一种齿圈热挤压模具及其装配方法与流程

本发明涉及一种齿圈热挤压模具及其装配方法。

背景技术：

减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置，减速器的传输轴在进行相互传输时，是运用的齿轮的相互啮合。目前齿轮齿圈的生产方式大多数为铸造，铸造出来的成型产品尺寸精度低、形状准确度低，而且铸造出来的产品材料利用率低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种成型产品尺寸精度高、材料利用率高、形状准确度高的齿圈热挤压模具及其装配方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种齿圈热挤压模具，包括模架、凸模、凸模定位件、凹模、凹模定位件、顶出器、上顶杆和下顶杆；凸模通过凸模定位件固定在模架的上部分上，且凸模的工作部分朝下；凹模通过凹模定位件固定在凸模正下方的模架上；凸模的中心线与凹模的中心线共线；顶出器设置在凹模的成型腔内；上顶杆活动设置在顶出器下方的凹模定位件上且与顶出器相配合；下顶杆活动设置在上顶杆下方的模架上且与上顶杆相配合；当凸模下行到工作位时，凸模的工作部分有部分位于凹模的成型腔之外；凸模采用台阶式；凸模的工作部分由第一等径段、第一变径段、第二等径段和第二变径段构成；第一等径段的一端与凸模的固定部分相连接，第一等径段的另一端与第一变径段的小径端相连接；第一变径段的大径端与第二等径段的一端相连接；第二等径段远离第一变径段的一端与第二变径段的大径端相连接。

本发明的有益效果是：通过利用本发明的齿圈热挤压模具进行生产，可以做到全闭式生产，生产过程中无飞边产生，同时凸模在对凹模内的坯料进行热挤压时，不仅能够有效的保证凹模内成型的齿圈的尺寸精度以及形状准确度，而且凹模内成型的齿圈在与凸模进行脱模时也非常方便，此外增设顶出器后，也方便将挤压成型的齿圈从凹模中脱离出来，本发明还具备使用方便，材料利用率高，结构简单的特点。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，第一变径段的小径端的直径等于第一等径段的直径；第一变径段的大径端的直径等于第二等径段的直径；第二等径段的直径等于第二变径段的大径端的直径。

进一步，第二变径段的锥形角θ为100°至130°。

进一步，第二变径段的锥形角θ为116°至122°。

进一步，第二等径段的长度为第二变径段的长度的1倍至2倍；第一变径段的长度为第二变径段的长度的1倍至2倍。

采用上述进一步的有益效果是：在确保挤压齿圈尺寸合格的情况下，更加便于脱模。

进一步，第二等径段与第二变径段在连接处设有第一R角，第一R角的范围为R0.5至R5；第二等径段的小径端设有第二R角，第二R角的范围为R1.0至R5。

采用上述进一步的有益效果是：避免在脱模时损失挤压成型的齿圈的内腔。

进一步，上顶杆上端的圆周面向外突伸，形成环形的第一限位部；凹模定位件上相应位置设有与上顶杆上的第一限位部相配合的第一限位孔。

进一步，下顶杆上端的圆周面向外突伸，形成环形的第二限位部；模架上相应位置设有与下顶杆上的第二限位部相配合的第二限位孔。

采用上述进一步的有益效果是：确保成型齿圈从凹模内脱离的稳定。

进一步，顶出器的行程为20mm至78mm。

一种齿圈热挤压模具的装配方法，包括如下步骤：

步骤一，将下顶杆装入到下模座上用于安装下顶杆的通孔内；

步骤二，将下限位块和四根导柱安装到步骤一中的下模座上，并利用螺钉将调整垫片固定在下限位块上；

步骤三，将水槽安装到步骤二中的下模座上；

步骤四，将定位座安装到步骤三中下模座上的水槽内，其次将凹模垫板安装到定位座内，再次将凹模放置凹模垫板上，并使得凹模的轴心线与凹模垫板的轴心线共线，从次将凹模定位圈套设到凹模上，最后将下固定模板套设到凹模定位圈上，并利用若干螺钉将下固定模板与定位座紧固连接，完成对凹模的定位安装；

