本發(fā)明涉及一種成形模具，尤其是涉及一種雙螺旋齒輪的鍛造成形模具及制造方法。

背景技術：

雙螺旋齒輪是指圓柱齒輪，圓柱齒輪有直齒和斜齒之分，圓柱斜齒輪也稱螺旋齒輪(有螺旋角β)。當一個齒輪的兩端設置有相同或不同旋向的斜齒就是雙螺旋齒輪，俗稱人字齒輪。雙螺旋齒輪有兩種形式:一種是在一個毛坯上加工成人字齒輪，一種是兩個不同不同旋向的齒輪組合成人字齒輪，前者為大型齒輪，后者一般是較小的齒輪。

圓柱齒輪類零件的常規(guī)制造方法一般為：下料，熱鍛，正火，機械加工，熱處理，精加工成為成品零件。其中在機械加工中把大量的金屬材料經(jīng)刀具的切削成為鐵屑，浪費了大量的鋼材材料，同時由于使用各種機床和刀具的加工，使得加工的周期變長，占用了大量的加工時間，消耗了大量的電量，且抗彎強度不夠好。

近些年來汽車驅(qū)動橋用螺旋錐齒輪開始采用精鍛近凈成形工藝，借助于模具在壓力機上通過熱鍛成形將螺旋齒輪輪齒形加工出來，然后以齒為基準，加工安裝孔和安裝面。這種精鍛工藝克服了現(xiàn)有的切削加工所造成的材料利用率低、生產(chǎn)效率低以及切斷了金屬纖維流線而造成的彎曲強度降低等缺點，符合高效、精密、綠色清潔的21世紀先進制造技術的發(fā)展趨勢，是螺旋錐齒輪加工變革的主要途徑之一。

如圖1所示為雙螺旋齒輪，包括位于兩端的第一螺旋齒11、第二螺旋齒12?，F(xiàn)對雙螺旋齒輪的加工，通常采用先對圓柱零件的一端進行加工成型得到第一螺旋齒11，再對半成品的另一端進行加工成型得到第二螺旋齒12。而采用這種方式加工得到的雙螺旋齒輪，不但制作成本高，生產(chǎn)效率低下，齒輪精度不高，且對于第一螺旋齒與第二螺旋齒的軸線的角度相位的控制精度低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種雙螺旋齒輪的鍛造成形模具及制造方法，構(gòu)造簡單、結(jié)構(gòu)信賴度高、而且控制較低的模具制作費用，能夠有效抑制制造成本的增加，螺旋齒形之間軸線圈的角度相位高精度。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為：雙螺旋齒輪的鍛造成形模，包括裝配在沖壓成形機的壓機上的模具上部與設置在沖壓成形機定盤上的模具下部，所述的模具上部設置有通過旋轉(zhuǎn)塊活動安裝在模具上部內(nèi)的、附設著螺旋齒形的上模，所述的上模上部設置有在同軸上、可上下滑動的沖頭，模具下部固定設置有附設著螺旋齒形的下模，所述的下模下部設置有在同軸上、可上下滑動的頂出桿，所述的模具上部設置有動力組件來控制旋轉(zhuǎn)塊旋轉(zhuǎn)或靜止。

本發(fā)明進一步的優(yōu)選方案：所述的動力組件包括旋轉(zhuǎn)手臂與兩個液壓彈簧，所述的旋轉(zhuǎn)手臂固定設置在旋轉(zhuǎn)塊的中心且兩端伸出所述的旋轉(zhuǎn)塊，所述的液壓彈簧一端與模具上部活動連接，兩個液壓彈簧的另一端與分別與旋轉(zhuǎn)手臂的兩個端部活動連接。設置旋轉(zhuǎn)手臂與液壓彈簧來作為旋轉(zhuǎn)塊回旋的驅(qū)動力，使得上模與雙螺旋齒輪脫離后旋轉(zhuǎn)塊在液壓彈簧的作用下回旋至初始位置。在旋轉(zhuǎn)塊上設置了朝半徑方向延伸的旋轉(zhuǎn)手臂，在液壓彈簧擠壓旋轉(zhuǎn)手臂使旋轉(zhuǎn)塊旋轉(zhuǎn)，構(gòu)造簡單、結(jié)構(gòu)信賴度高、而且控制較低的模具制作費用，能夠有效抑制制造成本的增加。

