专利名称:齿轮的齿形无切削成型法的制作方法
本发明是制造齿轮的一种工艺方法。
齿轮现有的成形方法有①将齿轮材料熔炼浇注成齿轮毛坯並切削成形;②将齿轮材料锻成齿轮毛坯切削成形;③将齿轮材料精锻成形。
上述齿轮成形工艺的缺点是①铸造齿轮的疏松、缩孔等缺陷不易克服而导致强度低且加工成品率较低;②铸造齿轮的齿形仍需加工才能满足精度和光洁度的要求;③锻造齿轮仅能获得无齿毛坯，后续的加工工艺和热处理工艺复杂，工艺设备多且昂贵;④精锻齿轮仅适用于小模数齿轮制造且模具因高能冲击其寿命次数较低;⑤能源消耗高;⑥工艺成本高。本发明的目的是简化齿轮制造工艺。降低齿轮制造成本50%左右。节约能源消耗，使齿形无切削成形且具有高强度和较高的精度。
发明内容按下列工序制造无切削的模数大于5的热挤压齿轮。①将齿轮材料(可有偿使用申请号85102309专利选用齿轮材料)铸成齿形毛坯並且除浇冒口;②将毛坯喷砂或抛丸或化学清理表面的残砂;③毛坯经软化热处理(正火或调质或高温回火或退火)后，将内孔和端面加工到工艺尺寸;④将齿轮毛坯在无化无脱炭的炉中加热到800-1350℃保温透烧;⑤按图1所示的设备和操作程序热挤压成形①将铸造齿轮毛坯7置于齿轮成形模6的型腔内(成型模的腔体按齿轮产品精度提高1级设计制造)②将可胀心轴(由1、4、5、8组成)的轴体(由弹簧5连接)置于齿轮毛坯内孔内;③淬火压力机开动;④压力机的外锤头带动齿轮端面的压模下降，将端面压紧;⑤压力机内锤头，带动可胀心轴的上芯轴4下落並和可胀心轴的下芯轴使可胀心轴胀开。使齿轮毛坯的内孔撑大，使高温状态的毛坯金属向型腔的齿沟内充满並挤压成形;⑥喷油冷却使成形的齿轮淬火;⑦淬火压力机的内外锤头上升;⑧可胀心轴在弹簧的作用下收缩;⑨淬火压力机的导轨上升将齿轮托在导轨上，由机械手将齿轮取出;⑩按齿轮材料的标准回火规范达到切削硬度或齿轮心部所要求的硬度;(11)加工齿轮的内孔和端面;(12)齿端面倒角;(13)对齿面按申请号为85102309的专利进行高频电流直接加热淬火(非感应加热)而获得齿形硬化层及所要求的硬化层深度。
对于模数小于5的齿轮可以直接用环形毛坯通过上述热挤压成形工序无切削成形。
注意事项①铸造齿轮的毛坯尺寸按材料的热膨胀系数计算或试验确定，使其加热至800-1350℃时能自由进入齿轮成形模内腔，即加热后的毛坯尺寸应略小于型腔尺寸0.1-0.5毫米;②85102309号专利的主要内容为选用高炭合金钢经调质或超细化予处理后加工齿轮，齿轮成形后用高频率的大电流低电压电源通过环形电极板夹持齿的端面，使高频电流直接通过齿面，靠高频涡流和趋肤效应而获得均匀的齿形加热层深而淬火后获得齿形硬化层;③淬火压力机可选用天津机床厂的淬火压床或国际上相类似的淬火压床结构(其压力按工艺需要订货)，如德国的HK-500或HK-750以及其它结构相似的淬火压床;④可胀心轴的可胀量可按图示结构以金属充满型腔为宜;⑤本发明亦可用其它方法如液压或爆炸力使毛坯在高温下热挤压成形(见图2、图3)。
图1中的件号说明①可胀心轴;②上压模;③内锤头;④可胀心轴的上芯轴;⑤可胀心轴的连接弹簧;⑥齿轮成形模;⑦齿轮毛坯;⑧可胀心轴的下芯轴;⑨压模底座。操作程序为上述。
图2中的件号说明⑩成形模;(11)下压模;(12)齿轮毛坯;(13)内锤头;(14)浮动栓;(15)外锤头压模;;(16)密封圈。
工作程序①齿轮置于成形模内;②外锤头落;③下油路给油顶起浮动栓;④当油充满毛坯内孔后下油路切断此刻内锤头立即下落，向油液施压，通过液压高温的齿轮毛坯热挤压成形。
图3的件号说明(17)成形模;(18)浮动栓;(19)外锤头压模;(20)内锤头;(21)齿轮毛坯;(22)底模;(23)火药连接栓;(24)塑料药瓶;(25)火药。
工作程序①外锤头落，压住高温的齿轮毛坯端面;②内锤头下落，塑料瓶在高温下挥发，火药爆炸，高温齿轮毛坯热挤压成形。
本发明的优点①齿形成形可以无切削;②可以获得无切削的高强度和精度约7-8的齿轮;③可以利用热成形的余热淬火;④节约材料和能源;⑤节约价值昂贵的齿轮加工设备;⑥工艺简化提高齿轮的生产效率;⑦大幅度降低齿轮制造成本;⑧选材得当时，可以无长时间的化学热处理並避免成形后齿轮精度的降低。
本发明的最佳方案如下①选高炭合金钢制成齿轮毛坯;②将端面和内孔加工到工艺尺寸的毛坯于无氧化无脱炭加热设备中加热到1100-1250 C透烧后置于成形模的型腔内;③用淬火压床的外锤头压住齿端面和轮缘(轮辐)，内锤头通过可胀心轴向内孔施压使齿轮的齿形热挤压成形;④喷油淬火，针对具体钢种，选择挤压温度，挤压形变度和温度，使其淬火后含30-50%残余奥氏体为宜;⑤如含炭量为0.9%的Cr2и4A钢热成型后油冷淬火后，残余奥氏体量约30-50%。内孔加工到工艺尺寸加热到150-200C和廉价材料制成的轮辐，轮毂热套装成齿轮(紧配合成一体)。
大量文献表明齿轮硬化层含有30-50%残余奥氏体可以使齿轮具有高耐磨性，高接触疲劳性能和韧性，该工艺可以使齿轮制造工艺进一步简化，成本进一步降低。
权利要求
1.齿轮的齿形无切削成形法其特征是在压力机下用可胀心轴热压成形。齿轮毛坯2被无氧化加热到成形温度800-1300℃后，压力机的上压模4压住毛坯端面，内锤头5通过上芯轴6和下芯轴8使可胀心轴的轴体3撑开，其圆柱面挤压高温金属毛坯，使其热挤压成形。
2.权利要求
1所涉的毛坯2，其特征是当齿轮模数M≤5时，毛坯是圆环，当模数M＞5时，毛坯是铸造齿轮。
专利摘要
本发明为简化齿轮制造工艺。节省材料和能源消耗。简化和缩短热处理工艺时间，使齿轮制造周期大为缩短。使齿轮制造成本降低50％以上并获得高精度的高强度的齿轮。
文档编号B23P15/14GK86102150SQ86102150
公开日1987年10月28日 申请日期1986年3月27日
发明者李冬贵 申请人:李冬贵导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan