一种带凸台的长轴齿轮精密成形装置的制作方法

本发明属于金属件压力加工技术领域，具体涉及一种带凸台的长轴齿轮精密成形装置。

背景技术：

带凸台长轴齿轮多用于重、中型卡车及客车的变速器中，在变速器中作为传递扭矩作用的重要零部件，该零件的刚度、强度对传动性能影响重大，如果该零件在使用过程中由于零件的机械性能不达标造断轴或断齿现象会造成严重的安全事故。该零件现有常用的加工手段是将其设计为分体结构，其带凸台长轴部分、以及带轮辐齿盘部分分开锻造，机械加工完成后焊接起来使用，这种方法制造的零件在焊接部位极易发生失效。若将零件作为整体结构来锻造成形，由于在长轴处设置有一个凸台，长轴一端设置有一个带有轮辐的盘齿，一般来说用普通的开式模锻方法、闭式镦挤方法难以将长轴上凸台及轮辐同时成形出来，由于该结构难以让锻件顺利出模，现在只能是锻造大致的形状后靠机械车削加工来成形长轴凸台以及轮辐部分，这样的加工方法无法保留合理的锻造流线，由于锻造流线被机械车削切断，其零件的机械性能也大打折扣，其金属浪费也十分严重。为了能够保留零件的锻造流线，提高产品的机械性能，实现节能节材绿色制造的目标，需要一种能够同时确保证轴凸台以及轮辐部分成形的新型锻造工艺及装置来实现该零件的成形。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种带凸台的长轴齿轮精密成形装置，该装置可以实现将金属棒料经过单道次热锻整体成形带凸台长轴齿轮锻件，利用本装置成形带凸台长轴齿零件轮机械性能高，具有节能节材、高效率、绿色环保等优点。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种带凸台的长轴齿轮精密成形装置，该长轴齿轮包括长轴、设置在长轴一端并带有轮辐的盘齿以及设置在长轴另一端的凸台，所述精密成形装置用于对水平放置的料棒进行锻造以形成长轴齿轮，该精密成形装置包括上闭模模具组件、下闭模模具组件、左挤压模具组件、右挤压模具组件；

所述的上闭模模具组件与下闭模模具组件结构相同并对称设置在料棒的上、下两侧，其中，上闭模模具组件和下闭模模具组件均包括模板和固设于模板内侧的模座，模座的模腔中从左到右依次设置有左凹模、中凹模和右凹模，其中，中凹模的纵截面呈﹁型结构，该﹁型结构较短的一条边的端部设置有与轮辐的底部内侧相匹配的轮辐凸起ⅰ，右凹模的最底端位于中凹模的最底端的内侧；

所述的左挤压模具组件与右挤压模具组件对称设置在料棒的左、右两侧；其中，左挤压模具组件包括左冲头和与左冲头相连的左冲头接杆，左冲头远离左冲头接杆的一端开设有与长轴的顶端相匹配的长轴槽ⅰ，并在长轴槽ⅰ的四周设置有与轮辐的顶部内侧相匹配的轮辐凸起ⅱ；

右挤压模具组件包括右冲头和与右冲头相连的右冲头接杆，右冲头远离右冲头接杆的一端开设有与长轴的底端相匹配的长轴槽ⅱ。

进一步的，所述的上闭模模具组件与下闭模模具组件两者的模座内部均开设有沿水平方向设置并用于安装止推组件的止推槽，止推槽的其中一端与沿竖直方向设置的台阶通槽相连通，该止推组件包括液压缸、斜块、推块以及呈t型的止推板，液压缸、斜块以及推块依次设置在止推槽内，液压缸的输出端与斜块的一端相连，斜块的另一端与推块紧密接触且两者相接触的端面上设置有相互配合的斜面；

台阶通槽的顶端设置有若干个梯台，呈t型的止推板设置在台阶通槽的顶端并与推块相接触，呈t型的止推板与其中一个梯台之间设置有复位弹簧，当液压缸停止工作时，止推板在复位弹簧的作用下返回至台阶通槽内。

