小齿轮件的成形工艺及模具设计

作者:士达齿轮有限责任发布时间:2019-10-17 10:34

小齿轮件的成形工艺及模具设计
针对小齿轮件(既有齿轮又有花键的小齿轮件)的花键和齿轮成形问题进行工艺分析。为了节约成本和使成形顺利进行,采用冷挤压工艺方案,并进行花键正挤和齿轮反挤的挤压组合模具设计。研究表明,小齿轮件采用冷挤压工艺方案是可行的,模具设计合理,可以获得准确的花键、齿轮齿形和较好的表面质量,节约材料,缩短辅助时间,降低生产成本。
1引言
冷挤压技术是一种高精低耗的先进生产工艺技术,是零件成形加工的主要方法之一。而齿轮和花键形状复杂,尺寸精度、表面质量及综合机械性能等要求均很高,而且常温下金属的变形能力低、流动性差,这些原因导致锻造载荷陡增、齿形型腔角隅充填能力锐减,模具处于极限加工状态,带来易磨损、弹性变形严重、寿命低等弊病。如果采用流线型的挤压过渡型腔,能改善金属流动的均匀性,降低成形压力,提高齿轮和花键挤压成形的精度。
2工艺分析
2.1成形工艺设计
图1为小齿轮件的零件图,材料为40Cr,零件一端为齿轮,另一端为花键。齿轮参数为:齿数Z=8,模数m=1.5,齿形为渐开线,压力角口=20°,齿顶圆直径da=13ram,齿根圆直径df=11 mm,精度等级为IT6~IT7。
根据对零件的分析得出小齿轮件的成形工艺方案为:精剪下料一挤压小端一正挤花键-镦粗一反挤齿轮、齿轮孔成形一挤台阶一齿轮部分精整成形,如图2所示。
2.2坯料形状和尺寸的确定
坯料形状和尺寸对冷挤压件的充填性能和模具寿命影响很大。根据小齿轮件的形状特点,同时为了便于送料以及有利于坯料的定位,故选用圆柱形坯料。毛坯的体积是根据变形前后的体积不变定律计算,经计算确定毛坯直径为12 mm,长度为27mm。
2.3坯料的软化处理
小齿轮件的材料为40Cr,其供应状态强度高、变形抗力大、塑性较差且有加工硬化存在。加工前要对坯料进行充分的软化处理,降低变形抗力,提高塑性,以满足冷挤压成形工艺。退火处理过程如图3所示。经退火处理后,材料硬度达到150~163HBS。