[发明专利]一种齿轮无飞边锻造成形模具及制备方法和锻造方法

说明书

本发明提供一种齿轮无飞边锻造成形模具及制备方法和锻造方法，包括上冲头和下冲头；所述上冲头的下端面和下冲头的上端面分别设有相同的复合凹槽织构；所述复合凹槽织构包括多个环形的宏观凹槽和微观凹槽，每两个宏观凹槽之间布置至少一个微观凹槽。本发明针对精密齿轮锻造成形过程中，齿形区产生飞边的问题，提出一种齿轮无飞边锻造成形模具及其制备方法和锻造方法，本发明所述的复合织构作为余料储存室，无需传统切除飞边工序，节省了一套切飞边模具，降低了生产成本，提高生产效率，同时降低了模膛内成形压力，提高了模具使用寿命。

技术领域

本发明属于精密塑性成形技术领域，具体涉及一种齿轮无飞边锻造成形模具及制备方法和锻造方法。

背景技术

齿轮是汽车及各类机械中应用极广泛的重要传动零件。随着工业技术的不断发展，汽车、工程机械、轨道交通等领域对齿轮锻造生产工艺提出了优质、高效、精密、节能等要求，实现“净成形”与“近净成形”，是当前塑性加工领域的发展趋势。目前，齿轮无飞边锻造多采用闭式模锻、闭塞锻造等方法，能够显著地提高材料利用率、减少切削加工工时，降低产品成本，从而减少锻造工序、提高生产效率、节约能源，改善锻件表面质量。闭塞锻造技术是近年来发展十分迅速的一种塑性成形新方法，与模锻和挤压不同，闭塞锻造需要三重动作和工作压力。其成形过程是先将上下凹模闭合并施加合模力，将毛坯封闭于凹模型腔内，在压力机滑块作用下，凸模在一个方向或多个方向对坯料施加成形力，使坯料充满型腔。闭塞锻造一般所用坯料的质量误差控制在±5%以内，与其他齿轮锻造工艺相比，能够大大降低成形过程中产生的飞边量。但下料要求严格，下料不足容易导致因毛坯体积超差产生充不满，下料过多容易导致超负荷引起模具或设备损坏。因此对于齿形精度要求高的的齿轮锻造中，下料要求过于严格，容易产生不必要的材料浪费和降低齿轮成形效率，从而影响企业效率。即使坯料误差控制在±5%以内，在齿轮成形过程中仍会产生少量飞边和纵向毛刺。

中国文献专利CN102699091B，公开日为2014年10月1日，公开了一种挤压铝合金壳体零件的无飞边模具，包括凹模、凸模、型腔、曲面齿、左部凹模、右部凹模、定位孔、螺孔、螺纹连接部、销孔，在凹模的锥形部增设了曲面齿，使挤压过程中产生的余料和流动金属被约束挡住，阻碍了飞边的形成，随着相互啮合的曲面齿越来越多，使形成飞边的机会越来越小，从而使壳体枝杈零件在挤压过程中不产生飞边。该模具对成形工艺参数要求高，当金属流动过快时，容易导致金属在曲面齿啮合前溢出形成飞边，从而提高金属成形难度。

中国文献专利CN105081160A，公开日为2015年11月25日，公开了一种突缘叉锻造毛坯实现无飞边锻造的方法，通过把加热的圆棒料放入下模模腔中，上、下模具闭合锁模后，电动螺旋机构快速推动冲头挤压坯料，使坯料充满模腔，得到无飞边的突缘叉毛坯，此成形方法对坯料体积误差要求高，若坯料体积过大，成形时导致模腔内载荷过大，降低模具使用寿命，若坯料体积过小，又会导致模腔填充不完整，产生成形缺陷。

中国文献专利CN109622864A，公开日为2019年4月16日，公开了一种十字轴挤锻结合少无飞边成形方法及专用模具，其特征在于：所述方法步骤如下：首先将金属棒料加热后达到锻造温度，然后通过闭式热挤压方法将棒料预锻成形为十字形坯料，之后十字形坯料放入开式热模锻模具中进行锻造，最后将终锻件放入切边模具进行切边。该少无飞边成形方法工序繁琐，模具成本高，生产效率低。

发明内容