一種用于齒輪坯成型的工藝方法及用于齒輪坯成型的軋的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種用于齒輪坯成型的工藝方法，還涉及用于齒輪坯成型的軋機，齒輪坯（1）成型時，通過切割部件將齒輪坯加工原料切割成齒輪坯原件，對原件加熱，將原件鍛造出預成型齒輪坯，工藝方法還包括對預成型齒輪坯進行軋制處理步驟，軋制處理進行時，軋機（4）的輻板輥（5）和主軋輥（6）在軋機（4）的控制器（7）控制下不斷旋轉，輻板輥（5）和主軋輥（6）對齒輪坯（1）的輻板部（8）和端面部（9）進行旋轉軋制，制成齒輪坯（1），本發明的工藝方法及軋機，得到余量分布合理、性能優越的齒輪坯，加工出的齒輪坯材質致密度高，金屬的成份和晶體組織均勻，其輻板、輪輞以及輪緣的金屬纖維流線組織良好，利于提高齒輪坯的機械強度。
【專利說明】一種用于齒輪坯成型的工藝方法及用于齒輪坯成型的軋機
【技術領域】
[0001]本發明屬于齒輪坯加工成型【技術領域】，更具體地說，是涉及一種用于齒輪坯成型的工藝方法，本發明同時還涉及一種用于齒輪坯成型的軋機。
【背景技術】
[0002]齒輪坯的傳統制造方式有模鍛、自由鍛、鑄造或焊接等。模鍛優于其它制造方式，主要表現在:模鍛件組織致密均勻，流線連續，材料內部缺陷和破碎樹枝狀組織易于鍛合。因而模鍛成形得到廣泛應用，模鍛件逐漸取代粗大的自由鍛件和強度不高的鑄件。用壓力機模鍛終成型的斜踏面齒輪坯，其方式主要缺點有:鍛造成形力過大、輪輞尖角充型不飽滿、模具壽命低和斜踏面余量大等。模鍛件脫模時必須有一定大小的角度，一般有3° -12°，導致齒輪坯外圓踏面具有一定角度，增大踏面加工余量。此外，模鍛成型對應輪輞處模腔尖角不易充滿，要求內外輞面留有較大余量，一般IOmm — 14mm。對于大型齒輪坯，存在大量加工余量。總之，模鍛成形成材率很低。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術的不足，提供一種能夠降低齒輪坯加工原料用量，同時能確保齒輪坯材質致密度高，金屬成份和晶體組織均勻，提高齒輪坯的機械強度的用于齒輪坯成型的工藝方法。
[0004]要解決以上所述的技術問題，本發明采取的技術方案為:
[0005]本發明為一種用于齒輪坯成型的工藝方法，所述的齒輪坯成型時，通過切割部件將齒輪坯加工原料切割成齒輪坯原件，對齒輪坯原件進行加熱，然后將所述的齒輪坯原件放到壓力機中鍛造出預成型齒輪坯，所述的工藝方法還包括對鍛造出的預成型齒輪坯進行軋制處理的工藝步驟，軋制處理工藝步驟進行時，軋機的輻板輥和主軋輥在軋機的控制器控制下不斷旋轉，所述的輻板輥和主軋輥對齒輪坯的輻板部和端面部進行旋轉軋制，制成齒輪坯。
[0006]優選地，所述的軋機的輻板輥包括左輻板輥和右輻板輥，輻板部包括左輻板部和右輻板部，所述的軋制處理步驟進行時，左輻板輥和右輻板輥分別對左輻板部的左凹部和右輻板部的右凹部進行旋轉軋制從而制成齒輪坯。
[0007]優選地，所述的壓力機包括上成型模和下成型模，所述的上成型模和下成型模扣合后鍛壓加工成預成型齒輪坯，鍛壓加工成預成型齒輪坯的輪輞外側面與軸線傾角為3度，輪轂外側面與軸線傾角為10度，所述的軋機還包括左軋邊斜輥，右軋邊斜輥，對中輥，導向輥，所述的齒輪坯的左輻板輥和右輻板輥設置為對稱布置的結構。