步骤五，将上顶杆安装到步骤四中凹模垫板上用于安装上顶杆的通孔内，并使得上顶杆的轴心线与凹模的轴心线共线；

步骤六，将顶出器放置到步骤五中凹模的成型腔内；

步骤七，将上垫板安装到上模座上；

步骤八，将凸模垫板安装到步骤七中的上垫板的下端面，且凸模垫板与上模座之间采用平键配合；

步骤九，将凸模的固定部分抵接在步骤八中的凸模垫板上，并通过凸模定位圈对凸模进行固定，再利用上固定模板对凸模定位圈进行限位固定，最后上固定模板通过若干螺钉与上模座固定连接；

步骤十，将上限位块通过若干螺钉固定在步骤九中的上模座上；

步骤十一，利用吊运设备将通过步骤七至步骤十所完成的整体吊运到通过步骤一至步骤六所完成的整体的上方，并利用下模座上的四根导柱以及上模座上的四个衬套对通过步骤七至步骤十所完成的整体与通过步骤一至步骤六所完成的整体进行组装。

附图说明

图1为本发明所述齿圈热挤压模具的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中B处放大图；

图4为图1中齿圈的尺寸图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

01、模架，011、第二限位孔，012、上模座，013、下模座，014、下限位块，015、上限位块，016、水槽，017、调整垫片，02、凸模，021、第一等径段，022、第一变径段，023、第二等径段，024、第二变径段，025、第一R角，026、第二R角，027、第三R角，03、凹模，04、顶出器，05、上顶杆，051、第一限位部，06、下顶杆，061、第二限位部，07、上垫板，08、凸模垫板，09、凸模定位圈，10、上固定模板，11、凹模垫板，111、第一限位孔，12、凹模定位圈，13、下固定模板；14、定位座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种齿圈热挤压模具，包括模架01、凸模02、凸模定位件、凹模03、凹模定位件。

模架01为全封闭式生产，生产过程中无飞边产生，耗能少，模具制造成本低。

模架01的具体结构如下：

模架01包括上模座012、下模座013、下限位块014、上限位块015、水槽016、调整垫片017；上模座012与下模座013相对设置，下模座013通过燕尾槽锁紧在设备工作台面上，上模座012通过燕尾槽固定在设备大滑块上，水槽016设置在下模座013靠近上模座012的一端的端面上；下限位块014环绕的设置在水槽016外侧的下模座013上，下限位块014与下模座013之间采用螺钉紧固连接；调整垫片017设置在下限位块014远离下模座013的一端的端面上，调整垫片017采用螺钉固定在下限位块014上；调整垫片017的横截面轮廓形状与下限位块014的横截面轮廓形状相同；上限位块015设置在上模座012靠近下模座013的一端的端面上，上限位块015采用螺钉固定在上模座上。为了防止水槽016内的水外流，在水槽016与下模座013的连接处设有橡胶垫，其中，水槽016通过螺钉固定在下模座013上。

此外为了保证，上模座012与下模座013之间的运行精度，在上模座012上设有四个衬套，在下模座013上相应位置设有四个导柱，在四个衬套与四个导柱相配合。

凸模02通过凸模定位件固定在模架01的上模座012上，且凸模02的工作部分朝向下模座013；凹模03通过凹模定位件固定在凸模02正下方的下模座013上，而且凹模03位于水槽016所围区域内；当凸模02下行到工作位时，凸模02的工作部分有部分位于凹模03的成型腔之外，有效的防止了凸模02将成型的齿圈压变形。

为了确保凸模02在模架01上的稳定性，对凸模定位件的结构作进一步说明：

如图1所示，凸模定位件包括上垫板07、凸模垫板08、凸模定位圈09、上固定模板10；在安装时，上垫板07设置在上模座012的顶端，并通过至少四个螺钉与上模座012相固定，凸模垫板08的其中一个端面抵接着上垫板07的下端面；凸模02的固定部分的端面抵接着凸模垫板08的下端面；凸模定位圈09套设在凸模02上，并对凸模02的固定部分起到卡紧定位的作用，凸模垫板08与上模座012之间还采用平键配合，凸模定位圈09与上模座012之间还采用平键配合，上固定模板10卡设在凸模定位圈09的四周边沿上，卡紧后，上固定模板10通过至少四个螺钉与上模座012相固定。

