一种非晶合金齿轮成型方法及所用模具与流程

本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种非晶合金齿轮成型方法及所用模具。

背景技术：
在近代机器中，齿轮或花键传动是最常见的一种机械传动，它是传递机器动力和运动的一种形式，在机械产品中齿轮或花键已成为不可或缺的传动部件，是机械产品重要基础零部件。在汽车行业中，齿轮和花键作为汽车主要的基础传动元件，其质量直接影响汽车的噪声、平稳性及使用寿命。齿轮和花键质量关键为齿面的耐磨性和尺寸精度，常规齿轮和花键由于通常采用钢材制备而成，制备过程中需要钢材软好加工成型，成型后希望齿面硬好耐磨延长使用寿命，所以常常采用渗氮渗碳等表面硬化处理，而该类处理是以牺牲齿面的精度为代价，即常规齿面高制备精度与高耐磨性不能兼得。因此人们需要一种新型的材料能够更好的满足齿形产品的成型和使用要求。非晶合金材料是20世纪后期迅速发展起来的新型材料，与晶态材料相比具有许多优异的的性能，特别是其中的Zr基非晶合金具有高强度、高弹性、高硬度、高耐磨性、高耐蚀性和优异的成形性能，对于齿轮等零件来说，在硬度、耐磨、耐腐蚀、屈服应力方面有明显的优势。公开号为CN1846085A的专利公开了采用非晶合金制备齿轮产品，为压铸成型，存在拔模角度，只能做到简单齿面的小齿轮，一旦齿面形状复杂，将涉及到后续机加工，破坏了产品的一致性和尺寸的精度，因此对非晶材料性能的要求也高(拉伸强度1500MPa或者Hv500)。产品齿面不能直接做成直伸或复杂曲面，限制了非晶合金在高质量齿面类产品上的应用。公开号为CN1583321A的专利中公开了一种解决涡轮齿形产品出模困难方法，该专利方法针对锌合金，涡轮产品，浇注成型方式。锌合金强度硬度不高，浇注方式产生的压力不大，所以该方法的镶块通过水平位移即可与产品脱模。针对非晶合金硬度高，采用压铸方式成型的压力大，该种方式很难保证产品尺寸精度。同时该方法不能实现内齿面产品的成型。

