專利名稱:圓形、扇形齒輪精密沖壓成形加工方法
技術(shù)領(lǐng)域:
圓形、扇形齒輪精密沖壓成形加工方法屬于沖裁齒輪加工技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種圓形或扇形齒輪的沖壓加工工藝。
背景技術(shù):
申請人認為,使用精密沖裁工藝加工齒輪是制造齒輪的一種重要的途徑,它利用沖壓模具(凸模和凹模)從板料沖切出齒輪,適于加工模數(shù)小于6毫米,厚度小于10毫米的片形齒輪、齒條、棘輪、鐘表齒輪和儀表齒輪等。沖裁齒輪的精密可達8級,斷面粗造度可小至Ra=0.32~0.16微米。若沖裁時在工件周圍采用強力壓料板,并在工件下面設(shè)反壓板,使工作在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下沖裁,可防止沖裁過程中齒輪翹曲變形并提高齒輪的質(zhì)量。申請人尚未發(fā)現(xiàn)有與本圓形齒輪、扇形齒輪技術(shù)特征相類同的技術(shù)方案向中國專利局提出申請,并予以公布。也未發(fā)現(xiàn)有此類產(chǎn)品在市場上銷售或被公眾使用。
另據(jù)申請人所知,本申請的產(chǎn)品——圓形齒輪和扇形齒輪系由金屬制成的,它是建筑用塑鋼(鋁合金)門窗中的重要零件。用鑄造、粉末冶金等加工所制造的齒輪,雖然可以滿足其幾何特征的要求,但因疲勞原因齒輪易斷齒,工作壽命短。機械切削或軋制的方法所需用的設(shè)備量多,資金耗費高,生產(chǎn)效率低,不是行之有效的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是對于幾何形狀較復(fù)雜的齒輪采用沖壓成形方法,不僅生產(chǎn)工藝簡單,易達到技術(shù)指標(biāo),且可使之工作壽命長,成本低,圓形齒輪和扇形齒輪是塑鋼門窗五金件中的重要零件。
發(fā)明的技術(shù)方案如下圓形齒輪(1)的外形輪廓由圓弧面和若干個非標(biāo)準(zhǔn)輪齒(3)組成,其幾何中心有一個異形軸孔(4),在圓形齒輪的端面(6)上,異形軸孔(4)的周邊有圓形凸臺(7);在圓弧面的內(nèi)側(cè),凸臺的周邊開有通孔(8);圓形齒輪(1)按以下工步進行加工
①沖孔,即沖壓異形軸孔(4)和避空工藝孔(5),將條料(26)置于壓板(13)與凹模(25)之間,壓緊后壓力機工作時合模壓緊條料;沖孔沖頭(14)壓入條料(26),在條料上沖出異形軸孔(4)和避空工藝孔(5),開啟模具,壓板(13)與沖孔沖頭(14)發(fā)生相對運動,使條料(26)與沖孔沖頭(14)分離;②定位,將異形軸孔(4)套在定位桿(23)中;③成形,將異形軸孔(4)套在定位桿(22)中,模具閉合;壓板(13)壓緊條料(26)后,凸模(15)壓入條料(26)中,在壓力的作用下,條料上金屬充填進入由凹模(25)、頂出套(21)、定位桿(22)、成形凸模(15)形成的凸臺(7)的空間,形成凸臺,并使之具有相應(yīng)的齒厚;④沖孔,成形后的條料套在定位桿(20)中,當(dāng)模具閉合時,沖制出兩個相應(yīng)直徑的穿孔(8);⑤落料,當(dāng)模具閉合時,落料凸模(17)將圓形齒輪與條料(26)分離,即得到圓形齒輪(1)。
扇形齒輪(9)的外形輪廓由若干個非標(biāo)準(zhǔn)齒輪(10)弧面和平面組成,其幾何中心有一個轉(zhuǎn)軸方孔(11);在扇形齒輪(9)的兩端面上,轉(zhuǎn)軸方孔(11)的周邊有圓形凸臺(12);扇形齒輪(9)按以工步進行加工①沖孔,即沖壓扇形齒輪(9)的轉(zhuǎn)軸方孔,此時,壓力機工作、合模,壓板(31)與凹模(43)一起壓緊條料(30);沖孔沖頭(32)壓入條料,在條料上沖出轉(zhuǎn)軸方孔(11)和避空工藝孔(27);開啟模具,壓板(31)與沖孔沖頭(32)產(chǎn)生相對運動使條料與沖孔沖頭(32)分離;②定位,轉(zhuǎn)軸方孔(11)套在定位桿(40)中,沖制下一個零件的轉(zhuǎn)軸方孔和避空工藝孔。
③成形,轉(zhuǎn)軸方孔(11)套在定位桿(39)上時,模具閉合,壓板(31)壓緊條料后,成形凸模(33)壓入條料中;在壓力的作用下,條料金屬充填進入由凹模(43)、頂出套(38)、定位桿(39)、成形凸模(33)形成的凸臺空間,形成凸臺并使之具有相應(yīng)的齒厚;④定位,成形后的條料被套在頂桿(37)上;⑤落料,當(dāng)模具閉合時,落料凸模(34)將扇形齒輪與條料分離,即得到扇形齒輪。
實踐證明該技術(shù)方案它與現(xiàn)有技術(shù)方案相比較具有以下的有益效果適用于幾何形較復(fù)雜的齒輪加工;生產(chǎn)工藝簡單;技術(shù)指標(biāo)易實現(xiàn);成本低,是一種先進的、經(jīng)濟的制造齒輪的方法。
圖1圓形齒輪正視圖。
圖2圓形齒輪左視圖。
圖3圓形齒輪精密沖壓成形加工工步流程圖。
圖4圓形齒輪精密沖壓成形流程圖。
圖5扇形齒輪正視圖。
圖6扇形齒輪左視圖。
圖7扇形齒輪精密沖壓成形加工工步流程圖。
圖8扇形齒輪精密沖壓成形流程圖。
圖9單工序圓形齒輪生產(chǎn)方法圖,其中a、b、c分別表示工序1、工序2和工序3。
圖10單工序圓形齒輪零件形成圖,其中a、b、c分別表示工序1、工序2和工序3。
圖11單工序扇形齒輪生產(chǎn)方法圖,其中a、b、c分別表示工序1、工序2和工序3。
圖12單工序扇形齒輪零件形成圖,其中a、b、c分別表示工序1、工序2和工序3。
圖中各符號定義如下1——圓形齒輪,即構(gòu)成圓形齒輪的輪廓正視圖。
2——圓形齒輪的圓弧面輪廓,它約占整個外形輪廓的三分之一。
3——非標(biāo)準(zhǔn)齒輪,設(shè)有6個非標(biāo)準(zhǔn)齒,其中全齒4個,構(gòu)成圓形齒輪的齒形輪廓,齒寬3.5mm。
4——異形軸孔,呈方形,用于與轉(zhuǎn)軸相配合,本設(shè)計的軸孔深為7mm。
5——避空工藝孔,為方便沖壓成形時余料的移動。
6——齒輪端面。
7——凸臺,位于圓形齒輪的兩端上,異形軸孔的周邊。
8——通孔,2個,具有裝配定位功能,孔徑ф=3.1mm。
9——扇形齒輪,呈扇形,即構(gòu)成扇形齒輪的正視圖。
10——非標(biāo)準(zhǔn)齒輪,本方案設(shè)有4個非標(biāo)準(zhǔn)齒,其中全齒2個,齒厚4mm。
11——轉(zhuǎn)軸方孔,用于與轉(zhuǎn)軸相配合,本設(shè)計的轉(zhuǎn)軸方孔尺寸為7×7(平方毫米),孔深8mm。
12——凸臺,在扇形齒輪的兩端面上,轉(zhuǎn)軸方孔的周邊。
13——壓板,位于條料的上方,其作用是壓緊條料并導(dǎo)向。
14——沖孔沖頭,是完成異形軸孔和避空工藝孔沖孔工步的重要加工工具之一。
15——成形凸模,是連續(xù)沖模的組成部分之一,主要用于形成齒輪兩端面的凸臺。
16——定位孔沖頭。
17——落料凸模,是連續(xù)沖模的重要部件,與凹模一起將零件與條料分離。
18——反壓板,位置與落料凸模相對應(yīng),且垂直于同一平面,主要作用是與沖頭一起壓緊條料并頂出與條料分離后的零件。
19——定位桿,位于條料所處的平面的下方,圓形齒輪中心的異形軸孔嵌在其上,兩者的軸線相重疊,為圓形齒輪落料工步提供定位。
20——定位桿,位于條料所處的平面的下方,在沖孔工步完成后,圓形齒輪中心的異形軸孔嵌在其上,兩者的軸線相重合,為圓形齒輪沖孔定位工步提供定位。
21——頂出套,外徑與零件的凸臺直徑相同,內(nèi)孔與定位桿滑動配合,可將條料推出定位桿。
22——定位桿,位于條料所處平面的下方,外形與零件的異形軸孔相同,其作用是為圓形齒輪擠壓工步提供定位、整形。
23——定位桿,外形與異形軸孔相同,作用是限制沖裁過程的步距。
24——頂桿,外形與兩沖孔沖頭相同,作用是頂出被切入凹模的廢料。
25——凹模,模具最重要的組件之一。
26——條料,即加工成圓形齒輪或扇形齒輪的原材料,可選用經(jīng)軟化退火后的碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼板或鋁、銅及其合金板材,要求其應(yīng)有較好的塑性,金相組織為彌散均勻分布的球狀細晶粒。
27——避空工藝孔,在擠壓成形中,移向周邊的多余料被它容納,擠壓完成后,該孔變小。
31——壓板,位于條料的上方,其作用是壓緊條料并導(dǎo)向。
32——沖孔沖頭,是完成異形軸孔和避空工藝孔工步的重要加工工具。
33——成形凸模,主要用于形成扇形齒輪兩端面形成凸臺。
34——落料凸模,外形與半齒輪相似,與凹模一起將零件與條料分離。
35——反壓板,外形呈半齒輪,主要作用是與沖頭一起壓緊條料,并頂出與條料分離后的零件。
36——定位桿,位于條料所處的平面的下方,扇形齒輪中心的轉(zhuǎn)軸方孔嵌在其上,兩者的軸線相重疊,為扇形齒輪落料工步提供定位。
37——頂桿,輔助頂料桿。
38——頂出套,外徑與零件的凸臺直徑相同,內(nèi)孔與定位桿滑動配合,作用是將條料推出定位桿。
39——定位桿,外形同零件的轉(zhuǎn)軸方孔相同,主要作用為扇形齒輪擠壓工步提供定位、整形。
40——定位桿,外形同零件的轉(zhuǎn)軸方孔相同,主要作用是限制沖裁過程的步距。
41——頂出套,外徑與零件的凸臺直徑相同,內(nèi)孔與定位桿滑動配合,作用是將條料推出定位桿。
42——頂桿,外形與兩沖孔相同,作用是頂出被切入凹模的廢料。
43——模,模具最重要的組件之一。
44——圓形齒輪沖孔沖頭,是在單工序中完成異形軸孔沖孔工步的重要加工工具之一。
45——卸料板,系指在單工序圓形齒輪生產(chǎn)方法中從沖頭上卸下被沖孔的零件。
46——凹模。
47——生產(chǎn)零件用的原材料。
48——成形凸模,使圓形齒輪兩端面形成凸臺。
49——定位桿,外形與零件轉(zhuǎn)軸方孔相同,作用是擠壓定位,整形。
50——頂出套,外徑與零件的凸臺直徑相同,內(nèi)孔與定位桿滑動配合,作用是將材料推出定位桿。
51——擠壓凹模。
52——被壓成形的零件。
53——定位孔沖頭。
54——定位桿,外形與零件轉(zhuǎn)軸方孔相同,作用是落料時定位。
55——落料凹模。
56——頂出套,外徑與零件的凸臺直徑相同,內(nèi)孔定位桿滑動配合,作用是將零件推出定位桿。
57——與零件分離的廢料。
58——沖孔凹模形狀。
59——材料擠壓后的外形。
60——落料后的零件及廢料(俯視圖)。
61——扇形齒輪沖孔沖頭。
62——卸料板,從沖頭上卸下被沖孔的零件。
63——凹模,
64——成形凸模,用于成形圓形齒輪兩端成凸臺。
65——定位桿,外形與零件轉(zhuǎn)軸方孔相同,作用是擠壓時定位,整形。
66——擠壓凹模,67——頂出套,外徑與零件的凸臺直徑相同,內(nèi)孔與定位桿滑動配合,作用是將材料推出定位桿。
68——定位桿,外形與零件轉(zhuǎn)軸方孔相同,作用是落料時定位。
69——落料凹模。
70——頂出套,外徑與零件的凸臺直徑相同,內(nèi)孔與定位桿滑動配合,作用是將零件推出定位桿。
71——成形凸模。
72——沖孔凹模形狀。
73——材料擠壓后的外形。
74——落料后的零件及廢料(俯視圖)。
需要說明的是可以使用單工序模制造圓形齒輪和扇形齒輪,采用相應(yīng)的模具在壓力機上分別完成各工序,圖9和圖10分別為單工序圓形齒輪的生產(chǎn)方法圖和其零件形成圖。圖11和圖12分別為單工序扇形齒輪的生產(chǎn)方法圖和其零件形成圖,現(xiàn)就圓形齒輪單工序的生產(chǎn)方法及其形成圖予以說明工序1將塊狀毛坯(每塊加工一個零件)置于沖孔凹模上,壓力機工作模具閉合時,壓板壓緊塊狀毛坯,沖頭壓入毛坯并沖制成異形軸孔。
工序2將沖好異形軸孔的半成品毛坯套入定位軸中,壓力機工作模具閉合時,壓板壓緊毛坯后成形凸模壓入毛坯中,毛坯上的金屬充填進入由凹模、頂出套、定位桿、壓板和成形凸模形成的凸臺空間,形成凸臺。
工序3將成形后的毛坯套在定位桿上,壓力機工作模具閉合時,沖制2-ф3.1的通孔,即制作出滿足要求的零件。
具體實施例方式按照上述所給出的發(fā)明內(nèi)容、附圖及說明,便可制作出符合設(shè)計指標(biāo)的圓形齒輪或扇形齒輪。申請人認為這也是實施本發(fā)明的一種優(yōu)選方式。
權(quán)利要求
1.一種圓形齒輪精密沖壓成形加工方法,包括成形工序,其特征是A.圓形齒輪(1)的外形輪廓由圓弧面和若干個非標(biāo)準(zhǔn)輪齒(3)組成,其幾何中心有一個異形軸孔(4),在圓形齒輪的端面(6)上,異形軸孔(4)的周邊有圓形凸臺(7),在圓弧面的內(nèi)側(cè),凸臺的周邊開有通孔(8);B.