为了确保凹模03在模架01上的稳定性，对凹模定位件的结构作进一步说明：

如图1所示，凹模定位件包括凹模垫板11、凹模定位圈12、定位座14、下固定模板13；在安装时，将定位座14置于凸模02正下方的下模座013上，并通过若干螺钉固定，凹模垫板11置于定位座14所围区域内，且凹模垫板11的下端面抵接着下模座013，凹模03则置于凹模垫板11的上端面上，且凹模03的中心线与凸模02的中心线共线；凹模定位圈12套设在凹模03上，并对凹模03起到卡紧定位的作用，为了确保凹模03能够被有效的卡紧定位，凹模03的纵向截面形状为梯形，在本实施例中，凹模03的纵向截面形状选为等腰梯形，凹模垫板11上设有与凹模03形状相适配的卡紧孔；下固定模板13卡设在凹模定位圈12的四周边沿上，卡紧后，下固定模板13通过至少四个螺钉与定位座14相固定。此外，为了对凹模03能够很好的散热，在凹模定位圈12上设有多个第一流道，在定位座14上的设有多个与第一流道一一配合的第二流道，其中，第一流道与第二流道相连通，第二流道与水槽016相连通，第一流道远离与其相连通的第二流道的一端与凹模03的外表面相配合。

如图1、图3所示，为了方便对凹模03的成型腔内的齿圈进行卸料，在凹模03的成型腔内设置顶出器04，顶出器04的高度与加工成型后的齿圈的高度之和等于凹模03的成型腔的深度，在顶出器04下方的凹模垫板11上设置上顶杆05，上顶杆05的上端与顶出器04活动配合，其中，凹模垫板11上设有便于上顶杆05上下运动的通孔，上顶杆05设置在通孔内，在上顶杆05上下运动的过程中，为了避免上顶杆05从凹模垫板11上掉落出去，上顶杆05上端的圆周面向外突伸，形成环形的第一限位部051，凹模垫板11上相应位置设有与上顶杆05上的第一限位部051相配合的第一限位孔111，第一限位孔111与凹模垫板11上的通孔同心；第一限位孔111的直径大于凹模垫板11上的通孔的直径，第一限位孔111的直径大于或等于第一限位部051的直径，第一限位部051的直径大于凹模垫板11上的通孔的直径；这样当上顶杆05下行时，不会从凹模垫板11上掉落。

此外，在上顶杆05下方的下模座013上活动设置下顶杆06，下顶杆06的上端与上顶杆05活动配合，下顶杆06的下端连接动力机构，其中，下模座013上设有便于下顶杆06上下运动的通孔，下顶杆06设置在通孔内，在下顶杆06上下运动的过程中，为了避免下顶杆06从下模座013上掉落出去，下顶杆06上端的圆周面向外突伸，形成环形的第二限位部061，下模座013上相应位置设有与下顶杆06上的第二限位部061相配合的第二限位孔011，第二限位孔011与下模座013上的通孔同心；第二限位孔011的直径大于下模座013上的通孔的直径，第二限位孔011的直径大于或等于第二限位部061的直径，第二限位部061的直径大于下模座013上的通孔的直径；这样当下顶杆06下行时，不会从下模座013上掉落。

在本实施例中，所述的齿圈热挤压模具所加工的齿圈结构如图4所示，齿圈的高为88.5mm，外直径为95.5mm，内孔直径为61mm，内孔孔底设有锥形结构，且内孔孔底与锥形结构交接处设有圆形倒角。

如图2所示，为了方便加工这种深孔型的齿圈，本发明所采用的凸模02为台阶式，对凸模02的结构作进一步说明：凸模02由固定部分和工作部分组成，其中，凸模02的工作部分由第一等径段021、第一变径段022、第二等径段023和第二变径段024构成；第一等径段021的一端与凸模02的固定部分相连接，第一等径段021的另一端与第一变径段022的小径端相连接；第一变径段022的大径端与第二等径段023的一端相连接；第二等径段023远离第一变径段022的一端与第二变径段024的大径端相连接；第一变径段022的小径端的直径等于第一等径段021的直径；第一变径段022的大径端的直径等于第二等径段023的直径；第二等径段023的直径等于第二变径段024的大径端的直径；第二等径段023的直径等于齿圈内孔直径，第二变径段024的尺寸与齿圈内孔孔底的锥形结构相适配，第二变径段024的锥形角θ为100°至130°，其具体值可以为108°、116°、120°、125°、130°，在本实施例中，第二变径段024的锥形角θ优选为120°，避免凸模02在脱模时损坏齿圈。

