专利名称：汽车变速器同步器齿环精冲和拉深复合成形工艺及模具的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车变速器同步器齿环冲压成形这一加工领域，具体涉及一种精冲和拉深模具及使用其完成汽车变速器同步器齿环的精冲和拉深复合成形。
背景技术：
精冲是一种先进的精密加工工艺，它能在一次冲裁过程中获得比普通冲裁尺寸精度更高、断面更光洁的零件，具有高效、低耗、优质等特点。将精冲与挤压、拉深、弯曲等其他工艺复合成形，可充分发挥精冲的优点，同时减少工序数目、工件装夹次数和设备数量，提高生产效率和产品质量。目前中小型汽车变速器同步器齿环多采用铜合金管材切削加工或精锻成形，少数情况也有采用铜合金压铸成形，而重型汽车变速器同步器齿环采用合金结构钢先经过锻造，再经过切削加工而得到，为了提高使用寿命，有的还需进行内表面喷钥处理或附着摩擦材料。上述制造工艺复杂，生产效率低，生产周期长，材料利用率很低，耗材多，成本高。粉末冶金基体齿环则由粉末冶金烧结而成，再进行切削加工，并附着摩擦材料。该方法工序长、效率低，且使用粉末冶金工艺制作的大直径齿环存在强度不足的技术难题。
发明内容
本发明提出一种汽车变速器同步器齿环精冲和拉深复合成形工艺及模具，旨在保证产品质量的同时，克服汽车同步器齿环耗材多、成本高、材料利用率低及生产效率低等缺点。本发明具有广阔的应用前景。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种汽车变速器同步 器齿环精冲和拉深复合成形工艺，包括对圆板形金属毛坯进行一次拉伸得到拉伸件的加工过程，以及对拉伸件进行精冲和拉深复合成形的过程，其特征在于包括以下步骤:I)将圆板形金属毛坯进行一次拉深，所得到的一次拉伸件作为下一步精冲和拉深复合成形的毛坯件；2)调整好精冲和拉深复合模具的相对位置；所述的精冲和拉深复合模具包括拉深凸模、凸凹模、拉深反压板、精冲凹模、V型环压边圈及精冲反压板；拉深反压板和拉深凸模均为圆柱形；凸凹模和精冲反压板均为圆筒形，凸凹模和精冲反压板的筒形外壁设有多段均匀间隔的外壁齿形段；精冲凹模和V型环压边圈均为圆盘形，精冲凹模和V型环压边圈的内壁设有多段均匀间隔的内壁齿形段；凸凹模的外壁齿形段与与V型环压边圈的内壁齿形段一一对应且相互匹配；精冲凹模的内壁齿形段与精冲反压板的内壁齿形段一一对应且相互匹配；3)将经过一次拉深的毛坯件放入精冲和拉深复合模具之间，并准确定位；4)将V型环压边圈压入毛坯件，使毛坯件变形区形成三向压应力状态；5) V型环压边圈提供压边力、精冲反压板提供反压力、拉深反压板提供反顶力，同时，凸凹模向下运动，直至凸凹模下表面与精冲凹模上表面处于同一个平面为止，从而实现汽车变速器同步器齿环的精冲、拉深成形；得到环形坯料和位于环形坯料中的成形件，成形件的外周具有齿形；6)用精冲反压板将上述成形件顶出精冲凹模型腔，从而完成整个精冲和拉深复合工艺。该成形件将用于同步器齿环后续成形工艺。按上述技术方案，步骤2)调整相对位置时，必须使凸凹模的外壁齿形段与与V型环压边圈的内壁齿形段一一对应且相互匹配；精冲凹模的内壁齿形段与精冲反压板的内壁齿形段一一对应且相互匹配，以用于加工汽车变速器同步器齿环外壁上的齿形。一种精冲和拉深复合模具，其特征在于:包括拉深凸模、凸凹模、拉深反压板、精冲凹模、V型环压边圈及精冲反压板；拉深反压板和拉深凸模均为圆柱形；凸凹模和精冲反压板均为圆筒形，凸凹模和精冲反压板的筒形外壁设有多段均匀间隔的外壁齿形段；精冲凹模和V型环压边圈均为圆盘形，精冲凹模和V型环压边圈的内壁设有多段均匀间隔的内壁齿形段；凸凹模的外壁齿形段与与V型环压边圈的内壁齿形段一一对应且相互匹配；精冲凹模的内壁齿形段与精冲反压板的内壁齿形段一一对应且相互匹配。按上述技术方案，装配时，所述拉深反压板从凸凹模中往上伸出，所述凸凹模从V型环压边圈中往上伸出；所述拉深凸模从精冲反压板中往下伸出，所述精冲反压板从精冲凹模中往下伸出。本发明的有益效果是:针对汽车变速器同步器齿环现有技术存在的不足，采用合金钢金属材料，在使用一次拉深模具完成一次拉深成形的基础上，通过本发明的核心-精冲和拉深复合工艺及其模具完成汽车变速器同步器齿环精冲、拉深工序，相比于现有技术的切削加工或精锻成形，减少工序数目和模具数量、提高零件质量和生产效率，同时由于不用切削加工，无需附着摩擦材料，材料利用率高，节约了贵重金属；同时由于加工工艺简单，还能节约工装夹具的多次使用，降低生产成本。
下面结合附图和各实施例对本发明作进一步详细说明。图1为本发明实施例提供的精冲和拉深模具的立体结构示意图。图2为本发明实施例提供的精冲和拉深模具的拉深凸模7的立体结构示意图。图3为本发明实施例提供的精冲和拉深模具的凸凹模2的立体结构示意图。图4为本发明实施例提供的精冲和拉深模具的拉深反压板I的立体结构示意图。图5为本发明实施例提供的精冲和拉深模具的精冲凹模5的立体结构示意图。图6为本发明实施例提供的精冲和拉深模具的V型压边圈3的立体结构示意图。图7为本发明实施例提供的精冲和拉深模具的精冲反压板6的立体结构示意图。图8至图9为使用一次拉深模具完成汽车变速器同步器齿环一次拉深加工过程示意图。其中:图8为一次拉深模具闭合且未开始一次拉伸加工时刻示意图。图9为一次拉深模具在一次拉深结束阶段得到毛坯件4.2的示意图。图10至图14为使用精 冲和拉深模具完成汽车变速器同步器齿环精冲和拉深复合工艺过程示意图。其中:图10为精冲和拉深模具闭合阶段示意图。图11为V型环压边圈和精冲反压板压紧材料阶段示意图。图12为材料在完全压紧的条件下开始精冲和拉深阶段示意图。图13为精冲和拉深结束阶段示意图。图14为精冲反压板顶出成形件阶段示意图。图中:1_拉深反压板,2-凸凹模,3-V型环压边圈,4- 料,4.1-圆板形金属毛还，4.2-毛坯件，4.3-成形件，5-精冲凹模，6-精冲反压板，7-拉深凸模，8-凸模、9-反压板、10-上压边圈、11-下压边圈。
具体实施例方式下面结合附图和实施案例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。如图1至图7所示，其为本发明实施例提供的精冲和拉深复合模具，其包括拉深凸模7、凸凹模2、拉深反压板1、精冲凹模5、V型环压边圈3及精冲反压板6。拉深反压板I和拉深凸模7均为圆柱形；凸凹模2和精冲反压板6均为圆筒形，凸凹模2和精冲反压板6的筒形外壁设有三段(也 可以为多段)均匀间隔的外壁齿形段；精冲凹模5和V型环压边圈3均为圆盘形，精冲凹模5和V型环压边圈3的内壁设有三段(也可以为多段)均匀间隔的内壁齿形段；凸凹模2的外壁齿形段与与V型环压边圈3的内壁齿形段一一对应且相互匹配；精冲凹模5的内壁齿形段与精冲反压板6的内壁齿形段一一对应且相互匹配，用于加工汽车变速器同步器齿环外壁上的齿形。使用装配时如图1所示，坯料4上由内之外分别套置拉深反压板1、凸凹模2、V型环压边圈，坯料4下由内之外分别套置拉深凸模7、精冲反压板6、精冲凹模5。所述拉深反压板I从凸凹模2中往上伸出，所述凸凹模2从V型环压边圈3中往上伸出；所述拉深凸模7从精冲反压板6中往下伸出，所述精冲反压板6从精冲凹模5中往下伸出。本发明中，拉深凸模7、精冲凹模3固定，凸凹模2、V型环压边圈3及精冲反压板6的成形力均单独可调，并可按预置的程序动作、施压。如图8-14所示，本发明的汽车变速器同步器齿环精冲和拉深复合成形工艺包括使用一次拉深模具进行一次拉伸的过程，以及使用上述精冲和拉深复合模具完成拉深和精冲复合成形的过程，具体包括以下步骤:I)如图8和9所示，在一次拉深模具上将圆板形金属毛坯4.1进行一次拉深，所得到的拉伸件作为下一步精冲和拉深复合成形的毛坯件4.2 ;所述的一次拉深模具包括凸模8、反压板9、上压边圈10、下压边圈11。图8中，一次拉深模具的上压边圈10、下压边圈11闭合将圆板形金属毛坯4.1压在中间，凸模8底面与圆板形金属毛坯4.1上表面接触预备进行一次拉伸加工，反压板9顶面距离圆板形金属毛坯4.1下表面为设定拉伸距离；反压板9提供反顶力，上压边圈10、下压边圈11提供压边力的同时将凸模8下移设定拉伸距离进行拉伸加工，在一次拉深结束阶段得到毛坯件4.2的示意图如图9所示。2)按图1的装配图调整好拉深凸模7、凸凹模2、拉深反压板1、精冲凹模5、V型环压边圈3及精冲反压板6的相对位置；且使凸凹模2的外壁齿形段与与V型环压边圈3的内壁齿形段一一对应且相互匹配；精冲凹模5的内壁齿形段与精冲反压板6的内壁齿形段一一对应且相互匹配；3)如图10，将经过步骤I)一次拉深的毛坯件4.2放入精冲和拉深复合模具之间，并准确定位闭合模具；4)如图11，向下压紧V型环压边3，将V型环压边3压入经过一次拉深的毛坯件
