双螺旋齿轮的锻造成形模具及制造方法与流程

本发明涉及一种成形模具，尤其是涉及一种双螺旋齿轮的锻造成形模具及制造方法。

背景技术：

双螺旋齿轮是指圆柱齿轮，圆柱齿轮有直齿和斜齿之分，圆柱斜齿轮也称螺旋齿轮(有螺旋角β)。当一个齿轮的两端设置有相同或不同旋向的斜齿就是双螺旋齿轮，俗称人字齿轮。双螺旋齿轮有两种形式:一种是在一个毛坯上加工成人字齿轮，一种是两个不同不同旋向的齿轮组合成人字齿轮，前者为大型齿轮，后者一般是较小的齿轮。

圆柱齿轮类零件的常规制造方法一般为：下料，热锻，正火，机械加工，热处理，精加工成为成品零件。其中在机械加工中把大量的金属材料经刀具的切削成为铁屑，浪费了大量的钢材材料，同时由于使用各种机床和刀具的加工，使得加工的周期变长，占用了大量的加工时间，消耗了大量的电量，且抗弯强度不够好。

近些年来汽车驱动桥用螺旋锥齿轮开始采用精锻近净成形工艺，借助于模具在压力机上通过热锻成形将螺旋齿轮轮齿形加工出来，然后以齿为基准，加工安装孔和安装面。这种精锻工艺克服了现有的切削加工所造成的材料利用率低、生产效率低以及切断了金属纤维流线而造成的弯曲强度降低等缺点，符合高效、精密、绿色清洁的21世纪先进制造技术的发展趋势，是螺旋锥齿轮加工变革的主要途径之一。

如图1所示为双螺旋齿轮，包括位于两端的第一螺旋齿11、第二螺旋齿12。现对双螺旋齿轮的加工，通常采用先对圆柱零件的一端进行加工成型得到第一螺旋齿11，再对半成品的另一端进行加工成型得到第二螺旋齿12。而采用这种方式加工得到的双螺旋齿轮，不但制作成本高，生产效率低下，齿轮精度不高，且对于第一螺旋齿与第二螺旋齿的轴线的角度相位的控制精度低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种双螺旋齿轮的锻造成形模具及制造方法，构造简单、结构信赖度高、而且控制较低的模具制作费用，能够有效抑制制造成本的增加，螺旋齿形之间轴线圈的角度相位高精度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：双螺旋齿轮的锻造成形模，包括装配在冲压成形机的压机上的模具上部与设置在冲压成形机定盘上的模具下部，所述的模具上部设置有通过旋转块活动安装在模具上部内的、附设着螺旋齿形的上模，所述的上模上部设置有在同轴上、可上下滑动的冲头，模具下部固定设置有附设着螺旋齿形的下模，所述的下模下部设置有在同轴上、可上下滑动的顶出杆，所述的模具上部设置有动力组件来控制旋转块旋转或静止。

本发明进一步的优选方案：所述的动力组件包括旋转手臂与两个液压弹簧，所述的旋转手臂固定设置在旋转块的中心且两端伸出所述的旋转块，所述的液压弹簧一端与模具上部活动连接，两个液压弹簧的另一端与分别与旋转手臂的两个端部活动连接。设置旋转手臂与液压弹簧来作为旋转块回旋的驱动力，使得上模与双螺旋齿轮脱离后旋转块在液压弹簧的作用下回旋至初始位置。在旋转块上设置了朝半径方向延伸的旋转手臂，在液压弹簧挤压旋转手臂使旋转块旋转，构造简单、结构信赖度高、而且控制较低的模具制作费用，能够有效抑制制造成本的增加。

本发明进一步的优选方案：所述的动力组件还包括旋转零件与调节零件，所述的调节零件包括固定在模具上部的支持块与衔接在支持块的一侧的基准块，所述的基准块的一侧与支持块衔接且边沿为外凸的圆弧形结构，基准块的另一侧为平面结构与旋转零件接触连接，所述的基准块可绕中心轴进行旋转调节，所述的支持块的一侧为与基准块相适应的内陷的圆弧形。设置旋转零件与调节零件，对旋转块的初始位置进行限位，并可以旋转基准块，来调节与旋转零件接触连接的基准块的平面所在位置。因模具上部