技术实现要素：
本发明为解决现有的齿轮高制备精度与高耐磨性不能兼得的技术问题，提供一种精度高、高耐磨性好的非晶合金齿轮的成型方法及所用模具。本发明提供了一种非晶合金齿轮的成型方法，该方法包括以下步骤：S1、将齿形镶块安装到成型模具中，齿形镶块与成型模具组合形成模腔；S2、然后将液态非晶合金注入到模具的模腔内，压铸形成齿轮；S3、将齿形镶块与齿轮一起顶出模腔；S4、分开齿形镶块与齿轮；其中，所述齿形镶块至少为两部分，所述齿形镶块的总的齿数与成型的齿轮的齿数相同，齿形镶块组合成的齿面形状与成型的齿轮齿面相反。本发明的方法由于齿面与反型镶块接触，且反型镶块与齿轮一起被顶出模腔，不影响齿面的精度，齿面一次成型，不再需要机加工的成型方法。本发明还提供了一种非晶合金齿轮的成型方法用模具，所述模具包括下固定板、公模、上固定板、母模、顶出机构及齿形镶块；所述下固定板与公模可拆卸固定连接，所述上固定板与母模可拆卸固定连接，所述上固定板和下固定板连接；所述齿形镶块可以安装在公模内，并与公模和母模一起形成模腔；所述顶出机构穿过公模与齿形镶块接触；所述齿形镶块至少为两部分，所述齿形镶块的总的齿数与成型的齿轮的齿数相同，齿形镶块组合成的齿面形状与成型的齿轮齿面相反。本发明的模具，压铸时，由于非晶合金液在模腔中形成，顶出时反型镶块与齿轮一起被顶出模腔，不影响齿面的精度，齿面一次成型，不再需要机加工的成型方法。附图说明图1是本发明的非晶合金齿轮的成型方法用模具的剖视图；图2是一实施例的外齿轮用齿形镶块的结构示意图；图3是图2的剖视图；图4是一实施例的内齿轮用齿形镶块的结构示意图；图5是图4的剖视图。如图1-图5所示：1-下固定板，2-公模，3-上固定板，4-母模，5-齿形镶块，6-模腔，7-顶出机构，8-限位块，51-第一齿形镶块，52-第二齿形镶块，53-第三齿形镶块，54-第四齿形镶块。具体实施方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提供了一种非晶合金齿轮的成型方法，包括以下步骤：S1、将齿形镶块安装到成型模具中，齿形镶块与成型模具组合形成模腔；S2、然后将液态非晶合金注入到模具的模腔内，压铸形成齿轮；S3、将齿形镶块与齿轮一起顶出模腔；S4、分开齿形镶块与齿轮；其中，所述齿形镶块至少为两部分，所述齿形镶块的总的齿数与成型的齿轮的齿数相同，齿形镶块组合成的齿面形状与成型的齿轮齿面相反。本发明，对非晶合金材料没有特别的限制，可以为本领域常用的各种非晶合金。为了使齿轮的耐磨性更好，优选地，所述非晶合金的弹性应变极限大于1％，弹性模量小于130GPa，所述非晶合金的拉伸强度大于1000MPa，所述非晶合金的维氏硬度大于450Hv。本发明提供了一种非晶合金齿轮的成型方法用模具，所述模具包括下固定板、公模、上固定板、母模、顶出机构及齿形镶块；所述下固定板与公模可拆卸固定连接，所述上固定板与母模可拆卸固定连接，所述上固定板和下固定板连接；所述齿形镶块可以安装在公模内，并与公模和母模一起形成模腔；所述顶出机构穿过公模与齿形镶块接触；所述齿形镶块至少为两部分，所述齿形镶块的总的齿数与成型的齿轮的齿数相同，齿形镶块组合成的齿面形状与成型的齿轮齿面相反。优选地，所述齿形镶块一面设置有齿形，另一面为设置有拔模角的光面。优选地，所述拔模角为1-45°。优选地，所述模具为外齿轮所用模具。优选地，所述齿形镶块为相等的两部分组成。优选地，所述模具为内齿轮所用模具，所述齿形镶块至少为三部分组成；所述齿形镶块为反型镶块，所述反型镶块还包括限位块，所述限位块位于反型镶块形成的空间内。优选地，所述齿形镶块为相等的三部分组成。本发明中，所述齿形镶块的材料没有特别的限制，可以为各种容易成型的材料，为了使齿形镶块易于加工，优选地，所述齿形镶块的材料硬度为50-350Hv。为了能够齿轮更快速的成型，优选地，所述齿形镶块的材料的热导率大于20J/mk。所述反型镶块的材料能短时耐一定温度不变形，即在非晶合金的Tg-Tm之间不变形。用本发明的方法制备得到的齿轮常用于IT，汽车，钟表等领域。下面通过附图对本发明一种非晶合金齿轮的成型方法用模具进行进一步说明。如图1所示，本发明提供一种非晶合金齿轮的成型方法用模具，包括下固定板1、公模2、上固定板3、母模4、顶出机构7及齿形镶块5；下固定板1与公模2可拆卸固定连接，上固定板3与母模4可拆卸固定连接，上固定板3和下固定板1连接；齿形镶块5可以安装在公模2内，并与公模2和母模4一起形成模腔6；顶出机构7穿过公模2与齿形镶块5接触；齿形镶块5至少为两部分，齿形镶块5的总的齿数与成型的齿轮的齿数相同，齿形镶块5组合成的齿面形状与成型的齿轮齿面相反。在本发明的一实施例中，齿形镶块5一面设置有齿形，另一面为设置有拔模角的光面。拔模角可以减少齿形镶块与公模之间的摩擦，有利于齿形镶块与公模脱离，优选地，拔模角为1-45°，更优选为3-15°。在本发明的一实施例中，模具为外齿轮所用模具，齿形镶块5至少为两部分组成。这样齿形镶块在脱离公模后，在没有外力作用下，可以自动分开成两部分，而对齿轮的齿面没有摩擦，可以很好的包括齿轮的齿面。在本发明的一实施例中，齿形镶块为相等的两部分组成。即如图2和图3所述，齿形镶块包括第一齿形镶块51和第二齿形镶块52。齿形镶块为相等的两部分，可以方便操作。在本发明的一实施例中，模具为内齿轮所用模具，齿形镶块至少为三部分组成；反型镶块还包括限位块8，限位块位于反型镶块形成的空间内。如图4和图5所述，齿形镶块包括第一齿形镶块51、第二齿形镶块52、第三齿形镶块53和第四齿形镶块54。因为内轮的齿形镶块是在齿轮的内部的，没有办法向外自动分离，为了不磨损齿面，只能向内部分离。本发明的齿形镶块中间设置有一限位块，在齿形镶块脱离公模时，由于齿形镶块具有拔模角，所以限位块很容易脱离齿形镶块，那么齿形镶块中间就具有一空间，齿形镶块即向中间的空间移动，与齿轮自动分离。对齿轮的齿面没有摩擦，可以很好的保护齿轮的齿面。在本发明的一实施例中，所述齿形镶块为相等的三部分组成。齿形镶块为相等的三部分，既可以容易分开，也可以方便操作。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。