[0008]優選地，所述的齒輪坯成型工藝方法還包括軋制處理步驟完成后的沖孔和平整步驟，進行沖孔和平整步驟時，先將軋制后齒輪坯運送到壓彎壓力機，對齒輪坯的輪轂孔的連皮進行沖孔，然后再放置在平整模具中對輪輞和輻板進行平整處理。
[0009]優選地，所述的切割部件將齒輪坯加工原料切割成齒輪坯原件時，切割成的齒輪坯原件的重量比最終加工成的齒輪坯成品的重量高3%，對齒輪坯加工原料進行切割時，通過切割機床或大型的圓盤鋸進行，切割后的齒輪坯原件進行加熱時，將齒輪坯原件放在加熱爐中加熱，加熱時間不低于4小時。
[0010]本發明同時還涉及一種用于齒輪坯成型的軋機，所述的軋機包括輻板輥和主軋輥，所述的輻板輥和主軋輥均與控制其旋轉的控制器連接，鍛造出的預成型齒輪坯進行軋制處理時，軋機的輻板輥和主軋輥能夠對齒輪坯的輻板部和端面部進行旋轉軋制從而形成齒輪還的結構。
[0011]優選地，所述的軋機還包括左軋邊斜輥，右軋邊斜輥，對中輥，導向輥，左軋邊斜輥，右軋邊斜輥，對中輥，導向輥分別與齒輪坯的輪輞內外側面及輪輞外徑面部位接觸。
[0012]優選地，所述的輻板輥包括左輻板輥和右輻板輥，輻板部包括左輻板部和右輻板部，軋制處理步驟進行時，左輻板輥和右輻板輥設置為分別對左凹部和右凹部進行旋轉軋制的結構。
[0013]采用本發明的技術方案，能得到以下的有益效果:
[0014]本發明所述的用于齒輪坯成型的工藝方法及用于齒輪坯成型的軋機，用相對少的金屬投料，得到余量分布合理、性能優越的齒輪坯，加工出的齒輪坯材質致密度高，金屬的成份和晶體組織均勻，其輻板、輪輞以及輪緣的金屬纖維流線組織良好，利于提高齒輪坯的機械強度。由于外徑呈平踏面，表面無折疊缺陷，使得機械加工余量減少，金屬投料減少。本發明所述的工藝方法能大批量、高效率精確地組織齒輪坯生產，且成型軋機可以重復使用，單件制造成本大大降低。與傳統的齒輪坯制造工藝相比，本發明所述的工藝方法操作可靠性高，適合批量生產。生產的齒輪坯外徑呈平踏面，表面無折疊缺陷，機械加工余量相對較小，金屬投料減少約20%。綜合技術指標的提高，使齒輪坯的這種制造方式在市場上有著很強的競爭優勢。以某次生產齒輪坯為例計算效益。軋制436件，合格430件，合格率96.61%，按來料加工費6000元/件，固定成本939元/件，變動成本776元/件。產生效益為:430*(6000-936-776) =184.4 (萬元)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]下面對本說明書各附圖所表達的內容及圖中的標記作出簡要的說明:
[0016]圖1為本發明所述的用于齒輪坯成型的工藝方法加工的齒輪坯的結構示意圖；
[0017]圖2為本發明所述的用于齒輪坯成型的軋機的結構示意圖；
[0018]圖3為本發明所述的壓力機的上模和下模的結構示意圖；
[0019]圖4為本發明所述的齒輪坯模鍛金屬流動半徑示意圖；
[0020]圖5為本發明所述的齒輪坯預成型工步終鍛狀態示意圖；
[0021]圖6為本發明所述的齒輪坯成型工步終態狀態示意圖；
[0022]附圖中標記為:1、齒輪坯；2、上成型模；3、下成型模；4、軋機；5、輻板輥；6、主軋輥；7、控制器；8、輻板部；9、端面部；10、左輻板輥；11、右輻板輥；12、左輻板部；13、右輻板部；14、左凹部；15、右凹部。
