[发明专利]用于非圆锥齿轮的热锻成形模具及热锻成形工艺

说明书

本发明公开了一种用于非圆锥齿轮的热锻成形模具设计方法，设计预制坯模具时包括以下步骤：将非圆锥齿轮按单个齿分割成多个部分，并将多个分割后的部分转化为多个具有扇形截面且等高的扇形柱体；以多个扇形柱体的圆弧中点为基准点，采用样条曲线将所有基准点连接成一闭合曲线即为预制坯的径向截面形状；根据扇形柱体的高度、预制坯的径向截面形状以及预制坯的最大轴向截面为分模面进行预制坯模具的加工。采用本热锻成形模具，可大幅度提高非圆锥齿轮生产效率，降低制造成本。

技术领域

本发明涉及非圆锥齿轮塑性成形技术领域，尤其涉及一种用于非圆锥齿轮的热锻成形模具及热锻成形工艺。

背景技术

非圆锥齿轮可以实现两相交轴或交错轴之间变传动比传动，具有许多圆锥齿轮不能实现的特殊功能，例如采用非圆锥齿轮的汽车防滑差速器不仅具有结构紧凑、传动平稳、效率高、寿命长等优点，而且还具有差速防滑功能，在泥泞、湿滑、冰雪等地面的通过性能比传统的圆锥齿轮差速器有大幅度提高。与具有平面圆节曲线的圆锥齿轮相比，非圆锥齿轮具有复杂的空间非圆节曲线，使得其几何形状十分复杂，这给非圆锥齿轮制造带来巨大困难。目前，非圆锥齿轮主要采用五轴联动数控加工中心切削制造，切削加工不能细化齿轮基体晶粒，不能形成沿齿面连续分布的金属流线，难以制造出高性能长寿命非圆锥齿轮。因此，多轴联动数控加工无法满足低成本、高效率、高性能非圆锥齿轮加工制造要求，亟待开发非圆锥齿轮塑性成形工艺，从而实现非圆锥齿轮高效、优质、低耗成形制造。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于非圆锥齿轮的热锻成形模具及热锻成形工艺，旨在大幅度提高非圆锥齿轮生产效率，降低制造成本。

为实现上述目的，本发明提供一种用于非圆锥齿轮的热锻成形模具设计方法，设计预制坯及预制坯模具时包括以下步骤：

将非圆锥齿轮按单个齿分割成多个部分，并将多个分割后的部分转化为多个具有扇形截面且等高的扇形柱体；

以多个扇形柱体的圆弧中点为基准点，采用样条曲线将所有基准点连接成一闭合曲线即为预制坯的径向截面形状；

以预制坯的最大轴向截面为分模面，并根据扇形柱体的高度和预制坯的径向截面形状进行预制坯模具的加工。

优选地，所述将非圆锥齿轮按单个齿分割成多个部分，并将多个分割后的部分转化为多个具有扇形截面且等高的扇形柱体的步骤具体包括：

以非圆锥齿轮轴线和各齿槽顶点为基准建立多个基准面；

通过多个基准面将非圆锥齿轮锻件分割成多个部分；

将所分割的各部分按照等体积原则转换为具有扇形截面且等高的扇形柱体，各扇形柱体的扇形截面中心角与非圆锥齿轮中两相邻基准面夹角相等。

优选地，进行终锻模的型腔设计时，将非圆半轴锥齿轮大端齿形的齿顶曲线沿径向延伸所得曲面和非圆半轴锥齿轮大端齿形所在球面共同构成的分模面进行终锻模的型腔设计，其中，包含背部轴杆型腔的凹模为上模，包含齿形型腔的齿形模为下模。

优选地，进行预锻模的型腔设计时，预锻模型腔是在终锻模型腔的基础上，齿形型腔沿齿面法向增大0.2mm～0.3mm，背部轴杆型腔沿轴向增大0.8～1.2mm，并以非圆半轴锥齿轮大端齿形的齿顶曲线沿径向延伸所得延伸曲面和非圆半轴锥齿轮大端齿形所在球面共同构成的分模面进行分模设计，其中，包含齿形型腔的齿形模为上模，包含背部轴杆型腔的凹模为下模。

优选地，预锻模下模型腔底部根据预制坯径向截面形状设计用于预制坯定位的定位槽。

优选地，最大扇形柱体半径等于非圆锥齿轮锻件背部轴杆的半径。

本发明进一步提出一种基于上述的用于非圆锥齿轮的热锻成形模具设计方法的热锻成形工艺，包括以下步骤：

将圆棒料进行下料以及少无氧化加热处理；