4.2，使凸凹模2和精冲凹模5径向方向间隙(即常规凸、凹模间隙)处的变形区形成三向压应力状态，即径向、周向和厚向这三个方向的应力为压应力；5)如图12，在V型环压边圈3提供压边力、精冲反压板6提供反压力、拉深反压板I提供反顶力的同时，凸凹模2向下运动进行精冲和拉深复合成形，直至凸凹模2下表面与精冲凹模5上表面处于同一个平面为止，如图13所示，得到环形坯料4和位于环形坯料4中的已经分离的成形件4.3，成形件4.3的外周具有齿形；6)如图14，用精冲反压板6将成形件4.3顶出精冲凹模5型腔，从而完成整个精冲和拉深复合成形工艺。该成形件4.3将用于汽车变速器同步器齿环后续成形工艺。以上所揭示的仅为本发明常见的实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利 范围所作的等效变化，仍属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种汽车变速器同步器齿环精冲和拉深复合成形工艺，包括对圆板形金属毛坯进行一次拉伸得到拉伸件的加工过程，以及对拉伸件进行精冲和拉深复合成形的过程，其特征在于包括以下步骤: 1)将圆板形金属毛坯进行一次拉深，所得到的一次拉伸件作为下一步精冲和拉深复合成形的毛坯件； 2)调整好精冲和拉深复合模具的相对位置；所述的精冲和拉深复合模具包括拉深凸模、凸凹模、拉深反压板、精冲凹模、V型环压边圈及精冲反压板；拉深反压板和拉深凸模均为圆柱形；凸凹模和精冲反压板均为圆筒形，凸凹模和精冲反压板的筒形外壁设有多段均匀间隔的外壁齿形段；精冲凹模和V型环压边圈均为圆盘形，精冲凹模和V型环压边圈的内壁设有多段均匀间隔的内壁齿形段；凸凹模的外壁齿形段与与V型环压边圈的内壁齿形段一一对应且相互匹配；精冲凹模的内壁齿形段与精冲反压板的内壁齿形段一一对应且相互匹配； 3)将经过一次拉深的毛坯件放入精冲和拉深复合模具之间，并准确定位； 4)将V型环压边圈压入毛坯件，使毛坯件变形区形成三向压应力状态； 5)V型环压边圈提供压边力、精冲反压板提供反压力、拉深反压板提供反顶力，同时，凸凹模向下运动，直至凸凹模下表面与精冲凹模上表面处于同一个平面为止，从而实现汽车变速器同步器齿环的精冲 、拉深成形；得到环形坯料和位于环形坯料中的成形件，成形件的外周具有齿形； 6)用精冲反压板将上述成形件顶出精冲凹模型腔，从而完成整个精冲和拉深复合工艺。该成形件将用于同步器齿环后续成形工艺。
2.根据权利要求1所述的成形工艺，其特征在于:步骤2)调整相对位置时，必须使凸凹模的外壁齿形段与与V型环压边圈的内壁齿形段一一对应且相互匹配；精冲凹模的内壁齿形段与精冲反压板的内壁齿形段一一对应且相互匹配，以用于加工汽车变速器同步器齿环外壁上的齿形。
3.一种精冲和拉深复合模具，其特征在于:包括拉深凸模、凸凹模、拉深反压板、精冲凹模、V型环压边圈及精冲反压板；拉深反压板和拉深凸模均为圆柱形；凸凹模和精冲反压板均为圆筒形，凸凹模和精冲反压板的筒形外壁设有多段均匀间隔的外壁齿形段；精冲凹模和V型环压边圈均为圆盘形，精冲凹模和V型环压边圈的内壁设有多段均匀间隔的内壁齿形段；凸凹模的外壁齿形段与与V型环压边圈的内壁齿形段一一对应且相互匹配；精冲凹模的内壁齿形段与精冲反压板的内壁齿形段一一对应且相互匹配。
4.根据权利要求3所述的精冲和拉深复合模具，其特征在于:装配时，所述拉深反压板从凸凹模中往上伸出，所述凸凹模从V型环压边圈中往上伸出；所述拉深凸模从精冲反压板中往下伸出，所述精冲反压板从精冲凹模中往下伸出。
全文摘要
本发明涉及一种汽车变速器同步器齿环精冲和拉深复合成形工艺，包括对圆板形金属毛坯进行一次拉伸得到拉伸件的加工过程，以及对拉伸件进行精冲和拉深复合成形的过程，在使用一次拉深模具完成一次拉深成形的基础上，通过精冲和拉深复合工艺及其模具完成汽车变速器同步器齿环精冲、拉深工序，相比于现有技术的切削加工或精锻成形，减少工序数目和模具数量、提高零件质量和生产效率，同时由于不用切削加工，无需附着摩擦材料，材料利用率高，节约了贵重金属；同时由于加工工艺简单，还能节约工装夹具的多次使用，降低生产成本。
文档编号B21D22/00GK103212635SQ20131013438
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月17日 优先权日2013年4月17日
发明者宋燕利, 华林, 张梅 申请人:武汉理工大学