【具體實施方式】
[0023]下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的【具體實施方式】如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明:
[0024]如附圖1一附圖6所示，本發明為一種用于齒輪坯成型的工藝方法，所述的齒輪坯I成型時，通過切割部件將齒輪坯加工原料切割成齒輪坯原件，對齒輪坯原件進行加熱，然后將所述的齒輪坯原件放到壓力機中鍛造出預成型齒輪坯，所述的工藝方法還包括對鍛造出的預成型齒輪坯進行軋制處理的工藝步驟，所述的軋制處理工藝步驟進行時，軋機4的輻板輥5和主軋輥6在軋機4的控制器7控制下不斷旋轉，所述的輻板輥5和主軋輥6對齒輪還I的輻板部8和端面部9進行旋轉軋制,制成齒輪還I。
[0025]優選地，所述的軋機4的輻板輥5包括左輻板輥10和右輻板輥11，輻板部8包括左輻板部12和右輻板部13，所述的軋制處理步驟進行時，左輻板輥10和右輻板輥11分別對左輻板部12的左凹部14和右輻板部13的右凹部(15)進行旋轉軋制從而制成齒輪坯I。
[0026]在本發明所述的工藝方法中，預成型步驟起到預先分配輪轂、輪輞的金屬體積的作用，這點在大直徑齒輪坯熱成形時尤為重要。壓力機模鍛時是以靜壓力來鍛壓的，并且壓力機是以一次行程完成終鍛工步，因而金屬易于沿水平方向流動，而不易于去填充上下型腔。成型前合理分配輪轂、輪輞的金屬體積至關重要。模鍛成型過程金屬流動存在分流面，該面位置標稱流動半徑。數值模擬金屬流動過程，選擇金屬粒子流動方向監測，從預成型坯在成型工步節點流動方向可以看出存在金屬流動分流面，流動半徑示例如附圖4。分流面內側金屬流向輪轂，外側金屬流向輪輞。由于成型工步壓力機能力的制約，當輪轂提前過充滿時，模具很難再壓下，往往導致輻板增厚，輪輞金屬量欠缺，導致熱成形車輪外徑過小，造成終成形外徑踏面缺陷廢品。
[0027]預成型工步終鍛狀態如附圖5。
[0028]優選地，所述的壓力機包括上成型模2和下成型模3，所述的上成型模2和下成型模3扣合后鍛壓加工成預成型齒輪坯3，鍛壓加工成預成型齒輪坯3的輪輞外側面與軸線傾角為3度，輪轂外側面與軸線傾角為10度，所述的軋機4還包括左軋邊斜輥，右軋邊斜輥，對中輥，導向輥，所述的齒輪坯3的左輻板輥10和右輻板輥11設置為對稱布置的結構。在本發明中，形狀合理的預成型齒輪坯在成型壓力機上鍛壓成形，獲得成型坯。齒輪坯的輪轂和壓制輻板達到終凈形要求，輪輞金屬分配合理，利于后步軋制時平踏面內外側尖角的形成。該工步受到壓力機能力的約束，是輾軋平踏面齒輪坯熱成形機組能力匹配的關鍵工步。合理設計成型工藝，既要有利于成型壓力機順利壓下，達到工藝設定值，又要有利于齒輪坯在立式軋機上成形，得到完好的輪輞外徑尺寸。成型工步終鍛狀態如附圖6。為節約金屬余量，選擇成型坯踏面角度3度，輪轂外側面斜度10度，設計上、下成型模如附圖3。
[0029]優選地，所述的齒輪坯成型工藝方法還包括軋制處理步驟完成后的沖孔和平整步驟，進行沖孔和平整步驟時，先將軋制后齒輪坯運送到壓彎壓力機，對齒輪坯的輪轂孔的連皮進行沖孔，然后再放置在平整模具中對輪輞和輻板進行平整處理。
