小齿轮件的成形工艺及模具设计
1引言冷挤压技术是一种高精、***、优质低耗的***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。2工艺分析2．1成形工艺设计图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***，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。这是上世纪50年代我国从原苏联引进的中型的汽车齿轮18XTr钢种(即20CrMnTi钢)。2．3坯料的软化处理小齿轮件的材料为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。
齿轮加工方式
滚齿滚齿加工是按螺旋齿轮啮合原理进行加工的。滚刀的外形似蜗杆，其本质是一个螺旋角很大的斜齿轮，滚刀的头数即是滚刀齿数。由于渐开线滚刀制造困难，实际上均采用近似的阿基米德滚刀和法向直廓滚刀。滚齿时机床具有下列几个基本运动：1）滚刀的转动即切削运动，滚刀每转一转，刀齿沿轴向移动一个导程；国产载货汽车齿轮有的采用美国牌号SAE8822H钢，如8t和10t桥用圆锥齿轮采用SAE8822H，该钢的主要化学成分(质量分数，%)为0。2）工件的转动即分齿运动，由机床分齿运动链保证工件与滚刀的展成运动，当滚刀刀齿移动一个齿距时，工件转动一个齿；3）滚刀架沿齿轮轴线的缓慢移动，即轴向进给运动；4）加工斜齿轮时，在轴向进给过程中，该通过差动机构和分度蜗轮副获得对应于螺旋角β的附加转动，当滚刀轴向进给一个导程时，工件附加转动一圈。
未来齿轮趋势塑料齿轮称霸
齿轮模具的应用范围大致可分为三个方面：塑料齿轮用模具、粉末冶金齿轮用模具和精锻锥齿轮用模具。其中，塑料齿轮用模具的需求量比较大。石照耀教l授说："齿轮的主要用处有两个，一个是传递运动，另一个是传递动力。目前国内塑料齿轮主要被用来传递运动，而美国现在在传递动力的选择上，也越来越多地采用塑料齿轮。齿面高频淬火应采用较低的淬火温度和较短的加热时间、均匀加热、缓慢冷却。这是因为塑料齿轮有很多优点，比如传动噪声低、能够吸振、自润滑等等，而且塑料齿轮可以开模加工，生产效率高。应该说，塑料齿轮在齿轮行业的应用会越来越多，这是一个世界性趋势。"
目前中低档的齿轮模具在国内都能生产，高l档的齿轮模具多依靠进口。国内专门做齿轮模具的工厂不多，大都由齿轮厂自己做齿轮模具，齿轮厂往往设一个工段或一个车间来承担这项工作。在精锻锥齿轮方面，株齿、江苏飞船、太平洋精锻等企业制造的锥齿轮模具在齿轮模具行业里是比较好的，其精锻锥齿轮的质量也较高。在塑料齿轮方面，总体来说，塑料齿轮及其模具主要分布在两个区域，一是浙江宁波，这里有340多家塑料齿轮厂，也是我国很l大的塑料齿轮模具生产基地；另一个就是深圳宝安，以港资企业为主，产品精度较高，主要用来外销。如果超差而又在孔的设计要求范围内，必须分类，分别转入切齿工序。
