[发明专利]一种大直径齿形件多道次同时滚轧模具及滚轧方法

说明书

一种大直径齿形件多道次同时滚轧模具及滚轧方法，滚轧模具包括N个滚轧模具，滚轧模具与工件坯料的中心距均相同，滚轧模具沿工件坯料周向等间距均匀布置，依次错开设定距离；滚轧方法是先装夹工件坯料，然后将滚轧模具轴向送进至指定位置，滚轧模具靠近工件坯料导入段的端面全部对齐，同时与工件坯料导入段的端面对齐；将滚轧模具分别轴向推进压入工件坯料；工件坯料主动旋转，利用摩擦、齿形啮合带动滚轧模具旋转；滚轧模具以相同速度轴向进给，完成工件坯料上齿形的滚轧成形；当第N个滚轧模具轴向进给完成时,滚轧模具与工件坯料不再接触；本发明实现大直径齿形件加工，具有生产效率高、滚轧力小，齿形完整的优点。

技术领域

本发明属于先进材料成形技术领域，具体涉及一种大直径齿形件多道次同时滚轧模具及滚轧方法。

背景技术

齿形件零件是机械传动装置中重要的基础部件和机械元件，广泛应用于汽车、航天、船舶、装备制造等领域。随着装备制造业的发展，对齿形件的性能提出了更高的要求。目前的齿形件的主要加工工艺有切削加工和塑性成形工艺。

传统的齿形件的加工以切削加工为主，特别是在大直径齿形件的加工中。相比切削加工，塑性成形工艺具有生产效率高、节约材料、工件流线好、力学性能高等诸多优点。

齿形件的冷精锻基本上采用的是闭塞锻造成形技术，这种封闭的成形方法使得成形后期材料的变形抗力过大，要求模具需要高的强度、足够的冲击韧性和耐磨性等，金属毛坯在模具中强烈的塑性流动，会使模具温度升高，因而，模具材料需要有一定的回火稳定性。此外，冷精锻对设备的要求较高，需要大吨位的压力机。因此，冷精锻多用于加工直径较小，齿高不高的齿形件。

滚轧成形工艺是一个局部加载局部变形的回转塑性成形方法，变形力显著下降，模具寿命较长。目前齿形件(如齿轮)滚轧成形主要通过模具相对于坯料的径向送进以及旋转运动实现。但是，在这一过程中，滚轧模具连续径向进给，中心距不断变化，滚轧模具与工件速度不匹配，易导致齿形累计误差。然而，现有的研究中，成熟的齿形件滚轧成形工艺所成形的直径和齿高都较小，一般直径不超过100mm，齿高不超过5mm。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大直径齿形件多道次同时滚轧模具及滚轧方法，能够实现大直径齿形件加工，同时避免了径向进给过程中由于速度不匹配带来的累计齿形误差问题，具有生产效率高、滚轧力小，齿形完整的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种大直径齿形件多道次同时滚轧模具，包括N个滚轧模具，N个滚轧模具与工件坯料的中心距均为a，N个滚轧模具沿工件坯料周向等间距均匀布置，沿工件坯料轴向方向依次错开设定距离。

所述的设定距离为：第一个滚轧模具和第二滚轧模具沿轴向错开的距离为L₁₂，ω为滚轧过程中工件坯料的旋转速度，V为模具轴向推进速度；第二个滚轧模具和第三个滚轧模具沿轴向错开的距离为L₂₃，第(n-1)个滚轧模具和第n个滚轧模具轴向错开的距离为L_(n-1)n(n＝1,2，...，N)，第N个滚轧模具和第(N-1)个滚轧模具轴向错开的距离为L_(N-1)N，

所述的N个滚轧模具的模数m相同，分度圆压力角α相同，模数m、分度圆压力角α由最终成形工件确定；最终成形工件的模数为m、齿数为z_w、齿顶高系数为齿根高系数为分度圆压力角为α，齿顶圆半径齿根圆半径齿根圆压力角齿根圆齿厚齿根圆齿槽宽节圆半径节圆压力角节圆齿厚N个滚轧模具的齿数z_d相同，分度圆直径d_w相同，宽度分别为b₁、b₂、...、b_N，