本發(fā)明進一步的優(yōu)選方案：所述的動力組件還包括旋轉(zhuǎn)零件與調(diào)節(jié)零件，所述的調(diào)節(jié)零件包括固定在模具上部的支持塊與銜接在支持塊的一側(cè)的基準塊，所述的基準塊的一側(cè)與支持塊銜接且邊沿為外凸的圓弧形結(jié)構(gòu)，基準塊的另一側(cè)為平面結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)零件接觸連接，所述的基準塊可繞中心軸進行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，所述的支持塊的一側(cè)為與基準塊相適應的內(nèi)陷的圓弧形。設置旋轉(zhuǎn)零件與調(diào)節(jié)零件，對旋轉(zhuǎn)塊的初始位置進行限位，并可以旋轉(zhuǎn)基準塊，來調(diào)節(jié)與旋轉(zhuǎn)零件接觸連接的基準塊的平面所在位置。因模具上部

設置調(diào)節(jié)零件，在旋轉(zhuǎn)塊上設置能和旋轉(zhuǎn)塊一起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)零件，使旋轉(zhuǎn)零件與調(diào)節(jié)零件的基準塊對接，使上模和下模的軸線圈的角度位向回到初期位向，所以能使上模和下模準確并且高精度的回位到初期位向。這樣就能得到各螺旋齒形之間軸線圈的角度相位高精度的形成的雙螺旋齒輪。

本發(fā)明進一步的優(yōu)選方案：所述的調(diào)節(jié)零件包括固定在旋轉(zhuǎn)塊上的支撐部，所述的支撐部上安裝有與基準塊接觸連接的對接部，所述的對接部與支撐部之間設置有可更換調(diào)節(jié)的墊片，更換墊片可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)塊的初始位移。更換墊片，可以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)塊的所在位置，即調(diào)節(jié)上模與下模的相對位置，確定上下齒輪輪紋的相對位置。而且，即使是同一形狀（角度位向）的產(chǎn)品（雙螺旋齒輪）的成形情況下，因素材機械的特性和潤滑狀態(tài)等條件的差異造成模具移動、旋轉(zhuǎn)塊的旋轉(zhuǎn)量的不同，這些條件產(chǎn)生的誤差，在試樣成形后進行產(chǎn)品精度檢查、根據(jù)與正規(guī)值的誤差插入旋轉(zhuǎn)零件的對接部與支撐部之間的墊片，就很容易能得到修正。

本發(fā)明進一步的優(yōu)選方案：所述的模具上部包括底板與上模夾具，所述的上模夾具固定在底板上，所述的上模與沖頭都安裝在旋轉(zhuǎn)塊內(nèi)，所述的旋轉(zhuǎn)塊與上模夾具之間設置有軸承。設置軸承使得旋轉(zhuǎn)塊與上模夾具之間摩擦較小，旋轉(zhuǎn)塊在上模夾具內(nèi)旋轉(zhuǎn)順暢。

本發(fā)明進一步的優(yōu)選方案：所述的模具下部包括下模夾具，所述的下模與頂出桿安裝在下模夾具上，所述的下模夾具的上頂面設置有凹陷，所述的旋轉(zhuǎn)塊的下底面設置有與凹陷結(jié)構(gòu)相適應的凸起。設置相對應得凹陷與凸起，使得模具上部下壓后與模具下部的相對位置是固定的。

本發(fā)明進一步的優(yōu)選方案：雙螺旋齒輪的制造方法，其特征在于包括如下步驟：

1)初始狀態(tài)下，液壓彈簧處于微壓縮狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)零件抵在調(diào)節(jié)零件上，將圓柱狀的素材安裝到模具下部內(nèi)；

2)沖壓成形機的壓機工作，模具上部下降對素材加壓，附設在上模和下模上的螺旋齒形對素材滾壓成形，期間素材產(chǎn)生了軸線圈的扭轉(zhuǎn)力，使旋轉(zhuǎn)塊逆時針方向旋轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)零件與調(diào)節(jié)零件相抵限制了旋轉(zhuǎn)塊、上模朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動作，因此成形過程中，素材在成形模具中順時針方向旋轉(zhuǎn)；

3)沖壓成形機的壓機繼續(xù)加壓，模具上部運動至最終位置，完成對素材的沖壓成型；

4)沖壓成形機的壓機帶動模具上部上升，上模上升的同時驅(qū)動沖頭，沖頭壓素材的上端面，使得素材保持在下模內(nèi)不發(fā)生運動，此時上模將沿著素材的螺旋齒形的軸向方向相對移動，即旋轉(zhuǎn)塊在軸線圈上呈順時針方向旋轉(zhuǎn)，液壓彈簧被進一步壓縮；

5)素材從上模脫離的時刻，液壓彈簧頂出，旋轉(zhuǎn)塊朝軸線圈的逆時針方向旋轉(zhuǎn)至調(diào)節(jié)零件與基準塊對接，上模、下模的軸線圈的角度位向恢復到初期位向；

