专利名称:锻压工艺的制作方法
本发明为一种制造牙嵌联轴件的精锻工艺。这种用于换档的零件具有带根凹齿的短齿圈，这些齿的径向内面靠在一公共圆柱面上，其齿根位于一公共底面上。加工时，首先将齿制出平行的齿腹，然后再进行最终精压。
在德国专利展出说明书DEAL 3134857中，已有制造这种带有凸齿或凹窝的传动联轴件的方法。根据该说明书的介绍，凸齿在初锻过程中基本成形，其顶部表面，至少沿着与两啮合表面相交的公共边，留有加工余量。随后的精压行程使啮合表面获得所需的倾斜度。精压时，可以把凸齿撑在与其啮合表面正交的锻模表面之间。
另外还有一种已知的方法(见德国专利展出说明书German Aus-legeschrift 2040413号)，用来制造具有凹根齿的楔形牙嵌轮，该方法通过粗锻制出具有平行齿侧的齿，然后把齿镦粗，使之形成屋顶坡形状。在此例中，采用了一种专用倾斜装置，使可径向移动的冲头伸到齿间空隙中，从而得到所需的齿腹倾斜形状。
这些已知的锻造方法，在用来制造传动用的短齿牙嵌联轴件时受到限制，至少当精度要求高，和牙嵌联轴件很小时不便应用。构成啮合表面的齿侧是通过镦粗顶部的多余材料而自由成形的，因此，啮合表面的形状精度就不可能依人们的意志而提高。
鉴于上述问题，本发明的目的就是使这些已知的加工方法能不受限制地应用于上述牙嵌联轴件的制造过程，从而提高啮合表面的成形精度。
本发明的目的，是通过下列工艺步骤实现的，即工步(a)“初步锻造”，和工步(b)，“冷态精压”，这两个工步构成权利要求
1的特征部分。工步(a)可以是冷锻或热锻，也可以是等效的压锻。
工步(b)为一次或多次精压行程，它可分为三个阶段。正是在这一方面，显出本发明与前述已有技术的根本区别。
在其第一阶段(aa)中，首先对在齿长方向留有余量的齿的头部进行初镦。在此过程中，直的齿侧腹面，亦即相对于各齿共有的圆柱面沿径向平面延伸的齿侧面，基本不受触动。材料受到压缩，在随后的精压的第二阶段(bb)中，这一压缩使齿被冷态压实，特别是在由下底面支持的齿根区域。齿根部位的这种冷态压实不仅对齿根圆角部分的形状精度十分重要，它的特殊作用还在于，在随后的阶段(cc)，即对齿形的最后镦击工序中，齿侧表面的倾斜度也受到它的精确控制，而齿侧表面即实际的啮合表面。根据齿的长度、齿侧表面的凹进及形状精度等条件，可以适当地采用锻模支撑齿侧表面。在成形过程的第三阶段中，作为短齿特点的齿顶部的屋顶坡面形状也同时得以完成，借此使齿侧表面得到最终的倾斜度。
从原理上讲，使用一个所谓的“以前的”锻模，在一个精压行程之内完成如权利要求
1中特征b所述的三个成形阶段，是可能做到的。但是，用两次精压行程，一次完成成形阶段(aa)和(bb)，再一次完成最后成形阶段(cc)，这样更为有利。
经验表明，由这样的工艺方法制得的牙嵌联轴件，其短齿圈能够满足汽车构造中传动的所有要求。
在本发明的实施中，很重要的一点是，制造过程中，半成品上的齿顶应超出作为圆柱面上界的上平面，至少其齿顶的一部分多余材料应从该平面伸出，并且，在最后的镦粗工序中，成形的齿顶应与该平面齐平，或低于该平面。
在镦粗过程中，齿顶的变形应控制在这样的程度，使得在最终的镦粗过程结束时，半成品上成形的齿被从圆柱面上剪开，剪断部位在定形齿的齿顶与上平面之间。不难想象，被剪开的材料向着齿与齿之间的空隙变形，从而形成齿侧表面的倾斜度;各齿所共有的圆柱面既为各齿提供了有效的支撑，又不妨碍各齿的成形过程，并且可以在齿宽最大的部分与各齿分开。
下面参照附图，介绍牙嵌联轴件的制造过程。
图1表示了牙嵌联轴件轴向剖视图的一半。
图2为牙嵌联轴件一部分的侧视立体图，并表示了齿的各个成形阶段;
图3为齿成形的三个不同阶段示意图。
图1所示的带中心孔2的牙嵌联轴件1选自多种可能的形式，如图中打阴影线的剖面部分所示，圆环体3上有上部平面4和下部平面5，两平面之间为圆柱面6。短齿圈上的各个齿7与此圆柱面6相附连。该短齿圈是由沿着牙嵌联轴件1的圆周均布的四个弓形体8组成，每个弓形体8上有五个齿。