[0030]優選地，所述的切割部件將齒輪坯加工原料切割成齒輪坯原件時，切割成的齒輪坯原件的重量比最終加工成的齒輪坯I成品的重量高3%，對齒輪坯加工原料進行切割時，通過切割機床或大型的圓盤鋸進行，切割后的齒輪坯原件進行加熱時，將齒輪坯原件放在加熱爐中加熱，加熱時間不低于4小時。
[0031]本發明同時還涉及一種用于齒輪坯成型的軋機，所述的軋機包括輻板輥5和主軋輥6，所述的輻板輥5和主軋輥6均與控制其旋轉的控制器7連接，鍛造出的預成型齒輪坯3進行軋制處理時，軋機4的輻板輥5和主軋輥6能夠對齒輪坯I的輻板部8和端面部9進行旋轉軋制從而形成齒輪坯I的結構。
[0032]優選地，所述的軋機還包括左軋邊斜輥，右軋邊斜輥，對中輥，導向輥，左軋邊斜輥，右軋邊斜輥，對中輥，導向輥分別與齒輪坯I的輪輞內外側面及輪輞外徑面部位接觸。
[0033]優選地，所述的輻板輥5包括左輻板輥10和右輻板輥11，輻板部8包括左輻板部12和右輻板部13，軋制處理步驟進行時，左輻板輥10和右輻板輥11設置為分別對左凹部14和右凹部15進行旋轉軋制的結構。
[0034]在本發明所述的工藝方法及軋機中，軋制(輾軋)后的齒輪坯運送到壓彎壓力機，對輪轂孔的連皮進行沖孔，而后再放置在一套專用的模具中對輪輞和輻板進行平整，以消除齒輪坯在軋制過程中出現的輕微輪輞扭曲現象。將齒輪坯運送到鏈式冷床上冷卻，至此完成齒輪坯的輾軋成形過程。
[0035]本發明所述的齒輪坯成型的成形的工藝方法包括坯料的切割及加熱、預成型、成型、軋制、沖孔和平整步驟。本發明所述的用于齒輪坯成型的工藝方法及用于齒輪坯成型的軋機，用相對少的金屬投料，得到余量分布合理、性能優越的齒輪坯，加工出的齒輪坯材質致密度高，金屬的成份和晶體組織均勻，其輻板、輪輞以及輪緣的金屬纖維流線組織良好，利于提高齒輪坯的機械強度。由于外徑呈平踏面，表面無折疊缺陷，使得機械加工余量減少，金屬投料減少。本發明所述的工藝方法能大批量、高效率精確地組織齒輪坯生產，且成型軋機可以重復使用，單件制造成本大大降低。與傳統的齒輪坯制造工藝相比，本發明所述的工藝方法操作可靠性高，適合批量生產。生產的齒輪坯外徑呈平踏面，表面無折疊缺陷，機械加工余量相對較小，金屬投料減少約20%。綜合技術指標的提高，使齒輪坯的這種制造方式在市場上有著很強的競爭優勢。以某次生產齒輪坯為例計算效益。軋制436件，合格430件，合格率96.61%，按來料加工費6000元/件，固定成本939元/件，變動成本776元/ 件。產生效益為:430* (6000-936-776) =184.4 (萬元)。
[0036]上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明具體的實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其他場合的，均在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于齒輪坯成型的工藝方法，所述的齒輪坯(I)成型時，通過切割部件將齒輪坯加工原料切割成齒輪坯原件，對齒輪坯原件進行加熱，然后將所述的齒輪坯原件放到壓力機中鍛造出預成型齒輪坯，其特征在于:所述的工藝方法還包括對鍛造出的預成型齒輪坯進行軋制處理的工藝步驟，所述的軋制處理工藝步驟進行時，軋機(4)的輻板輥(5)和主軋輥(6)在軋機(4)的控制器(7)控制下不斷旋轉，所述的輻板輥(5)和主軋輥(6)對齒輪坯(I)的輻板部(8 )和端面部(9 )進行旋轉軋制，制成齒輪坯(I)。
