受力方向非正交)，不利于最充分地发挥组织流线的优势；后端需留有不能通过模具型孔的台阶。先出来的端面边缘大塌角段和后端台阶段通常会在后续加工中被切除，造成材料浪费。同时，所需成形力大(应力球张量大，这是正挤压变形的固有特征)，变形金属与模具接触时间长，模具服役条件恶劣。一般认为，正挤压适用于较小径向尺寸、较小模数的齿轮，特别是柱面带齿的长轴(包括花键轴)成形;一般不适于常见的齿宽尺寸小于齿顶圆直径的齿轮成形。
[0027]如公开号为CN1868633A的中国专利申请“一种直齿圆柱齿轮的成形方法”属于这种类型。
[0028](3)推过是1990年代出现的一种轮齿精密成形方法。其变形过程为，将直径大于分度圆、小于齿顶圆的圆柱坯料(一般要求坯料横截面面积等于齿轮轴向投影面积，坯料轴线与凹模腔轴线尽量重合)推过凹模。该过程可看作变形区外无径向约束的正挤压，也是将位于齿槽空间的金属转移(主要沿轴向转移，但部分金属沿径向转移到齿顶)，形成轮齿。若采用的凹模与齿槽对应处无劈刃，不利于金属朝预定方向流动;采用的无齿形凸模直径大于齿根圆，不能进入凹模终成形段，需要后一个工件推动前一个工件才能完成成形。对于模数较大的轮齿，即使在齿槽对应处设置劈刃，变形过程中，齿槽槽口隆起较高，而齿顶中部隆起较低，结果在齿顶中部形成走向与齿线相同的汇流折叠。同时，这种方法得到的齿轮起始端边缘塌角严重，也不利于最充分发挥组织流线的优势，还浪费材料。
[0029]如公开号为CN1544175A的中国专利申请“直齿圆柱齿轮挤压凹模”属于这种类型。
[0030]现有一步法的不足可归纳为:
[0031]1)闭式模锻变形只发生在第一阶段，存在轮齿角隅填充困难，所需成形力大，模具服役条件恶劣；
[0032]2)浮动凹模成形、闭塞模锻所需模具结构复杂，设备动作复杂；
[0033]3)正挤压难于适应径向尺寸和模数较大的齿轮成形，也不适于常见的齿宽尺寸小于齿顶圆直径的齿轮成形，所需成形力大，模具服役条件恶劣；
[0034]4)对于模数较大的轮齿，推过会在齿顶形成汇流折叠；
[0035]5)正挤压和推过得到工件的起始端面边缘塌角严重，致使组织流线相对齿轮传动平面翘曲，不利于最充分地发挥组织流线的优势，还浪费材料。
[0036]现有技术存在诸多不足的原因主要有:其一是对模具结构的认识欠深入，凹模形状设计受工件形状局限；其二是未能有效利用第二阶段顶出动作对工件的再次作用，或者说没有挖掘顶出动作促使角隅填充的潜力。
[0037]已有齿轮精密成形方法还有两步法和多步法(如:分流成形、开放成形等，及其组合运用)，虽然存在工序多(自然需要多副模具乃至多台设备)、效率不高、浪费材料等不足，相当程度上抵消了精密成形的优势，但也存在一些合理成分，有必要作简单介绍。
[0038]分流成形是针对工件在闭式模锻变形末期存在变形力陡增现象而提出的一种改进措施。所谓分流成形是指坯料在第一副模具的模腔内镦压到轮齿主体基本成形之后，转到适当部位设置了分流空间的第二副模具模腔中再次镦压。分流空间分割了第一副模具中成形末期的整体刚性区，推迟了成形力陡增的到来，可改善角隅填充。1980年代中期开始，分流成形在日本获得应用，后被全球业内人士仿效，发展了约束分流和变换约束分流。变换约束分流虽然不用两副模具，但需变换模具中的局部元件，不便于实际应用。
[0039]如《锻压技术》第35卷(2010年)第2期第26至30页，题为《约束分流精锻成形直齿圆柱齿轮》的论文采用了约束分流方法。《锻压技术》第36卷(2011年)第2期第19至22页，题为《芯轴交换对直齿圆柱齿轮精锻成形的影响》的论文研究了变换约束分流。
[0040]为改进闭式模锻工艺存在齿顶角隅难于填充的不足，一些研究的做法是，预成形阶段采用开放成形，即用削弱了齿槽对应部位强度(齿根圆不变、齿埂腔适当放宽)的凹模闭式模锻，得到齿高不足、齿宽富余的第一工序件;再经多次推过整形，使齿槽扩宽、齿顶升高。整形凹模呈上下口略大、中段(定径段，或称工作带)略小的束腰状，工件在凸模的推动下穿过凹模工作带;其实质是，轮齿局部受到凹模内侧壁倾斜面作用，浅层金属发生轴向及径向转移，实现轮齿成形。
[0041 ]如公开号为CN1367051A的中国专利申请“齿轮精密塑性成形工艺及其成形模”属于这种类型。专利号为201210239825.X的中国专利(公开号为CN102764847)中采用的终成形凹模也是依靠倾斜面实现轮齿成形。
