小齿轮件的成形工艺及模具设计（一）

HEATS

针对小齿轮件(既有齿轮又有花键的小齿轮件)的花键和齿轮成形问题进行工艺分析。为了节约成本和使成形顺利进行，采用冷挤压工艺方案，并进行花键正挤和齿轮反挤的挤压组合模具设计。研究表明，小齿轮件采用冷挤压工艺方案是可行的，模具设计合理，可以获得准确的花键、齿轮齿形和较好的表面质量，节约材料，缩短辅助时间，降低生产成本。

    1 引言         冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，是零件成形加工的主要方法之一。而齿轮和花键形状复杂，尺寸精度、表面质量及综合机械性能等要求均很高，而且常温下金属的变形能力低、流动性差，这些原因导致锻造载荷陡增、齿形型腔角隅充填能力锐减，模具处于极限加工状态，带来易磨损、弹性变形严重、寿命低等弊病。如果采用流线型的挤压过渡型腔，能改善金属流动的均匀性，降低成形压力，提高齿轮和花键挤压成形的精度。 1 q6 q" b9 o7 N    # b- O% a2 F. i- |# L    2 工艺分析 ( s, V' ?+ v/ u* y; }% q" ~' P        2．1成形工艺设计     : n( a+ T6 y; J) x8 C: m* m    图1为小齿轮件的零件图，材料为40Cr，零件一端为齿轮，另一端为花键。齿轮参数为：齿数Z=8，模数m=1．5，齿形为渐开线，压力角口=20°，齿顶圆直径da=13ram，齿根圆直径df=11 mm，精度等级为IT6～IT7。

    根据对零件的分析得出小齿轮件的成形工艺方案为：精剪下料一挤压小端一正挤花键-镦粗一反挤齿轮、齿轮孔成形一挤台阶一齿轮部分精整成形，如图2所示。

    2．2坯料形状和尺寸的确定 $ k3 B& k' ] K8 s/ G5 }6 F$ G    # f+ x5 V9 h1 e5 s% M! `4 c    坯料形状和尺寸对冷挤压件的充填性能和模具寿命影响很大。根据小齿轮件的形状特点，同时为了便于送料以及有利于坯料的定位，故选用圆柱形坯料。毛坯的体积是根据变形前后的体积不变定律计算，经计算确定毛坯直径为12 mm，长度为27mm。 5 q. X1 H' ]- p5 ? @. x- m5 `    2 ?2 ?1 v; _% C! M    2．3坯料的软化处理 3 ?$ W# n' s- {0 h2 O" Z* S( T        小齿轮件的材料为40Cr，其供应状态强度高、变形抗力大、塑性较差且有加工硬化存在。加工前要对坯料进行充分的软化处理，降低变形抗力，提高塑性，以满足冷挤压成形工艺。退火处理过程如图3所示。经退火处理后，材料硬度达到150～163HBS。

1 D! v" ~6 @& w2 N" b