小齿轮件的成形工艺及模具设计（一）

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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 6 _2 z& C8 Q7 _3 E8 Y9 j8 f        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。     W; j9 [2 ?- I    2 工艺分析 3 Y! N" n5 T0 H8 {    0 i; n6 U9 ~! r4 v4 w    2．1成形工艺设计     ; ]' i7 _5 a/ i) I    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 ( a# }" c9 K. A& T6 K( B    C. H( I5 D* O9 p" u5 z& M9 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。     # s1 r [/ j. v2 w$ N    2．3坯料的软化处理 " w$ a9 z; U# l% Q    : f- ~& H6 I* Q7 e( j9 [    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。