本发明涉及汽车减速机中的同步器齿环的锻造工艺的局部优化和改进，属于锻造成型工艺技术领域。
背景技术：
金属锻造成型技术在日常的生产中应用非常广泛，在国民的经济生产中有着非常重要的作用。锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。根据锻造温度，可以分为热锻、温锻和冷锻。根据成形机理，锻造可分为自由锻、模锻、碾环、特殊锻造。
模锻又分为开式模锻和闭式模锻.金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，模锻一般用于生产重量不大、批量较大的零件。模锻可分为热模锻、温锻和冷锻。温锻和冷锻是模锻的未来发展方向，也代表了锻造技术水平的高低。按照材料分，模锻还可分为黑色金属模锻、有色金属模锻和粉末制品成形。顾名思义，就是材料分别是碳钢等黑色金属、铜铝等有色金属和粉末冶金材料。闭式模锻和闭式镦锻属于模锻的两种先进工艺，该工艺由于没有飞边，一方面材料的利用率就高，用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工；另一方面，锻件的受力面积就减少，所需要的荷载也减少。但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对锻件进行测量，努力减少锻模的磨损，提供锻模的使用寿命，降低生产成本，一直是该种工艺在实际生产中需要解决的问题。
汽车减速机中的同步器齿环即带爪齿环使用避式模锻进行加工，属于模锻里面的热模锻工艺，锻造后的外环产品在完成成型后，需要从模具型腔里面顶出脱模，为了避免在顶出的过程中发生翘曲、变形等情况发生，要求产品在顶出的过程中受力均匀、并且要保证一定的强度。
然而，热态锻件在剧烈收缩后，需要从凹模型腔里面顶出脱模，通常情况下：
1.如果凹模型腔的抱紧力不是特别大，对顶出结构没有严格要求，平面式的顶出结构也可以顺利顶出；
2.如果凹模型腔的抱紧力很大时(此种情况发生在模锻比较复杂特征的零件时)，对顶出结构有比较严格的要求，否则顶出时会发生翘曲、变形等不良现象。
这时候，通常考虑使用竖直式的顶出结构进行顶出，这样虽然可以顺利顶出成品，但是其缺点为：成型所需要的打击力比较大，锻模的磨损比较严重，如此会大幅降低模具的使用寿命，提高生产成本。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述问题而进行的，本发明改进后的锻模机构顶出更顺畅，在通常情况下可以显著提升模具的使用寿命。
本发明提供一种带爪外环锻模机构，其特征在于，包括：
凹模，具有容纳带爪外环毛坯的型腔以及设置在该型腔下方且同轴设置的顶出腔；
冲头，用于冲锻带爪外环毛坯使得毛坯在型腔中成型，与型腔相匹配；以及
顶杆，安装在顶出腔中，被驱动而沿着顶出腔上顶来推出被冲锻加工后的带爪外环，
其中，顶出腔上部具有外扩的锥面，该锥面与型腔的底壁直接连接。
本发明提供的带爪外环锻模机构，还可以具有这样的特征：
其中，锥面的高度为：爪高度到(爪高度+2mm)范围内。
本发明提供的带爪外环锻模机构，还可以具有这样的特征：
其中，锥面的大端直径小于或等于带爪外环的内径。
本发明提供的带爪外环锻模机构，还可以具有这样的特征：
其中，锥面与顶出腔的竖直内壁的夹角为大于0度而小于90度。
本发明提供的带爪外环锻模机构，还可以具有这样的特征：
其中，锥面与顶出腔的竖直内壁的夹角优选为15-75度。
本发明提供的带爪外环锻模机构，还可以具有这样的特征：
其中，顶出杆包括直杆和设置在直杆上的圆锥形体，
圆锥形体的外圆锥面与锥面平行贴合。
本发明提供的带爪外环锻模机构，还可以具有这样的特征：
其中，圆锥形体的外圆锥面的高度大于或等于锥面的高度。
本发明提供的带爪外环锻模机构，还可以具有这样的特征：
其中，顶出杆的直杆和圆锥形体是一体加工成型的；或
圆锥形体是可拆卸的安装在直杆上的，且圆锥形体使用硬质的合金钢或模具钢。
本发明提供的带爪外环锻模机构，还可以具有这样的特征：
其中，凹模的基体与锥面部分是一体加工成型的；或
凹模的基体具有具有安装结构，锥面部分是可拆卸的锥面圈套，锥面圈套可拆卸的安装在安装结构中。
本发明提供的带爪外环锻模机构，还可以具有这样的特征：
其中，冲头、顶杆均具为中空的管状结构。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的锻模机构，因为凹模的型腔在底壁与顶出腔之间设置有锥面，通过锥面的作用使得顶出过程通过斜面出力，打击顶杆的作用力更小就可以顶出模锻后的零部件，由于顶出作用力变化更缓和，没有冲击力，可以有效减轻甚至笔迷顶出是零部件翘曲、变形等问题，同时因为顶出过程中打击力减小，也可以提高模具的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的实施例中带爪外环锻模机构(未示出冲头)的立体示意图；
图2是图1的主视图；
图3是图2中a-a向的剖视图；
图4是本发明的实施例中带爪外环锻模机构(未放入毛坯)的剖面示意图；以及
图5是本发明的实施例中带爪外环锻模机构顶出示意图。
图示说明：
锥面的大端直径①、锥面的高度②、锥面与顶出腔的竖直内壁的夹角③。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明带爪外环锻模机构作具体阐述。
实施例1
如图1、2、3、4、5所示，带爪外环锻模机构10，包括凹模1、冲头2以及顶杆3。
凹模1，具有容纳带爪外环毛坯4的型腔5以及设置在该型腔下方且同轴设置的顶出腔6。
冲头2，用于冲锻带爪外环毛坯使得毛坯在型腔中成型，与型腔相匹配。
顶杆3，安装在顶出腔中，被驱动而沿着顶出腔上顶来推出被冲锻加工后的带爪外环，
其中，顶出腔上部具有外扩的锥面7，该锥面与型腔的底壁8直接连接。
实施例2
在实施例1的基础上，作为一种优化，锥面的高度②为带爪外环爪高度到(爪高度+2mm)范围内。
实施例3
在实施例1、2的基础上，作为一种优化，锥面的大端直径①小于或等于带爪外环的内径。
实施例4
在实施例1、2、3的基础上，作为一种优化，锥面与顶出腔的竖直内壁的夹角③为大于0度而小于90度，进一步的优选为15-75度，通常在实际中使用15、30、45、60、75。
实施例5
在实施例1、2、3、4的基础上，作为一种优化，为了更好的使得顶杆的顶出过程更顺利，顶出杆包括直杆9和设置在直杆上的圆锥形体10，圆锥形体的外圆锥面与锥面平行贴合。本优化实施例，因为顶杆的圆锥形体的外圆锥面和顶出腔的锥面契合，所以顶出过程会更顺畅。
实施例6
在实施例5的基础上，作为一种优化，其中，圆锥形体的外圆锥面的高度大于或等于锥面的高度。如此设置，能够在顶杆为进行上顶时不与毛坯接触，减少冲击，提高寿命。
实施例7
在实施例5、6的基础上，作为一种优化，其中，顶出杆的直杆和圆锥形体是一体加工成型的；或
圆锥形体是可拆卸的安装在直杆上的，且圆锥形体使用硬质的合金钢或模具钢。可拆卸的安装可以使过盈配合或是螺栓经固件等。一般而言，因为圆锥形体需要和毛坯接触进行顶出，其材质应该使用更硬的材质，优选硬质的合金钢或模具钢并进行调质热处理，而直杆部分仅仅使用一般的钢材即可，成本低，而且圆锥形体磨损后直接替换即可。
实施例8
在实施例1-7的基础上，作为一种优化，其中，凹模的基体与锥面部分是一体加工成型的，使用加工中心加工；或
凹模的基体具有具有安装结构，锥面部分是可拆卸的锥面圈套，锥面圈套可拆卸的安装在安装结构中。和顶杆同样的道理，凹模的基体由于不和冲头直接接触，受到的冲击力小，选用一般的钢材即可，而锥面圈套和冲头直接接触，受到的冲击力大，其材质应该使用更硬的材质，优选硬质的合金钢或模具钢并进行调质热处理。基体和锥面圈套可以使用螺栓紧固件等方式进行可拆卸的连接。
实施例9
在实施例1-8的基础上，作为一种优化，如图4所示，冲头、顶杆均具为中空的管状结构。
实施例的作用与效果
根据实施例提供的的锻模机构，因为凹模的型腔在底壁与顶出腔之间设置有锥面，通过锥面的作用使得顶出过程通过斜面出力，打击顶杆的作用力更小就可以顶出模锻后的零部件，由于顶出作用力变化更缓和，没有冲击力，可以有效减轻甚至笔迷顶出是零部件翘曲、变形等问题，同时因为顶出过程中打击力减小，也可以提高模具的使用寿命。
因为顶杆的圆锥形体的外圆锥面和顶出腔的锥面契合，所以顶出过程会更顺畅。
圆锥形体的外圆锥面的高度大于或等于锥面的高度。如此设置，能够在顶杆为进行上顶时不与毛坯接触，减少冲击，提高寿命。
因为圆锥形体是可拆卸的安装在直杆上的，且圆锥形体使用硬质的合金钢或模具钢，如此的设置，考虑到圆锥形体需要和毛坯接触进行顶出，其材质使用更硬的材质(优选硬质的合金钢或模具钢并进行调质热处理)而直杆部分仅仅使用一般的钢材即可，这样的设计，使得零部件的加工成本低，圆锥形体磨损后直接替换即可，维修方便而且提高使用寿命。
因为冲头、顶杆均具为中空的管状结构，减轻重量，而管状结构利于散热。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。