成形步驟: 1)將待加工金屬板料放入第一凹模和第一凸模之間； 2)將V形環壓邊圈壓入所述待加工金屬板料，使變形區形成三向壓力狀態； 3)將第一凸模壓入待加工金屬板料中，使反頂板提供反壓力的同時做旋轉運動，直至第一凸模下壓至與...

【專利技術屬性】
技術研發人員：毛華杰，華林，夏文婷，劉艷雄，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42