圓形齒輪(1)按以下工步進行加工①沖孔,即沖壓異形軸孔(4)和避空工藝孔(5),將條料(26)置于壓板(13)與凹模(25)之間,壓緊后壓力機工作時合模壓緊條料;沖孔沖頭(14)壓入條料(26),在條料上沖出異形軸孔(4)和避空工藝孔(5),開啟模具,壓板(13)與沖孔沖頭(14)發(fā)生相對運動,使條料(26)與沖孔沖頭(14)分離;②定位,將異形軸孔(4)套在定位桿(23)中;③成形,將異形軸孔(4)套在定位桿(22)中,模具閉合;壓板(13)壓緊條料(26)后,凸模(15)壓入條料(26)中,在壓力的作用下,條料上金屬充填進入由凹模(25)、頂出套(21)、定位桿(22)、成形凸模(15)形成的凸臺(7)的空間,形成凸臺,并使之具有相應(yīng)的齒厚;④沖孔,成形后的條料套在定位桿(20)中,當(dāng)模具閉合時,沖制出兩個相應(yīng)直徑的通孔(8);⑤落料,當(dāng)模具閉合時,落料凸模(17)將圓形齒輪與條料(26)分離,即得到圓形齒輪(1)。
2.一種扇形齒輪精密沖壓成形加工方法,包括成形工序,其特征是A.扇形齒輪(9)的外形輪廓由若干個非標(biāo)準(zhǔn)齒輪(10)、弧面和平面組成,其幾何中心有一個轉(zhuǎn)軸方孔(11);在扇形齒輪(9)的兩端面上,轉(zhuǎn)軸方孔(11)的周邊有圓形凸臺(12);B.扇形齒輪(9)按以工步進行加工①沖孔,即沖壓扇形齒輪(9)的轉(zhuǎn)軸方孔,此時,壓力機工作、合模,壓板(31)與凹模(43)一起壓緊條料(26);沖孔沖頭(32)壓入條料,在條料上沖出轉(zhuǎn)軸方孔(11)和避空工藝孔(27);開啟模具,壓板(31)與沖孔沖頭(32)產(chǎn)生相對運動使條料與沖孔沖頭(32)分離;②定位,轉(zhuǎn)軸方孔(11)套在定位桿(40)中,沖制下一個零件的轉(zhuǎn)軸方孔和避空工藝孔。③成形,轉(zhuǎn)軸方孔(11)套在定位桿(39)上;模具閉合,壓板(31)壓緊條料后,成形凸模(33)壓入條料中;在壓力的作用下,條料金屬充填進入由凹模(43)、頂出套(38)、定位桿(39)、成形凸模(33)形成的凸臺空間,形成凸臺并使之具有相應(yīng)的齒厚;④定位,成形后的條料被套在頂桿(37)上;⑤落料,當(dāng)模具閉合時,落料凸模(34)將扇形齒輪與條料分離,即得到扇形齒輪。
全文摘要
圓形、扇形齒輪精密沖壓加工方法系一種圓形、扇形齒輪的沖壓加工工藝。能對較復(fù)雜的齒輪進行加工;生產(chǎn)工藝簡單;技術(shù)指標(biāo)易滿足;使用壽命長;成本低。圓形齒輪的外形由圓弧面和若干非標(biāo)準(zhǔn)齒輪組成,中心有一異形軸孔,在兩端面異形軸孔的周邊有圓形凸臺,凸臺的外周邊開有2個通孔。生產(chǎn)工步如下:沖孔,將條料置于壓板與凹模之間,加壓合模,沖出異形軸孔和避空工藝孔;定位,將異形軸孔套在定位桿中;成形,形成凸臺和齒厚;沖孔,沖制兩個通孔;落料,使圖形齒輪與條料分離。扇形齒輪的外輪廓由若干個非標(biāo)準(zhǔn)齒輪和平面、弧面組成,中心有一轉(zhuǎn)軸方孔,兩端面有圓形凸臺;生產(chǎn)工步是:沖孔,經(jīng)加壓、合模等沖出轉(zhuǎn)軸方孔;定位;成形,通過模具、壓板形成凸臺和齒厚;定位;落料,即得。它們可作為塑鋼門窗的重要零件。
文檔編號B21D53/26GK1381318SQ02115930
公開日2002年11月27日 申請日期2002年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者周開華, 陶家運, 陳幫順, 豐革, 謝富冬, 張風(fēng)茹 申請人:武漢華夏精沖技術(shù)有限公司