[发明专利]一种齿条冷摆辗精密成形方法

摘要

本发明涉及齿条精密成形领域。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；（4）冷摆辗上模是一个棱锥，其锥角大于等于176o，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；（6）冷摆辗过程中上模与齿条干涉计算；（7）冷摆辗上模修正；（8）坯料在上模和下模共同作用下，坯料产生连续局部塑性变形，最终冷摆辗成形高精度齿条。具有显著的节能节材、降低生产成本、提高生产率、提高齿条组织和力学性能的效果。

主权项

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ha，齿根高为hf，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=-ytanδ+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。