伞齿轮锻件图设计

发布于：2017-03-08 11:36:11

伞齿轮锻件图设计伞齿轮锻件图应符合金属成形规律，能起到合理精化齿轮毛坯作用，即保证齿形充填良好，精度高，齿面不再机械加工等，因此齿轮锻件图齿形部分的几何尺寸与零件致，并在不影响使用的前提下进行成形所需工艺参数设计。

锻件图没有设计飞边，这与闭式成形思路一致。分模面选在分度圆的某个位置，实际情况有可能在此产生飞边，这是不希望出现的，但可以通过对合模力的调整来克服这一缺陷。在保证有效齿长的前提下，齿轮的大端留有冷锻成形工艺自然形成的过渡圆角，目的在于降低成形力以及弹性变形，减少因弹性变形带来的模具工艺参数调整。

其次是避免过分追求零件净形而造成的模具设计不合理和模具过早失效。其三是不需要十分精确的坯料设计，为批量生产奠定了基础。其四是可以保证材料在闭合模腔里有足够的流动空间，对材料充满整个齿长方向非常有利。

伞齿轮锻件图除了齿形严格按照零件参数设计外，其他结构则需要根据工艺要求以及结合JB/T4201_19865直齿锥齿轮精锻件技术条件6和ZBJ/T32008_19895直齿锥齿轮精锻件结构设计规范6这2个标准进行设计。在条件允许的情况下，齿形上的交角棱边尽量设计得大一些，一般按照上述标准规定取圆角半径不小于0.7mm.

由于齿顶在齿轮工作时不发生任何接触，齿顶圆与齿面渐开线相交处取过渡圆角R0.81mm.同时在伞齿轮锻坯的小端设计了1个凹坑，使材料容易充满齿轮小端。考虑到最终成形在齿轮大端，在此要留有余量以调节多余材料，此时锻件需留的余量是设计的关键。

通用模架设计本工艺采用所示通用模架，模架上、下模座的同轴度完全由模具制造精度和装配精度保证。为了保证模架的导向精度和装配后的位置精度，在模架设计上采取了以下措施：

1）为了提高导向性，该通用模架采用滑动导向四导柱模架，同时为了保证导柱、导套安装的稳定性，导柱和导套分别用保持套固定在上、下模板上，其固定长度应不小于导柱直径的1.52.0倍，油槽设置在导柱上，便于成形过程中维护和清洁处理。

2）上、下模座之间的配合精度采用H7/g6滑动配合。

3）模架装配时为了保证上、下模架的同轴度，设计了专用的装配芯轴，芯轴与上、下模座的配合间隙为0.010.03mm，同时装配芯轴的2段配合面采用一次装夹磨削工艺，同轴度较高。

齿形凹模设计伞齿轮闭式复合成形模具设计的关键在于齿形凹模设计，模具尺寸精度应包含成形过程中伞齿轮各部位的回弹变形量。以零件基本参数为依据，结合前面制定的伞齿轮精锻坯图，同时考虑闭式成形工艺特点，合理设计了部分齿形凹模参数。

齿形凹模为了得到齿形良好的齿轮坯件，也为了避免齿形凹模存在过多的转角，造成模具工作时产生应力集中，影响模具使用寿命，把齿形凹模的齿形一直沿着齿宽方向延长到它的上平面。模具各使用面的相交处在不影响零件性能和使用的条件下，均要求圆滑过渡，且过渡圆角半径尽量取大值，以提高模具使用寿命。

闭式成形下模设计闭式成形下模由凹模、凹模套、顶杆、弹簧、下垫块、弹簧座、下垫板、支承块等零件组成。在这些零件的设计中，弹簧的选择尤为重要。由于弹簧在整个材料变形中要将下模与齿形凹模紧紧压在一起，使下模与齿形凹模在整个材料成形过程中不分开，否则，就会在下模与齿形凹模之间形成飞边，这是该工艺的关键。

闭式模具工作过程伞齿轮闭式成形模具。其工作过程为：液压机带着齿形凹模下行，与下模接触后，由于弹簧的作用，将下模与齿形凹模紧紧压在一起形成一个封闭型腔。当上冲头接触坯料后，坯料在封闭模腔中开始产生变形，同时下冲头也对坯料施加作用力。

随着进给量的增加，坯料被逐步挤入齿形凹模齿槽中，直至完成整个模腔的充填。

闭式复合成形金属变形分析所示为金属坯料在封闭模具型腔中的几个变形阶段，变形过程大致经历了自由镦粗变形到部分有约束连续挤压镦粗变形，金属坯料充填齿部型腔的径向挤压变形以及反向挤压等几个变形阶段。

1）自由镦粗变形。当凹模下行到与坯料接触后，由于坯料直径小于下凹模直径，封闭模具型腔内的坯料尚未挤入齿形凹模的齿槽中，此时坯料首先发生镦粗变形，下凹模内的金属变形为闭式镦粗，齿形凹模型腔内的金属为自由镦粗，此变形阶段进行到坯料充满下凹模和开始挤入齿槽时为止。

2）径向挤压变形。随着齿形凹模继续下行，下冲头开始将金属坯料从下凹模中挤入齿形凹模。由于坯料与下冲头内壁的摩擦作用使模腔闭合，挤入模腔内的材料只能沿着径向流入齿槽中，即为径向挤压变形，此变形阶段一直进行到封闭模具型腔不能再保持封闭状态为止。

3）镦挤变形。随着径向挤压过程的进行，坯料与下凹模的摩擦力越来越小，与此同时，挤入齿形凹模内的坯料越来越多，对下凹模产生的作用力越来越大，一旦向下的作用力大于向上的摩擦力和弹簧的作用力时，下凹模便会与齿形凹模分离，使原来封闭的模具型腔不能继续保持封闭状态，此时，挤入材料不再流向齿槽，而是堆积在模腔的大端，这就是所说的镦挤变形，此变形阶段进行到下凹模与支承块接触为止。

4）反向挤压变形。上述镦挤变形结束后，凹模仍继续下行，迫使模腔内的材料完全充满齿槽，多余材料则从大端齿槽反挤出来，此时即产生反向挤压变形，一直到上、下模靠死为止。

从上述分析可知，伞齿轮闭式复合成形的变形过程主要是由径向挤压、镦挤变形和反向挤压3个阶段组成。在径向挤压过程中，由于有效地利用了坯料和下凹模之间的摩擦作用，使模腔处于闭合状态，阻止了材料过早流向模口，强制变形材料只能径向挤压流入齿槽。随后镦挤变形阶段为反挤创造了条件，作为一个过渡变形阶段，在最后的反向挤压时，首先是以较大的挤压比将材料挤向齿槽深处，当材料完全充满模腔齿槽后，多余材料从齿槽大端流出。综上所述，以闭式复合成形方法成形伞齿轮时，材料在模腔内的流动是合理的，不但能保证锻件尺寸精度，还有利于提高模具寿命，降低锥齿轮成形所需要的变形力。

结束语

1）选择合适的弹簧，保证坯料在模具型腔中变形时齿形凹模与下凹模不被分开是实现锥齿轮闭式复合成形的重要条件。

2）选择合理的闭式成形工艺参数、齿形电极修正、后续加工工装是该工艺技术的关键。

3）与现行加工工艺相比，闭式复合成形工艺缩短了加工工序，减少机加工量约70%.

4）加工的齿轮精度完全能达到8级，并且表面粗糙度值较小。

5）与传统机械加工工艺相比可以降低成本30%左右。

关键词：伞齿轮

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