【发明内容】
[0042]本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种角隅易充满的直/斜齿柱形齿轮精密成形方法及模具。
[0043]本发明是通过以下技术方案实现的(以下主要以圆柱齿轮为例对本发明的技术方案进行描述)。
[0044]一种角隅易充满的直/斜齿柱形齿轮精密成形方法，其特征是在闭式模锻镦压阶段，圆柱坯料(2)被镦压成下角隅欠规整的中间工序件(3);中间工序件(3)以凸起的形式预留了所需体积(4)，凸起体积(4)临近下角隅，相对齿廓凸起，而下角隅呈欠充满状态；
[0045]在顶出阶段，下凸模(10)上行，利用凹模(11)的扩腔侧壁锥面作用，使中间工序件
(3)欠规整的下角隅再次发生变形，将凸起体积(4)向下角隅转移，完成下角隅成形，得到齿轮精锻件(1)。
[0046]本发明的技术方案是将从圆柱坯料(2)变形为齿轮精锻件(1)的整个变形过程进行合理分工，对应于设备滑块一次“下行-上行”动作的镦压阶段(第一阶段)完成主体基本成形和上角隅成形(镦压到位)，并为下角隅预留所需体积，得到下角隅形状尚不规整的中间状态工件(3);对应于顶出机构一次“顶出-复位”动作的顶出阶段(第二阶段)，中间状态工件(3)之欠规整部分被整形，完成下角隅成形，从而实现整个轮齿的精密成形。
[0047]本发明采用的凹模腔形状突破了工件形状局限，在下角隅设置了相对于柱状模腔而扩大的扩腔空间(12)，并与设备滑块及顶出机构的动作配合，分阶段实现轮齿下角隅填充目的。为叙述简便，以下论及模具均指模具工作部分，除特别说明外，不论及模具的紧固、连接、支撑等部分;同时，不再重复说明镦压阶段就是第一阶段，顶出阶段就是第二阶段。
[0048]本发明的技术特征之一是对整个变形过程进行了分工，镦压阶段下角隅形状未完成成形，但以凸起的形式预留了所需凸起体积(4)。凸起体积(4)临近下角隅，相对齿廓凸起，而下角隅呈欠充满状态，故称之为下角隅形状欠规整。
[0049]本发明的技术特征之二是凹模腔不是直通式，而是下角隅临近部位形状突破了工件形状局限，将下角隅临近部位侧壁改为倾斜状态，用底面轮廓较轮齿齿顶轮廓增大的锥面将各个下角隅临近部位凹模腔适当扩大，使相应部位柱状模腔变为上小下大的棱台状模腔。比照常规模锻一般需要在模腔全深度设置正模锻斜度，本发明所用凹模(11)是在下角隅附近模腔的局部深度设置负模锻斜度。齿根及远离下角隅部分不扩大，依然保持柱状模腔。
[0050]本发明所述的角隅易充满的直/斜齿柱形齿轮精密成形方法的模具，包括上凸模、下凸模、凹模，其特征是所述凹模(11)具有如下结构:
[0051]其模腔下角隅临近部位为倾斜状态，用底面轮廓较轮齿齿顶轮廓增大的锥面将各个下角隅临近部位凹模腔扩大，使相应部位柱状模腔变为上小下大的棱台状模腔，齿根及远离下角隅部分依然保持柱状模腔；
[0052]扩腔空间(12)体积由三个几何参数确定，其一是齿宽方向扩腔范围b，b取值范围为(B/3?B/2)，B为齿宽；其二是扩腔斜角α，α取值范围为(5°?15°)，若扩腔后相邻齿廓之间的距离t <0.5mm，则齿厚方向扩腔斜角α取值(参见附图15)相对齿高方向稍小;其三是齿高方向扩腔范围h(参见附图14)，h取值范围为(H/4?H/3)，!1为齿高。
[0053]齿宽方向扩腔范围b和扩腔斜角α两个参数均应控制在上述范围之内。若b过大，在镦压阶段不利于上角隅充满;在顶出阶段影响范围大，可能引起轮缘内侧发生较大变形。若α过大，在镦压阶段同样不利于上角隅充满;在顶出阶段，工件表面容易形成折叠。同时，α较小，在顶出阶段所需顶出力也较小，于成形有利。当然，b和α过小则不能发挥预期作用。齿高方向扩腔范围h也应合理规定，若h过大，在镦压阶段就会形成毛刺，还不利于保证下凸模(10)与凹模(11)之间的导向；若h过小，为保证体积足够扩大，势必与α过大配合，在顶出阶段容易形成折叠。
[0054]为方便模具制造，齿顶扩腔部分与齿根不扩腔部分之间可用圆角半径R过渡(参见附图14)，R取值上限一般不大于齿根厚，下限一般不小于h。
[0055]具备这种特定形状的凹模，结构并不复杂，强度基本未被削弱。
[0056]本发明所述的扩腔空间(12)主要发挥三项作用。
[0057]其一，分流作