进一步的，所述止推板的头部开设有与料棒的尺寸相匹配的半圆形槽。

进一步的，所述止推板的头部厚度大于轮辐凸起ⅰ的高度。

进一步的，所述的复位弹簧为复位氮气弹簧。

进一步的，所述止推槽的底部沿水平方向开设有用于对斜块进行定位的导向槽，斜块的底部一体设置有与导向槽相匹配的滑块。

进一步的，所述推块的宽度大于呈t型的止推板的尾部宽度。

进一步的，所述左冲头与左冲头接杆通过燕尾结构连接并在连接处设置有左冲头压板，左冲头压板通过螺钉与左冲头接杆固定连接，以防止左冲头在竖直方向窜动；

右冲头和右冲头接杆通过台阶孔定位连接并在连接处设置有右冲头盖板，右冲头盖板通过螺钉将右冲头固定于右冲头接杆以防止右冲头在竖直方向窜动。

进一步的，所述的上闭模模具组件、下闭模模具组件、左挤压模具组件、右挤压模具组件共同安装在四方向成形压机上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以实现单道次热锻整体成形带凸台长轴齿轮锻坯，可以将轮辐以及长轴凸台同时成形，该装置克服了该锻件出模难的问题，避免了分体成形或多道次成形的弊端；该装置可以将轮辐部分成形出来，保留了合理的锻造流线分布，可以有效提高该零件的机械性能，同时实现了该零件的无飞边锻造，可节约金属材料，提高材料利用率，同时锻件产品机加工余量小，降低后续机加工成本。

附图说明

图1是本发明所生产的长轴齿轮的整体结构示意图；

图2是一种带凸台的长轴齿轮精密成形装置的整体结构示意图；

图3是一种带凸台的长轴齿轮精密成形装置的俯视图；

图4是一种带凸台的长轴齿轮精密成形装置在成型时的状态示意图；

图5是图2沿a-a向的剖视图；

图中标记：1、下模板，2、下右凹模，3、下模座，4、下止推板，5、下推块，6、下复位弹簧，7、下斜块，8、下中凹模，9、下液压缸，10、下左凹模，11、左冲头，12、左冲头压板，13、左冲头接杆，14、棒料，15、上左凹模，16、上模座，17、上液压缸，18、上模板，19、上斜块，20、上推块，21、上止推板，22、上复位弹簧，23、上中凹模，24、上右凹模，25、右冲头接杆，26、右冲头，27、右冲头盖板，28、长轴，29、盘齿，30、轮辐，31、凸台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明所生产的长轴齿轮包括长轴28、设置在长轴一端并带有轮辐30的盘齿29以及设置在长轴另一端的凸台31，所述精密成形装置用于对水平放置的料棒14进行锻造以形成长轴齿轮。

如图2和图3所示，一种带凸台的长轴齿轮精密成形装置，包括上闭模模具组件、下闭模模具组件、左挤压模具组件、右挤压模具组件四部分；上闭模模具组件包括：用于与压机上滑块连接的上模板18、固设于上模板18上的上模座16，如图5所示，在上模座模腔中设置有用螺钉固定的半圆形的上左凹模15、上中凹模23、上右凹模24，上模座16顶部设置有止推槽用于安装上液压缸17，上液压缸17的输出端（缸柱）作用于上斜块19，上斜块19的斜面与上推块20的斜面相互匹配并接触，呈t形的上止推板21与上推块20接触，止推板21的两肩部与台阶通槽的其中一个梯台之间设置有上复位弹簧22，上止推板21从上中凹模23与上右凹模24之间穿过并在其底端设置有适合锻件（料棒14）尺寸的半圆型槽；下闭模模具组件包括：用于与压机台面连接的下模板1、固设于下模板1上的下模座3，在下模座模腔中设置有用螺钉固定的半圆形的下左凹模10、下中凹模8、下右凹模2，下模座3下部设置有凹槽用于安装下液压缸9，下液压缸9的输出端（缸柱）作用于下斜块7，下斜块7斜面与下推块5斜面接触，t形下止推板4与下推块5接触，t形下止推板4的两肩部与台阶通槽的其中一个梯台之间设置有下复位弹簧6，呈t型的下止推板4的头部设置有适合锻件（料棒14）尺寸的半圆形槽；左挤压模具组件包括：连接于压机左液压缸的左冲头接杆13，左冲头11与左冲头接杆13通过燕尾结构连接，连接处设置有左冲头压板12，左冲头压板12通过螺钉固设与左冲头接杆13以防止冲头竖直方向窜动；右挤压模具组件包括：连接与压机右液压缸的右冲头接杆25，右冲头26与右冲头接杆25通过台阶孔定位，右冲头盖板27通过螺钉将右冲头26固定于右冲头接杆以防止冲头竖直方向窜动。