设置调节零件，在旋转块上设置能和旋转块一起旋转的旋转零件，使旋转零件与调节零件的基准块对接，使上模和下模的轴线圈的角度位向回到初期位向，所以能使上模和下模准确并且高精度的回位到初期位向。这样就能得到各螺旋齿形之间轴线圈的角度相位高精度的形成的双螺旋齿轮。

本发明进一步的优选方案：所述的调节零件包括固定在旋转块上的支撑部，所述的支撑部上安装有与基准块接触连接的对接部，所述的对接部与支撑部之间设置有可更换调节的垫片，更换垫片可调节旋转块的初始位移。更换垫片，可以调节旋转块的所在位置，即调节上模与下模的相对位置，确定上下齿轮轮纹的相对位置。而且，即使是同一形状（角度位向）的产品（双螺旋齿轮）的成形情况下，因素材机械的特性和润滑状态等条件的差异造成模具移动、旋转块的旋转量的不同，这些条件产生的误差，在试样成形后进行产品精度检查、根据与正规值的误差插入旋转零件的对接部与支撑部之间的垫片，就很容易能得到修正。

本发明进一步的优选方案：所述的模具上部包括底板与上模夹具，所述的上模夹具固定在底板上，所述的上模与冲头都安装在旋转块内，所述的旋转块与上模夹具之间设置有轴承。设置轴承使得旋转块与上模夹具之间摩擦较小，旋转块在上模夹具内旋转顺畅。

本发明进一步的优选方案：所述的模具下部包括下模夹具，所述的下模与顶出杆安装在下模夹具上，所述的下模夹具的上顶面设置有凹陷，所述的旋转块的下底面设置有与凹陷结构相适应的凸起。设置相对应得凹陷与凸起，使得模具上部下压后与模具下部的相对位置是固定的。

本发明进一步的优选方案：双螺旋齿轮的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

1)初始状态下，液压弹簧处于微压缩状态，旋转零件抵在调节零件上，将圆柱状的素材安装到模具下部内；

2)冲压成形机的压机工作，模具上部下降对素材加压，附设在上模和下模上的螺旋齿形对素材滚压成形，期间素材产生了轴线圈的扭转力，使旋转块逆时针方向旋转，但旋转零件与调节零件相抵限制了旋转块、上模朝逆时针方向旋转的旋转动作，因此成形过程中，素材在成形模具中顺时针方向旋转；

3)冲压成形机的压机继续加压，模具上部运动至最终位置，完成对素材的冲压成型；

4)冲压成形机的压机带动模具上部上升，上模上升的同时驱动冲头，冲头压素材的上端面，使得素材保持在下模内不发生运动，此时上模将沿着素材的螺旋齿形的轴向方向相对移动，即旋转块在轴线圈上呈顺时针方向旋转，液压弹簧被进一步压缩；

5)素材从上模脱离的时刻，液压弹簧顶出，旋转块朝轴线圈的逆时针方向旋转至调节零件与基准块对接，上模、下模的轴线圈的角度位向恢复到初期位向；

6)冲压成形机的压机带动模具上部继续上升，驱动顶出杆上升挤压素材的下端面，使素材从下模脱离，至此双螺旋齿轮从成型模具中起模，得到高精度的双螺旋齿轮。

与现有技术相比，本发明的优点在于设置附设着螺旋齿轮的上模、下模，通过压机来对上模施力，同步进行对素材上齿轮、下齿轮的冲压成型。相比较于传统的双螺旋齿轮，本发明简化了加工了的步骤。在螺旋齿轮的冲压以及脱模过程中，会产生沿螺旋齿形的方向产生一定的旋转力，本发明设置有旋转块，旋转块可以在冲压成型以及脱模过程中带动上模进行旋转或者保持不动，使得本发明能够完成冲压成型与脱模。本发明可以通过对旋转块的旋转位移，来控制螺旋齿形之间的轴线圈的角度相位。本发明通过顶出杆来将素材从下模中脱出，通过冲头来将素材从上模中脱出。本发明整体结构简单、制作成本低。

