[发明专利]油泵齿轮轴精锻成形模具及成形方法

说明书

技术领域

本发明属于齿轮轴的加工技术领域，提供了一种凹模分层式油泵齿轮轴精锻成形的模具结构及成形方法，用于油泵齿轮轴精锻生产。

背景技术

齿轮油泵广泛运用于液体输送和液压系统等装置中，油泵中的齿轮轴属于机械结构中常用的基础零件，齿轮泵齿轮通常不是标准齿轮，齿轮泵齿轮具有较大的变位系数和较高的齿顶高。为了适应齿轮泵体积紧凑，准配精度高的特点，齿轮泵齿轮一般是齿轮带轴整体加工。目前齿轮加工工艺一般首先热锻成形齿坯，齿形则通过滚齿、插齿、剃齿和磨齿等切削工艺完成。采用切削工艺方法生产齿轮，加工时间长，生产效率低、生产成本高。同时切削加工会破坏金属的纤维组织，因而轮齿的弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度与耐磨性、使用寿命等都会降低，并且切削加工材料利用率低，能耗高。

齿轮精锻是利用金属高温时良好的塑性使轮齿成形，即利用金属塑性变形的原理，按照金属压力加工成形方法制造轮齿。用锻造方法生产齿轮具有生产率高、节约材料、降低成本节能环保等特点，并且由于齿部金属流线连续，沿齿廓分布，齿轮强度高、寿命长等优点，因此齿轮精锻成形工艺是一种极具发展潜力的工业生产手段。

发明内容

本发明提供了一种凹模分层式油泵齿轮轴精锻成形的模具结构及成形方法，三个步骤即可完成油泵齿轮轴轴体及齿形的粗加工，加工效率高，节约材料，生产成本低；凹模分层的结构，结构紧凑，出模方便，模具零件形状简单，加工成本低。

本发明的技术方案是：一种油泵齿轮轴精锻成形模具，包括上模1，下模上层2，齿形模具3，下模下层4，底座5，下模外圈6，压圈7和脱模环8，其中上模1是一个简单的凸杆结构，装于压力机上滑块之下；下模上层2、齿形模具3和下模下层4构成模具型腔，其依次装于下模座7中；底座5置于下模下层4之下，下模座7由下模外圈6固定在压力机机座之上；脱模环8由螺母固定在下模外圈6之上。

其中上模1是一个简单的凸杆结构，主要作用是形成封闭模腔和传递锻造能量；下模上层2用于成形齿轮轴的一端侧轴，齿形模具3是用于成形齿轮轴的齿形部分，下模下层4用于成形齿轮轴的侧轴。底座5用于承载齿轮轴的成形压力，下模外圈6用于固定下模座，下模座7用于保证整套模具的定位精度和承载过多的锻压力，脱模环8用于防止锻造过程中卡料而产生的下模上层2被带起。

其中，模具型腔分为三层，下模上层2、齿形模具3和下模下层4，分别成形齿轮轴的两个侧轴和齿形，三层的形位精度由下模外圈7保证；下模上层2和齿形模具3为内外圈过盈装配组合而成，以对模具施加预紧力，防止模具在锻造过程中受力开裂而失效；齿形模具3的齿形可由线切割直接加工而成，加工简单，精度高，加工成本低；

本发明的另一个优选方案是上述的上模1与下模上层2之间有空隙，锻造过程中，若锻件金属流入上模1与下模上层2之间的空隙，下模上层2将锻造结束，即上模1抬起时，将被带起，这时脱模环8将下模上层2挡住，保证模具与锻件分离。

一种利用如权利要求1所述油泵齿轮轴精锻成形模具加工齿轮轴锻件成形方法,其特征在于，包括以下三个步骤：

步骤1，加热棒料，将棒料放入感应加热炉中加热至1000℃至1100℃，并且只加热成形齿形部分金属，即棒料中间段；

步骤2，将棒料中间段放入油泵齿轮轴精锻模具中进行锻造，一次性成形齿轮轴的上下侧轴及齿形；

步骤3，锻造后，锻件将和齿形模具3紧密贴合在一起，将锻件和齿形模具3取出并移至另一工位，顶出齿轮轴锻件。

本发明的优点

1）本发明采用精密锻造方法加工油泵齿轮轴，可以代替传统切削加工中的粗加工，仅需三个步骤就可加工出油泵齿轮轴产品；

2）与传统切削加工相比加工效率可提高10~50倍，材料利用率可达到80%以上，提高20~40个百分点，产品性能也有一定程度提高；

3）采用凹模分层式结构，结构紧凑，解决了油泵齿轮轴精锻模具分模困难的问题，模具零件形状简单，加工成本低；

4）采用多工位出模方式，解决了锻造后出模困难的问题。

附图说明

图1为本发明的油泵齿轮轴精锻模具总装图，其中：1为上模，2为下模上层，3为齿形模具，4为下模下层，5为底座，6为下模外圈，7为下模座，8为脱模环；

图2为模具中下模上层零件图；

图3为模具中齿形模具零件图；

图4为坯料加热段示意图；

图5为出模工位示意图，其中：3为齿形模具，9为顶杆，10为锻件，11为出模座；