进一步优化本方案，所述止推槽的内侧设置有对上斜块19和下斜块7进行定位的导向槽，上斜块19和下斜块7的底部均一体设置有可在导向槽中滑动的滑块，该结构可以有效防止上液压缸17推动上斜块超出所需行程造上止推板21挤压过量的现象；上推块20安装于上模座16的台阶通槽，上推块20宽度大于上止推板21的尾部宽度，台阶通槽的顶端设置有若干个梯台，其对上推块20起定位导向作用。下模座3安装下液压缸9的止推槽中设置有对下斜块7起定位作用的导向槽，下斜块的底部一体设置有可在导向槽中滑动的滑块，该结构可以有效防止下液压缸9推动下斜块7超出所需行程造下止推板4挤压过量的现象；下推块5安装于下模座3竖直台阶通槽中，下推块5宽度大于下止推板4尾部宽度，其对下推块5起定位导向作用。

为了达到最佳的使用效果，本发明在使用时，所述上液压缸17、下液压缸9提供的输出力需大于锻件（料棒14）成形过程中锻件对上、下止推板作用力与上、下复位弹簧压缩力之和，防止成形过程中止推板后退。

进一步优化本方案，当液压缸17、9停止工作时，止推板21、4在复位弹簧22、6的作用下返回至台阶通槽内，从而使得上止推板21和下止推板4不与成形后的长轴齿轮的凸台31相互干涉，使成形后锻件的凸台31能够自由向左移动。

进一步优化本方案，所述上止推板21和下止推板4的头部厚度需大于轮辐凸起ⅰ的高度，从而使得上、下止推板的头部厚度大于长轴齿轮的轮辐30底部内侧的深度，以便锻件（料棒14）出模时右冲头将锻件顶出上、下中凹模的轮辐凸起ⅰ。

进一步优化本方案，所述上左凹模15、下左凹模10、上中凹模23、下中凹模8的模具型腔直径大于左冲头11外径0.8-1.0mm，上右凹模24、下右凹模2的模具型腔直径大于右冲头26外径0.6-0.8mm。该设置可确保左、右冲头可自由左右运动，同时避免锻造出现飞边。所述上、下中凹模与上、下右凹模组成的用于通过上、下止推板的长方形孔与止推板间隙应在0.1-0.3mm范围内，该设置可确保止推板自由上下运动，同时避免锻造出现毛刺。

本发明的成形原理及工艺步骤如下：

首先将棒料14加热到1100-1180℃后放入下合模模具组件中，压机右侧液压缸挤压右冲头接杆25，当右冲头26与棒料14端面接触后停止挤压；压机竖直方向主缸向下运动带动上合模模具组件向下运动，上、下合模模具组件接触后形成封闭模具型腔，此时压机主缸保证一定合模力，压机左、右液压缸向中间运动，使左、右冲头挤压金属棒料14，在挤压过程中上液压缸17、下液压缸9始终保持加压状态，确保上下止推板不会由于金属作用力后退，当左、右冲头同时挤压到规定位置后停止挤压，此时，本发明的状态示意图如图4所示，之后压机主缸泄压，上、下液压缸泄压，上复位弹簧22、下复位弹簧6分别作用于上止推板22和下止推板4，使上、下止推板退回，右冲头26向左运动一定距离，该距离大于长轴齿轮的轮辐30底部内侧的深度；然后压机主缸向上运动使上、下模开模，左、右冲头在压机左、右液压缸的带动下复位；取出锻件后上下液压缸加压使上止推板22和下止推板4复位，在放入棒料14后重复以上动作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。