附图说明

图1为双螺旋齿轮的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的剖视图；

图4为初始状态的旋转块位置；

图5为素材从上模脱离时刻的旋转块位置。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图5所示为本发明的实施例一：双螺旋齿轮的锻造成形模，包括装配在冲压成形机的压机上的模具上部1与设置在冲压成形机定盘上的模具下部2，模具上部1设置有通过旋转块5活动安装在模具上部1内的、附设着螺旋齿形的上模3，上模3上部设置有在同轴上、可上下滑动的冲头6，模具下部2固定设置有附设着螺旋齿形的下模4，下模4下部设置有在同轴上、可上下滑动的顶出杆7，模具上部1设置有动力组件来控制旋转块5旋转或静止。

动力组件包括旋转手臂21与两个液压弹簧22，旋转手臂21固定设置在旋转块5的中心且两端伸出旋转块5，液压弹簧22一端与模具上部1活动连接，两个液压弹簧22的另一端与分别与旋转手臂21的两个端部活动连接。

动力组件还包括旋转零件31与调节零件32，调节零件32包括固定在模具上部1的支持块33与衔接在支持块33的一侧的基准块34，基准块34的一侧与支持块33衔接且边沿为外凸的圆弧形结构，基准块34的另一侧为平面结构与旋转零件31接触连接，基准块34可绕中心轴进行旋转调节，支持块33的一侧为与基准块34相适应的内陷的圆弧形。

调节零件32包括固定在旋转块5上的支撑部41，支撑部41上安装有与基准块34接触连接的对接部42，对接部42与支撑部41之间设置有可更换调节的垫片43，更换垫片43可调节旋转块5的初始位移。

模具上部1包括底板52与上模夹具51，上模夹具51固定在底板52上，上模3与冲头6都安装在旋转块5内，旋转块5与上模夹具51之间设置有轴承53。

模具下部2包括下模夹具61，下模4与顶出杆7安装在下模夹具61上，下模夹具61的上顶面设置有凹陷，旋转块5的下底面设置有与凹陷结构相适应的凸起。

实施的形态不只限于上记所述形态，例如如下构成也可以。

实施例二的其他部分与实施例一相同，其不同之处在于：在模具上部1设置一个液压弹簧22，在旋转块5的中心处设置齿轮，并使得齿轮与齿条式推动装置啮合，推动装置则有液压弹簧22提供动力。

实施例三的其他部分与实施例一相同，其不同之处在于：动力组件为伺服电动机，通过伺服电机控制旋转件。

实施例四的其他部分与实施例一相同，其不同之处在于：成形时使冲头6相对于上模3进行旋转，解放作用于素材的扭转力量这也是可以的。

双螺旋齿轮的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

1)初始状态下，液压弹簧22处于微压缩状态，旋转零件31抵在调节零件32上，将圆柱状的素材10安装到模具下部2内；

2)冲压成形机的压机工作，模具上部1下降对素材10加压，附设在上模3和下模4上的螺旋齿形对素材10滚压成形，期间素材10产生了轴线圈的扭转力，使旋转块5逆时针方向旋转，但旋转零件31与调节零件32相抵限制了旋转块5、上模3朝逆时针方向旋转的旋转动作，因此成形过程中，素材10在成形模具中顺时针方向旋转；

3)冲压成形机的压机继续加压，模具上部1运动至最终位置，完成对素材10的冲压成型；

4)冲压成形机的压机带动模具上部1上升，上模3上升的同时驱动冲头6，冲头6压素材10的上端面，使得素材10保持在下模4内不发生运动，此时上模3将沿着素材10的螺旋齿形的轴向方向相对移动，即旋转块5在轴线圈上呈顺时针方向旋转，液压弹簧22被进一步压缩；

5)素材10从上模3脱离的时刻，液压弹簧22顶出，旋转块5朝轴线圈的逆时针方向旋转至调节零件32与基准块34对接，上模3、下模4的轴线圈的角度位向恢复到初期位向；

6)冲压成形机的压机带动模具上部1继续上升，驱动顶出杆7上升挤压素材10的下端面，使素材10从下模4脱离，至此双螺旋齿轮从成型模具中起模，得到高精度的双螺旋齿轮。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。