2.根據權利要求1所述的用于齒輪坯成型的工藝方法，其特征在于:所述的軋機(4)的輻板輥(5 )包括左輻板輥(10 )和右輻板輥(11 )，輻板部(8 )包括左輻板部(12 )和右輻板部(13)，所述的軋制處理步驟進行時，左輻板輥(10)和右輻板輥(11)分別對左輻板部(12)的左凹部(14)和右輻板部(13)的右凹部(15)進行旋轉軋制從而制成齒輪坯(I )。
3.根據權利要求1或2所述的用于齒輪坯成型的工藝方法，其特征在于:所述的壓力機包括上成型模(2)和下成型模(3)，所述的上成型模(2)和下成型模(3)扣合后鍛壓加工成預成型齒輪坯(3)，鍛壓加工成預成型齒輪坯(3)的輪輞外側面與軸線傾角為3度，輪轂外側面與軸線傾角為10度，所述的軋機(4)還包括左軋邊斜輥，右軋邊斜輥，對中輥，導向輥，所述的齒輪坯(3)的左輻板輥(10)和右輻板輥(11)設置為對稱布置的結構。
4.根據權利要求3所述的用于齒輪坯成型的工藝方法，其特征在于:所述的齒輪坯成型工藝方法還包括軋制處理步驟完成后的沖孔和平整步驟，進行沖孔和平整步驟時，先將軋制后齒輪坯運送到壓彎壓力機，對齒輪坯的輪轂孔的連皮進行沖孔，然后再放置在平整模具中對輪輞和輻板進行平整處理。
5.根據權利要求4所述的用于齒輪坯成型的工藝方法，其特征在于:所述的切割部件將齒輪坯加工原料切割成齒輪坯原件時，切割成的齒輪坯原件的重量比最終加工成的齒輪坯(I)成品的重量高3%，對齒輪坯加工原料進行切割時，通過切割機床或大型的圓盤鋸進行，切割后的齒輪坯原件進行加熱時，將齒輪坯原件放在加熱爐中加熱，加熱時間不低于4小時。
6.根據權利要求1所述的用于齒輪坯成型的軋機，其特征在于:所述的軋機包括輻板輥(5 )和主軋輥(6 )，所述的輻板輥(5 )和主軋輥(6 )均與控制其旋轉的控制器(7 )連接，鍛造出的預成型齒輪坯(3)進行軋制處理時，軋機(4)的輻板輥(5)和主軋輥(6)能夠對齒輪坯(I)的輻板部(8)和端面部(9)進行旋轉軋制從而形成齒輪坯(I)的結構。
7.根據權利要求6所述的用于齒輪坯成型的軋機，其特征在于:所述的軋機還包括左軋邊斜輥，右軋邊斜輥，對中輥，導向輥，左軋邊斜輥，右軋邊斜輥，對中輥，導向輥分別與齒輪坯(I)的輪輞內外側面及輪輞外徑面接觸。
8.根據權利要求7所述的用于齒輪坯成型的軋機，其特征在于:所述的輻板輥(5)包括左輻板輥(10 )和右輻板輥(11 )，輻板部(8 )包括左輻板部(12 )和右輻板部(13 )，軋制處理步驟進行時，左輻板輥(10)和右輻板輥(11)設置為分別對左凹部(14)和右凹部(15)進行旋轉軋制的結構。
【文檔編號】B21B27/02GK103753157SQ201310736249
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】許章澤, 李翔, 謝峰, 李新, 傅立東, 王健 申請人:馬鋼(集團)控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司