小齿轮件的成形工艺及模具设计
1引言冷挤压技术是一种高精、、低耗的先进生产工艺技术，是零件成形加工的主要方法之一。而齿轮和花键形状复杂，尺寸精度、表面质量及综合机械性能等要求均很高，而且常温下金属的变形能力低、流动性差，这些原因导致锻造载荷陡增、齿形型腔角隅充填能力锐减，模具处于极限加工状态，带来易磨损、弹性变形严重、寿命低等弊病。如果采用流线型的挤压过渡型腔，能改善金属流动的均匀性，降低成形压力，提高齿轮和花键挤压成形的精度。2工艺分析2．1成形工艺设计图1为小齿轮件的零件图，材料为40Cr，零件一端为齿轮，另一端为花键。齿轮参数为：齿数Z=8，模数m=1．5，齿形为渐开线，压力角口=20°，齿顶圆直径da=13ram，齿根圆直径df=11 mm，精度等级为IT6～IT7。根据对零件的分析得出小齿轮件的成形工艺方案为：精剪下料一挤压小端一正挤花键-镦粗一反挤齿轮、齿轮孔成形一挤台阶一齿轮部分精整成形，如图2所示。2．2坯料形状和尺寸的确定坯料形状和尺寸对冷挤压件的充填性能和模具寿命影响很大。根据小齿轮件的形状特点，同时为了便于送料以及有利于坯料的定位，故选用圆柱形坯料。毛坯的体积是根据变形前后的体积不变定律计算，经计算确定毛坯直径为12 mm，长度为27mm。2．3坯料的软化处理小齿轮件的材料为40Cr，其供应状态强度高、变形抗力大、塑性较差且有加工硬化存在。加工前要对坯料进行充分的软化处理，降低变形抗力，提高塑性，以满足冷挤压成形工艺。退火处理过程如图3所示。经退火处理后，材料硬度达到150～163HBS。但在热处理中，齿轮不可避免地会产生变形，因此在热处理之后须进行磨削、研磨或精切，以消除因变形产生的误差，提高齿轮的精度。
高精密齿轮成形磨齿生产加工的热处理工艺高精密齿轮成形磨齿生产加工的热处理工艺：感应淬火：感应淬火常见于中碳钢与立碳碳素钢，如45、40Cr钢等。感应淬火后，齿面硬度一般为40～55HRC。特性是抗l疲惫缝隙腐蚀、抗胶合板工作能力高。耐磨性能好；高频淬火后得到的齿面具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限，而心部仍保持足够的塑性和韧性。因为齿心一部分未淬硬，齿轮仍有充足的延展性，能承担并不大的冲击性荷载。渗碳淬火：渗碳淬火常见于高碳钢和低碳环保含金钢，如20、20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度达到56～62HRC，而齿轮芯部仍维持较高的延展性，传动齿轮的抗拉强度和齿面触碰抗压强度高，耐磨性能不错，常见于受冲击性荷载的关键齿轮传动系统。齿轮经渗碳淬火后，传动齿轮形变很大，应开展切削生产加工。渗氮：渗氮是一种表层有机化学调质处理。渗氮后不用开展别的调质处理，齿面硬度达到700～900HV。因为渗氮解决后的齿轮硬度高，加工工艺溫度低，形变小，故适用内齿轮和无法切削的齿轮，常见于含铅量、钼、铝等铝合金原素的渗氮钢，如38CrMoAl等。热处理：热处理一般用以中碳钢与立碳铝合金钥，如45、40Cr、35SiMn钢等。热处理后齿面硬度一般为220～280HBS。因硬度不高，传动齿轮深度加工可在调质处理后开展淬火：淬火能清除热应力，优化晶体，改进物理性能和加工性。冲击韧性规定太低的齿轮可选用中碳钢正火处理，大直徑的齿轮可选用铸钢件正火处理。
为何斜齿轮比直齿轮难做？
为何斜齿轮比直齿轮难做？当两齿面继续相对运动时，较硬的齿面将较软的齿面上的部分材料沿滑动方向撕下而形成沟纹。（1）模具加工因素。直齿的模仁齿圈可以采用的慢走丝线割，其线割的质量非常高，尤其是在表面粗糙度和切割精度上非常高；而斜齿由于螺旋角的存在，导致其模仁齿圈必须采用放电加工，放电就要有电极【铜公】，这个铜公通常是采用定制的滚刀加工出来的，按照现有的加工方式，斜齿铜公的放缩必须考虑两个因素：一是塑料自身的收缩，而是放电间隙。由于受塑料收缩难以精l确量化和放电间隙的不准确性因素影响，所以制造精l确的电极是有一定难度的。在用电极放电加工齿圈时，必须附加螺旋运动使电极按照螺旋运动加工出齿圈，这一运动的存在直接导致机床的精度将加入齿圈的加工精度中。换言之，齿圈的精度受火花机精度的影响。这些因素综合在一起决定了斜齿模仁的加工难度要高于直齿。（2）注塑因素。直齿出模可以直接顶出，但是斜齿必须旋出。斜齿旋转出模时由于受力的因素，塑胶齿轮导致出模时受力较大，所以导致斜齿出模过程中有较大的变形。这些变形因素导致注塑出来的塑胶齿轮产品在齿形精度和径向跳动指标上要低于直齿。
苏州奥本马精密机械有限公司于2013年6月在中国苏州注册成立，主要从事中小模数传动机械齿轮，涡轮，蜗杆，伞齿轮，螺旋锥齿轮，轴齿轮，齿轮箱等，零部件生产和研发，服务于汽车制造行业，纺织机械，航空航天，工业零件行业，电子行业，家用电器等领域。50年代我国从原苏联里哈乔夫汽车厂引进当时苏联中型载货汽车(即“解放”牌原车型)生产技术的同时，也引进了原苏联生产汽车齿轮的20CrMnTi钢种。
齿轮的加工方式
渐开线齿轮加工方法有2大类，一个是仿形法，用成型铣刀铣出齿轮的齿槽，是“模仿形状”的。另一个是范成法（展成法）。
(1)滚齿机滚齿：可以加工8模数以下的斜齿
(2)铣床铣齿：可以加工直齿条
(3)插床插齿：可以加工内齿
以上信息由专业从事高精度磨齿机厂家的奥本马精密机械于2025/4/11 19:03:34发布
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