图2所示为这样一个弓形体8的一部分，其上有一个已制成的齿7，另外还画出了两个表示加工过程中间状态的齿。右侧一个标有(aa)记号的齿，是经过热锻工序制出的半成品齿形。这个齿的齿侧表面9相对于弓形体8沿着径向平面延展，其齿顶10的形状为屋顶坡形，并且略高于弓形体8的上部表面4。左侧一个标有记号(cc)的齿7是已经制成的齿形，不过其齿侧表面9，亦即其啮合表面的倾斜度在绘制时有很大夸张。这个齿的齿高比右侧的(aa)阶段的齿明显地短;这是两次镦粗的结果，一次是从(aa)的粗锻形状镦成图3中的(bb)的中间形状，第二次则镦出最终齿形(cc)。所说的后两个形状(bb)和(cc)最好由连续的两次精压行程得到。从图2中可见，完成后的齿7的齿顶尖部与平面4大致齐平。不过，这个几何关系并不是本质的特点。在其它形式的牙嵌联轴件中，齿顶既可略微高出上部平面4，也可以比该平面略低。
图2上中间的齿形是把两个齿迭画在一起的，其中实线所表示的是已完成的齿7，虚线所表示的是与右侧(aa)齿相同的锻出来的半成品齿形。中间的这个齿形示意用来表示从起始的锻压工序到最终的精压定形这一个过程中齿的变形程度。这一变形度还可以从图3中更清楚地看到。圆柱形表面6在图3示平面上的正投影，以上下两条虚线表示。在此图中，对于从预锻成形的齿形(aa)到初步精压的齿形(bb)的变形量，以及从(bb)再到最终精压成形的齿(cc)的变形量，也都夸张地画出，以显示其程度。上述的后两个加工步骤，由一次或两次精压行程在精压过程中完成。在初步镦粗过程中，亦即在成形阶段(bb)，最根本的一点，是齿根部的拐角处12的周围区域11得到冷态压实。这种冷态压实作用对齿侧表面9的定形有本质的影响。当齿7最后精压成形时，其侧表面9，亦即齿的啮合表面，形成精确的表面，并以予定的角度向上延伸，以加宽齿顶部。
在成形阶段(bb)的精压过程中，借助一套已知的锻模(图中未示出)，就有可能在把齿从状态(aa)初步镦粗到状态(bb)时，在齿根部先制出圆角部分12。这样使齿侧表面9在成形阶段(bb)即出现难以觉察的倾斜度。只是在最终的镦粗成形阶段(cc)，齿侧表面9才得到预期的倾斜度。在图3上，左侧的成形阶段(aa)与右侧的成形阶段(cc)之间的对比，表示出了圆柱形表面6上加阴影线的剪切区域13。这一区域的材料出现转移，结果使成形后齿顶加宽。图2和图3中所示的齿形主要是示意性的。实际上，齿的边缘，尤其是处于中间状态(aa)和(bb)的齿形的边缘，是略呈弧形的，并且，最后成形的齿形(cc)，其齿侧表面的倾斜度显然要小得多。第一道精压步骤(成形阶段bb)完成后，齿侧表面可能在靠齿顶的部分略向外凸，而靠下的部分则略向里凹，成为图3中虚线所示的形状。
权利要求
1.制造牙嵌联轴件的精密锻造工艺，这种用于传动换挡的零件具有带根凹齿的短齿圈，齿的径向内面位于一公共圆柱面上，其齿根则坐于下底面上；制造时，首先将这些齿加工出平行的齿侧表面，然后对之进行最后镦粗；此工艺以下列加工步骤为其特点a)通过初步锻造制出半成品，半成品短齿圈上的齿(7)的尺寸留有余量，比最后完成的齿的齿顶(10)要高；b)对冷态的半成品进行一次或多次后续的精加工，其方式为aa)首先对齿顶部(10)进行初步镦击，镦击时齿的径向外侧表面由锻模的侧壁面支撑；bb)与初步镦击同时，或利用进一步的精压行程，齿侧表面(9)向下底面(5)倾倒，使齿(7)的根部区域受到冷态压实；cc)在最后镦粗过程中，使齿顶部获得屋顶坡的形状，同时使齿侧表面获得与其凹根相应的倾斜度。
2.如权利要求
1所述的方法，其特征在于，作为圆柱形表面(6)上界的上平面(4)与齿的顶部高度基本相当，半成品齿顶部至少有一部分多余的材料突出于该上平面之上，而在最终的镦击过程中，使最后定型的齿(7)的齿顶与该上平面(4)齐平，或略低于该平面。
3.如权利要求
2所述的方法，其特征在于，在齿顶部受镦击的过程中，在最终镦击时刻，在半成品阶段形成的齿被从圆柱表面(6)上剪开，其部位(13)位于最后定形的齿顶与上平面(4)之间。
专利摘要
精密锻造牙嵌联轴件的工艺，这种传动用的零件有凹根齿形的短齿圈，这些齿的径向内侧靠在一公共圆柱面上，齿根则位于公共基面上。此方法由下述步骤组成(a)初步锻造，(b)冷态精压。据此，首先将齿加工出平行的齿侧，然后对之进行最后精压，从而可以使齿侧啮合表面精确成型。
文档编号B21K1/28GK85106167SQ85106167
公开日1987年3月4日 申请日期1985年8月15日
发明者泊劳克·彼得, 施米德·安顿, 塞德米尔·安德里斯, 陶沙克·乔格 申请人:格拉夫·布吕谢·冯·瓦尔施达特两合公司巴伐利亚轻金属工厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan