專利名稱：齒輪軸的成型方法及所用的模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪軸的成型方法及所用的成型模具，特別是涉及齒輪軸的冷鐓成型方法及所用的模具。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的齒輪軸的加工方法需經(jīng)過如下幾道工序:
α委托廠家冷墩加工或車削加工成未束齒的毛坯件;再用液壓設(shè)備或沖床冷擠壓成型。
采用上述加工方法無法實現(xiàn)自動化且工序較多，無法保證齒輪軸各部分的同軸度，且在多次加工過程中因移動而易產(chǎn)生磕碰、刮傷等，使得齒輪軸的精度糟到破壞；同時因為在加工中需手工傳遞，生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，產(chǎn)量少且生產(chǎn)成本高。再者，采用上述方法，齒輪軸和花鍵分兩次成型，先鐓制齒輪軸或花鍵而后再成型花鍵或齒輪軸，使得加工工序復(fù)雜，且精度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)在鐓制齒輪軸時加工效率低、加工精度低的不足，提供一種能提高齒輪軸的加工精度和效率的齒輪軸的成型方法及所用的模具。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種齒輪軸成型所用的模具，包括沖模、主模，所述沖模內(nèi)設(shè)置有與所述齒輪軸的齒輪外表面形狀相匹配的沖模型腔，所述的主模內(nèi)設(shè)置有與所述的齒輪軸的軸桿部位及花鍵部位的外表面相匹配的主模型腔，所述的沖模型腔的上端與前打棒孔同軸相連通，所述的主模型腔的下端與后打棒孔同軸相連通；
所述的主模下方設(shè)置有模蓋，所述模蓋由模蓋堵頭和模蓋座組成，所述主模下方設(shè)置有模套內(nèi)臺階孔，所述模蓋與所述主模通過所述的模蓋堵頭和所述的模套內(nèi)臺階孔軸向間隙配合連接；
所述的主模還包括一內(nèi)模，所述內(nèi)模的一端設(shè)置在所述主模的上端內(nèi)，所述內(nèi)模的另一端與所述的沖模徑向間隙配合連接，所述主模型腔的一部分設(shè)置在所述的內(nèi)模內(nèi)；
所述的主模由模套和設(shè)置在所述模套內(nèi)的主模芯模組成，所述的主模型腔設(shè)置在主模芯模內(nèi)，所述的主模芯模由上芯模、軸桿芯模、花鍵芯模、軸頭芯模和調(diào)整芯模組成，由所述的模套將所述的上芯模、軸桿芯模、花鍵芯模、軸頭芯模和調(diào)整芯模固定連接成一整體；
所述的軸桿芯模、花鍵芯模和軸頭芯模的材質(zhì)均為鎢鋼，在所述的軸桿芯模、花鍵芯模、軸頭芯模所對應(yīng)的主模型腔內(nèi)及所述的沖模型腔內(nèi)設(shè)置有鍍鈦層。本發(fā)明的另一個目的是，提供一種齒輪軸的成型方法，包括預(yù)鐓成型與所述齒輪軸結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的齒輪軸毛坯-齒輪軸毛坯冷鐓成型所述的齒輪軸，在齒輪軸毛坯冷鐓成型所述的齒輪軸時，所述齒輪軸毛坯的齒輪段設(shè)置在沖模型腔內(nèi)，所述齒輪軸的花鍵段設(shè)置在主模型腔內(nèi)，由前打棒對齒輪軸毛坯進(jìn)行前定位，由后打棒對齒輪軸毛坯進(jìn)行后定位，由沖模沖擊主模對所述的齒輪軸毛坯進(jìn)行反強(qiáng)束成型；
所述的齒輪軸毛坯的齒輪段的直徑與所述的齒輪軸的齒輪的直徑相等，所述的齒輪軸毛坯的齒輪段的長度小于所述的齒輪軸的齒輪的長度，所述的齒輪軸毛坯的軸桿段的直徑小于所述的齒輪軸的軸桿的直徑，所述的齒輪軸毛坯的軸桿段的長度等于所述的齒輪軸的軸桿的長度，所述的齒輪軸毛坯的花鍵段的直徑等于所述的齒輪軸的花鍵的外徑，所述的齒輪軸毛坯的花鍵段的長度小于所述的齒輪軸的花鍵的長度。采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的模具和方法，不僅可一次成型齒輪齒和花鍵，且得到的齒輪軸直線度高精度等級高，生產(chǎn)效率也得到了提高。