此外，在加工本实施例中所述的齿圈时，顶出器04的行程为20mm至78mm，顶出器04的行程可以选为30mm、36mm、60mm、68mm、78mm，在本实施例中，优选为68mm，能够有效确保成型后的齿圈从凹模03内完全脱离出来，避免不完全脱落时，由人工脱落造成的齿圈变形，顶出器04的高度与加工成型后的齿圈的高度之和等于凹模03的成型腔的深度。

如图2所示，还可以对凸模02的结构作如下改进：第二等径段023的长度为第二变径段024的长度的1倍至2倍；第一变径段022的长度为第二变径段024的长度的1倍至2倍，这样不仅能够确保齿圈在加工时尺寸的稳定，而且齿圈与凸模02分离时也更加方便。第二等径段023与第二变径段024在连接处设有第一R角025，第一R角025的范围为R0.5至R5；第二等径段023的小径端设有第二R角026，第二R角026的范围为R1.0至R5；第一等径段021与凸模02的固定部分相连接处设有第三R角027，所述第三R角027的范围为R6至R12。

在本实施例中，凸模定位圈09选用45钢，且洛氏硬度为HRC38-42；凸模02选用H13模具钢，且洛氏硬度为HRC46-48；凹模定位圈12选用45钢，且洛氏硬度为HRC38-42；凹模03选用H13模具钢，且洛氏硬度为HRC38-42；凹模垫板11选用5CrMnMo，且洛氏硬度为HRC44-47；上顶杆05选用W9Mo3Cr4V，且洛氏硬度为HRC63-66；顶出器05选用5CrMnMo，且洛氏硬度为HRC44-47；下顶杆06选用T7钢，且洛氏硬度为HRC40-44。

一种齿圈热挤压模具的装配方法，包括如下步骤：

步骤一，将下顶杆06装入到下模座013上用于安装下顶杆06的通孔内；

步骤二，将下限位块014和四根导柱安装到步骤一中的下模座013上，并利用螺钉将调整垫片017固定在下限位块014上；

步骤三，将水槽016安装到步骤二中的下模座013上；

步骤四，将定位座14安装到步骤三中下模座013上的水槽016内，其次将凹模垫板11安装到定位座14内，再次将凹模03放置凹模垫板11上，并使得凹模03的轴心线与凹模垫板11的轴心线共线，从次将凹模定位圈12套设到凹模03上，最后将下固定模板13套设到凹模定位圈12上，并利用若干螺钉将下固定模板13与定位座14紧固连接，完成对凹模03的定位安装；

步骤五，将上顶杆05安装到步骤四中凹模垫板11上用于安装上顶杆05的通孔内，并使得上顶杆05的轴心线与凹模03的轴心线共线；

步骤六，将顶出器04放置到步骤五中凹模03的成型腔内；

步骤七，将上垫板07安装到上模座012上；

步骤八，将凸模垫板08安装到步骤七中的上垫板07的下端面，且凸模垫板08与上模座012之间采用平键配合；

步骤九，将凸模02的固定部分抵接在步骤八中的凸模垫板08上，并通过凸模定位圈09对凸模02进行固定，再利用上固定模板10对凸模定位圈09进行限位固定，最后上固定模板10通过若干螺钉与上模座012固定连接；

步骤十，将上限位块015通过若干螺钉固定在步骤九中的上模座012上；

步骤十一，利用吊运设备将通过步骤七至步骤十所完成的整体吊运到通过步骤一至步骤六所完成的整体的上方，并利用下模座013上的四根导柱以及上模座012上的四个衬套对通过步骤七至步骤十所完成的整体与通过步骤一至步骤六所完成的整体进行组装。

采用上述的装配方法，能够有效的确保凸模02与凹模03之间的配合精度，从而能够确保加工出来的齿圈的尺寸精度以及形状准确度。

本发明所述的齿圈热挤压模具，通过利用本发明的齿圈热挤压模具进行生产，可以做到全闭式生产，生产过程中无飞边产生，同时凸模02在对凹模03内的坯料进行热挤压时，不仅能够有效的保证凹模03内成型的齿圈的尺寸精度以及形状准确度，而且凹模03内成型的齿圈在与凸模02进行脱模时也非常方便，此外增设顶出器05后，也方便将挤压成型的齿圈从凹模03中脱离出来，本发明还具备使用方便，材料利用率高，结构简单的特点。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。