[发明专利]一种齿条冷摆辗精密成形方法

权利要求书

1.一种齿条冷摆辗精密成形方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)坯料设计成一圆柱形的长杆，其直径和长度分别与齿条的直径和长度相等；

(2)齿条的齿形由冷摆辗上模摆动成形，齿形背面由冷摆辗下模成形；

(3)冷摆辗上模采用直线轨迹，直线轨迹垂直于圆柱形坯料轴线，即冷摆辗上模沿坯料径向方向摆动；

(4)冷摆辗上模是一个棱锥，其锥角大于等于176°，棱锥两侧面与齿条径向两侧齿形进行布尔运算获得冷摆辗上模齿形；

(5)冷摆辗下模与齿条齿形背面匹配，是一个截面为半圆形的凹槽；

(6)冷摆辗过程中冷摆辗上模与齿条干涉计算：

以平行于齿条轴线并通过摆辗中心的直线为x轴，以通过齿根中点并垂直于齿顶所在平面的直线为z轴，以x轴和z轴相交的点为坐标原点O点，以通过O点并垂直于xOz面的直线为y轴，建立坐标系；定义齿条压力角为α，冷摆辗上模摆角为γ，摆辗中心线与齿条法向面夹角为δ，冷摆辗上模瞬时摆动角度为θ，θ∈[0,2γ]，齿条长度为L；冷摆辗过程中，冷摆辗上模齿廓面上一点(x,y,z)与齿条干涉量Δ的计算方程为：

Δ=2tanδsinθ2[(tanαsinδcosθ2+sinθ2)y+(cosθ2-tanαsinδsinθ2)z]---(1)]]>

(7)冷摆辗上模修正：

定义齿条模数为m，齿顶高为h_a，齿根高为h_f，齿顶面到齿条轴线的距离为h₁，齿条轴线到摆辗中心的距离为H，冷摆辗上模转动间隔角ε；冷摆辗上模修正区边界点的方程如下：点N₀(x₁,y₁,z₁)坐标方程为：

x1=1cosδ(14πm+hatanα)y1=0z1=h1-H---(2)]]>

点M₀(x₂,y₂,z₂)坐标方程：

x2=1cosδ(14πm-hftanα)y2=0z2=h1-H-ha-hf---(3)]]>

点N₁坐标方程：

x=z1tan2γtanδ+x1y=0z=z1---(4)]]>

点N₂坐标方程：

x=x1y=z1sin2γz=z1cos2γ---(5)]]>

点M₁坐标方程：

x=[tanαcosδ(cos2γ-1)+sin2γtanδ]z2+x2y=0z=z2---(6)]]>

点M₂坐标方程：

x=x2y=z2sin2γz=z2cos2γ---(7)]]>

点T₀坐标方程：

x=sinδtanδtanαz1+x1y=-sinδtanαz1z=z1---(8)]]>

点T₁坐标方程：

x=-g2g1z1tanδ+x1y=g2g1z1cos2γ+z1sin2γz=z1cos2γ-g2g1z1sin2γ---(9)]]>

其中

g1=1-cosϵ-tanαsinδsinϵg2=sinϵ+tanαsinδ(1-cosϵ)]]>

点L₀坐标方程：

x=-y tanδ+x2y=-sinδtanαz2z=z2---(10)]]>

点L₁坐标方程：

x=-(a1b1+tanδ)y+a1z2+x2y=(a1-a2)z2a1b1-a2b2z=z2---(11)]]>

其中

a1=tanαcosδ[cos(2γ-ϵ)-1]+tanδsin(2γ-ϵ)]]>

a2=tanαcosδ(cos2γ-1)+tanδsin2γ]]>

b1=tanαcos(γ-ϵ2)+sinδsin(γ-ϵ2)tanαsin(γ-ϵ2)-sinδcos(γ-ϵ2)]]>

b2=tanαcosγ+sinδsinγtanαsinγ-sinδcosγ]]>

通过上述边界点建立修正区实体，然后在冷摆辗上模通过布尔运算去除修正区实体，得到修正后的冷摆辗上模；修正后的冷摆辗上模在摆辗过程中不与齿条发生干涉；

(8)通过锯切或剪切获得步骤(1)尺寸的坯料，坯料经过退火处理后放入冷摆辗下模中，修正后的冷摆辗上模作直线轨迹摆动运动，冷摆辗下模带动坯料作直线进给运动，在冷摆辗上模和冷摆辗下模共同作用下，坯料产生连续局部塑性变形，最终冷摆辗成形高精度齿条。