圖1為本發(fā)明齒輪軸最終成型模具實施例結(jié)構(gòu)示意 圖1a為圖1中i的局部放大 圖1b為圖1中j的局部放大 圖2為最終鐓制成型工作狀態(tài)示意 圖3為繳制齒輪軸時所用棒料實施例結(jié)構(gòu)不意 圖4為齒輪軸第一次預(yù)鐓成型毛坯實施例結(jié)構(gòu)示意 圖5為齒輪軸第二次預(yù)鐓成型毛坯實施例結(jié)構(gòu)示意 圖6為齒輪軸最終預(yù)鐓成型毛坯實施例結(jié)構(gòu)示意 圖7為齒輪軸實施例結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明
410-沖模 411-沖模型腔 413-前打棒孔420-內(nèi)模 422-鍍鈦層 423花鍵型腔430-主模芯模 431-上芯模 432-軸桿芯模 433-花鍵芯模 434-軸頭芯模435-調(diào)整芯模440-主模441-模套內(nèi)臺階孔442-后打棒孔443-模套444-主模型腔450-模蓋451-模蓋堵頭452-模蓋座453-模蓋外臺階 500-齒輪軸501-齒輪 502-軸桿 503-花鍵 504-軸頭 600-齒輪軸毛坯 601-齒輪段 602-軸桿段603-花鍵段604-軸頭段 700-棒料 701-頭部一 702-軸桿一 703-頭部二704-桿部二
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
以加工一端設(shè)置有齒輪、另一端設(shè)置有花鍵的齒輪軸為例對本發(fā)明的成型方法及模具的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述，便于對本發(fā)明齒輪軸的成型方法及所用的模具結(jié)構(gòu)的理解。如圖1所示，本發(fā)明的最終成型齒輪軸的鐓制模具包括沖模410、主模440和模蓋450。在沖模410內(nèi)設(shè)置有與齒輪軸的齒輪圓柱外表面形狀相匹配的沖模型腔411，及與沖模型腔411相連通的供前打棒穿過的前打棒孔413 ；
在主模440內(nèi)設(shè)置有與齒輪軸的軸桿部位及花鍵部位的圓柱外表相匹配的主模型腔444，該主模型腔下端與后打棒孔442同軸相連通；
模蓋450設(shè)置有模蓋堵頭451及模蓋座452，模蓋堵頭451設(shè)置在模蓋座上方，使模蓋構(gòu)成凸字型。在主模440下端內(nèi)設(shè)置有供模蓋堵頭451伸入的主模配合孔。同樣在模蓋450內(nèi)設(shè)置有供后打棒穿過的后打棒孔442。為了提高整套模具的使用壽命，主模440上設(shè)置有內(nèi)模420。在沖模410的下端設(shè)置有沖模連接內(nèi)孔，在主模440的上方設(shè)置有主模連接內(nèi)孔，內(nèi)模420的一端設(shè)置在主模連接內(nèi)孔中，另一端為自由端，形狀和尺寸與沖模連接內(nèi)孔相匹配并設(shè)置在主模440外，在沖模內(nèi)設(shè)置的沖模型腔411位于沖模連接內(nèi)孔的上方。在主模內(nèi)設(shè)置的主模型腔444的一部分位于主模本體上，另一部分位于內(nèi)膜上。這樣，當(dāng)進(jìn)行成型加工時，內(nèi)模420的自由端進(jìn)入到?jīng)_模連接內(nèi)孔中，由內(nèi)模420直接接受沖模410的沖擊力，可有效減少主模的頂部由于受沖模410的沖擊力而變形，當(dāng)內(nèi)模420因受沖擊而變形時，直接更換內(nèi)模420，可提高整套模具的使用壽命。為了降低主模440的加工難度及減少主模的變形和提高其使用壽命，將主模440設(shè)置成分體式。它包括模套443和設(shè)置在模套443內(nèi)的主模芯模430，主模型腔444設(shè)置在主模芯模430內(nèi)。主模配合孔設(shè)置在模套443的下端。主模芯模430可根據(jù)齒輪軸的具體結(jié)構(gòu)分段設(shè)置。如本實施例的主模芯模主要包括上芯模431、軸桿芯模432、花鍵芯模433、軸頭芯模434及調(diào)整芯模435。其中主模型腔444的花鍵型腔423設(shè)置在花鍵芯模433上，上芯模431設(shè)置在主模芯模430的頂部，內(nèi)模420的下端設(shè)置在上芯模431內(nèi)，調(diào)整芯模435設(shè)置在主模芯模430的底部，用來調(diào)整整個主模芯模的長度。模套443將上述分段設(shè)置的上芯模431、軸桿芯模432、花鍵芯模432、調(diào)整芯模435及軸頭芯模434固定連接成一整體。分段設(shè)置主模芯模430，具有可以根據(jù)軸桿、齒輪、花鍵軸頭的長度進(jìn)行芯模組合，節(jié)約模具的總體數(shù)量的優(yōu)點。在設(shè)計時，最好使沖模410和主模440頂部在進(jìn)行鐓制過程中有間隙，這樣可防止主模與沖模的硬性接觸，增加主模的使用壽命。也就是內(nèi)模的自由端的高度大于沖模連接內(nèi)孔的深度。主模的各芯模最好由鎢鋼制成，主模型腔和沖模型腔內(nèi)設(shè)置鍍鈦層422，以得到良好的光潔度和延緩模具變形。模蓋堵頭451的根部設(shè)置有模蓋外臺階453，在主模配合孔下端設(shè)置有模套內(nèi)臺階孔441，模蓋堵頭451的長度H2比主模配合孔的長度Hl長，有利于模蓋堵頭451通過其頂部頂緊模套443，從而保證整個齒輪軸的加工精度。成型齒輪軸時，首先預(yù)成型齒輪軸毛坯600，預(yù)成型的齒輪軸毛坯的方法與現(xiàn)有方法相同，先得到如圖2和6所示的預(yù)成型齒輪軸毛坯。預(yù)成型的齒輪軸毛坯600的結(jié)構(gòu)和齒輪軸間最好具有如下關(guān)系:1、預(yù)成型的齒輪軸毛坯600與成型的齒輪軸具有相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)；2、預(yù)成型的齒輪軸毛坯600的齒輪段601及花鍵段603的直徑與齒輪軸相對應(yīng)部分的直徑相等，但長度小于成齒輪軸相對應(yīng)部分的長度；3、位于齒輪段和花鍵段之間的軸桿段602的長度與齒輪軸相對應(yīng)部位的長度相等，但齒輪軸毛坯的軸桿段602直徑小于齒輪軸連接軸502的直徑。這樣設(shè)計預(yù)成型齒輪軸毛坯的結(jié)構(gòu)不僅有助于反強(qiáng)束成型，且得到的齒輪軸直線度高、精度等級高。成型時，將預(yù)成型齒輪軸毛坯設(shè)置在主模型腔444內(nèi)，將后打棒置入后打棒孔442內(nèi)，對齒輪軸進(jìn)行后定位，將前打棒放入前打棒孔內(nèi)，沖模型腔與主模型腔對正，用沖模沖擊齒輪軸毛還，對齒輪軸毛還進(jìn)行反強(qiáng)束。如圖7所示為本發(fā)明所加工工件的一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中示出了工件各部位尺寸及精度。其為一端設(shè)置有齒輪501、另一端設(shè)置有花鍵503、中間為連接軸502、且花鍵503端設(shè)置有軸頭504的齒輪軸500，按如下加工方法進(jìn)行鐓制；圖3-7及本文中所用單位均為mm。對工件進(jìn)行最終預(yù)鐓:如圖6所示，最終預(yù)鐓出的齒輪軸毛坯600包括與齒輪軸500各部相對應(yīng)設(shè)置的齒輪段601、軸桿段602、花鍵段603及軸頭段604，齒輪段601的直徑為20.15、長度為16，軸桿段602的直徑為12.45、長度為69，花鍵段603的直徑為11.8、長度為14，軸頭段604的直徑為9.18、長度為11。毛坯的公差按成品工件的實際公差進(jìn)行調(diào)整。上述步驟中，最終預(yù)成型毛坯可采用現(xiàn)有的加工方法得到，比如，現(xiàn)在比較普遍采用的三步成型法。第一步，如圖3-6所示，利用體積不變原理計算出工件所用的料，得到長度大于工件實際長度、直徑小于工件實際直徑的棒料700 ;第一次預(yù)鐓制工件，得到頭部一701和軸桿一 702,頭部一 701為圓臺及圓柱的組合型,軸桿一的直徑大于棒料的直徑；而后進(jìn)行第二次預(yù)鐓制，得到頭部二 703和軸桿二 704。頭部二 704為圓臺形，其圓臺形的頂部是由三段直徑依次減小的錐臺組成，軸桿二的直徑小于齒輪軸的直徑；第三次預(yù)鐓制，得到預(yù)鐓毛坯600。采用上述方法和模具進(jìn)行鐓制時，當(dāng)鐓制長度和直徑比大的軸時，不易造成彎曲，尤其是鐓制精度要求高的汽車等高速運轉(zhuǎn)場合所用的軸時，其光潔度、直線度等均能達(dá)到設(shè)計要求。本發(fā)明方法和模具可一次成型齒輪齒和花鍵，且得到的齒輪軸直線度高精度等級聞。
權(quán)利要求
1.一種齒輪軸成型所用的模具，包括沖模(410)、主模(440)，其特征在于，所述沖模內(nèi)設(shè)置有與所述齒輪軸的齒輪外表面形狀相匹配的沖模型腔(411)，所述的主模內(nèi)設(shè)置有與所述的齒輪軸的軸桿部位及花鍵部位的外表面相匹配的主模型腔(444)，所述的沖模型腔(411)的上端與前打棒孔同軸相連通，所述的主模型腔的下端與后打棒孔同軸相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的模具，其特征在于，所述的主模(440)下方設(shè)置有模蓋(450)，所述模蓋由模蓋堵頭(451)和模蓋座(452)組成，所述主模下方設(shè)置有模套內(nèi)臺階孔(441)，所述模蓋與所述主模通過所述的模蓋堵頭和所述的模套內(nèi)臺階孔軸向間隙配合連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述的主模還包括一內(nèi)模(420)，所述內(nèi)模的一端設(shè)置在所述主模的上端內(nèi)，所述內(nèi)模的另一端與所述的沖模徑向間隙配合連接，所述主模型腔(444 )的一部分設(shè)置在所述的內(nèi)模內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的模具，其特征在于，所述的主模由模套(443)和設(shè)置在所述模套內(nèi)的主模芯模(430)組成，所述的主模型腔設(shè)置在主模芯模內(nèi)，所述的主模芯模(430)由上芯模(431)、軸桿芯模(432)、花鍵芯模(433)、軸頭芯模(434)和調(diào)整芯模(435)組成，由所述的模套將所述的上芯模、軸桿芯模、花鍵芯模、軸頭芯模和調(diào)整芯模固定連接成一整體。
5.如權(quán)利要求4所述的模具，其特征在于，所述的軸桿芯模、花鍵芯模和軸頭芯模的材質(zhì)均為鎢鋼，在所述的軸桿芯模、花鍵芯模、軸頭芯模所對應(yīng)的主模型腔內(nèi)及所述的沖模型腔內(nèi)設(shè)置有鍍鈦層。
6.一種齒輪軸的成型方法，包括預(yù)鐓成型與所述齒輪軸結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的齒輪軸毛坯(600)-齒輪軸毛坯(600)冷鐓成型所述的齒輪軸，其特征在于，在齒輪軸毛坯(600)冷鐓成型所述的齒輪軸時，所述齒輪軸毛坯(600)的齒輪段(601)設(shè)置在沖模型腔(411)內(nèi)，所述齒輪軸的花鍵段(603)和軸桿段設(shè)置在主模型腔(444)內(nèi)，由前打棒對齒輪軸毛坯(600)進(jìn)行前定位，由后打棒對齒輪軸毛還(600)進(jìn)行后定位，由沖模(410)沖擊主模對所述的齒輪軸毛坯(600 )進(jìn)行反強(qiáng)束成型。
7.如權(quán)利要求6所述的齒輪軸的成型方法，其特征在于，所述的齒輪軸毛坯(600)的齒輪段(601)的直徑與所述的齒輪軸的齒輪(501)的直徑相等，所述的齒輪軸毛坯的齒輪段的長度小于所述的齒輪軸的齒輪(501)的長度，所述的齒輪軸毛坯(600)的軸桿段(602)的直徑小于所述的齒輪軸的軸桿的直徑，所述的齒輪軸毛坯(600)的軸桿段的長度等于所述的齒輪軸的軸桿的長度，所述的齒輪軸毛坯(600)的花鍵段(603)的直徑等于所述的齒輪軸的花鍵的外徑，所述的齒輪軸毛坯(600)的花鍵段的長度小于所述的齒輪軸的花鍵的長度。
全文摘要
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)在鐓制齒輪軸時加工效率低、加工精度低的不足，提供一種齒輪軸的成型方法及所用的模具，該模具包括沖模和主模，所述沖模內(nèi)設(shè)置有與所述齒輪軸的齒輪外表面形狀相匹配的沖模型腔，所述的主模內(nèi)設(shè)置有與所述的齒輪軸的軸桿部位及花鍵部位的外表面相匹配的主模型腔，所述的沖模型腔的上端與前打棒孔同軸相連通，所述的主模型腔的下端與后打棒孔同軸相連通；鐓制時利用反強(qiáng)束，在沖模型腔內(nèi)成型齒輪，在主模型腔內(nèi)成型花鍵和軸桿，采用本發(fā)明方法和模具，不僅可一次成型齒輪齒和花鍵，且得到的齒輪軸直線度高精度等級高，生產(chǎn)效率也得到了提高。
文檔編號B21K1/06GK103192020SQ20131007540
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者周建, 任鵬波 申請人:浙江新東方汽車零部件有限公司