6)沖壓成形機的壓機帶動模具上部繼續(xù)上升，驅(qū)動頂出桿上升擠壓素材的下端面，使素材從下模脫離，至此雙螺旋齒輪從成型模具中起模，得到高精度的雙螺旋齒輪。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于設置附設著螺旋齒輪的上模、下模，通過壓機來對上模施力，同步進行對素材上齒輪、下齒輪的沖壓成型。相比較于傳統(tǒng)的雙螺旋齒輪，本發(fā)明簡化了加工了的步驟。在螺旋齒輪的沖壓以及脫模過程中，會產(chǎn)生沿螺旋齒形的方向產(chǎn)生一定的旋轉(zhuǎn)力，本發(fā)明設置有旋轉(zhuǎn)塊，旋轉(zhuǎn)塊可以在沖壓成型以及脫模過程中帶動上模進行旋轉(zhuǎn)或者保持不動，使得本發(fā)明能夠完成沖壓成型與脫模。本發(fā)明可以通過對旋轉(zhuǎn)塊的旋轉(zhuǎn)位移，來控制螺旋齒形之間的軸線圈的角度相位。本發(fā)明通過頂出桿來將素材從下模中脫出，通過沖頭來將素材從上模中脫出。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低。

附圖說明

圖1為雙螺旋齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的剖視圖；

圖4為初始狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)塊位置；

圖5為素材從上模脫離時刻的旋轉(zhuǎn)塊位置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1至圖5所示為本發(fā)明的實施例一：雙螺旋齒輪的鍛造成形模，包括裝配在沖壓成形機的壓機上的模具上部1與設置在沖壓成形機定盤上的模具下部2，模具上部1設置有通過旋轉(zhuǎn)塊5活動安裝在模具上部1內(nèi)的、附設著螺旋齒形的上模3，上模3上部設置有在同軸上、可上下滑動的沖頭6，模具下部2固定設置有附設著螺旋齒形的下模4，下模4下部設置有在同軸上、可上下滑動的頂出桿7，模具上部1設置有動力組件來控制旋轉(zhuǎn)塊5旋轉(zhuǎn)或靜止。

動力組件包括旋轉(zhuǎn)手臂21與兩個液壓彈簧22，旋轉(zhuǎn)手臂21固定設置在旋轉(zhuǎn)塊5的中心且兩端伸出旋轉(zhuǎn)塊5，液壓彈簧22一端與模具上部1活動連接，兩個液壓彈簧22的另一端與分別與旋轉(zhuǎn)手臂21的兩個端部活動連接。

動力組件還包括旋轉(zhuǎn)零件31與調(diào)節(jié)零件32，調(diào)節(jié)零件32包括固定在模具上部1的支持塊33與銜接在支持塊33的一側(cè)的基準塊34，基準塊34的一側(cè)與支持塊33銜接且邊沿為外凸的圓弧形結(jié)構(gòu)，基準塊34的另一側(cè)為平面結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)零件31接觸連接，基準塊34可繞中心軸進行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，支持塊33的一側(cè)為與基準塊34相適應的內(nèi)陷的圓弧形。

調(diào)節(jié)零件32包括固定在旋轉(zhuǎn)塊5上的支撐部41，支撐部41上安裝有與基準塊34接觸連接的對接部42，對接部42與支撐部41之間設置有可更換調(diào)節(jié)的墊片43，更換墊片43可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)塊5的初始位移。

模具上部1包括底板52與上模夾具51，上模夾具51固定在底板52上，上模3與沖頭6都安裝在旋轉(zhuǎn)塊5內(nèi)，旋轉(zhuǎn)塊5與上模夾具51之間設置有軸承53。

模具下部2包括下模夾具61，下模4與頂出桿7安裝在下模夾具61上，下模夾具61的上頂面設置有凹陷，旋轉(zhuǎn)塊5的下底面設置有與凹陷結(jié)構(gòu)相適應的凸起。

實施的形態(tài)不只限于上記所述形態(tài)，例如如下構(gòu)成也可以。

實施例二的其他部分與實施例一相同，其不同之處在于：在模具上部1設置一個液壓彈簧22，在旋轉(zhuǎn)塊5的中心處設置齒輪，并使得齒輪與齒條式推動裝置嚙合，推動裝置則有液壓彈簧22提供動力。

實施例三的其他部分與實施例一相同，其不同之處在于：動力組件為伺服電動機，通過伺服電機控制旋轉(zhuǎn)件。

實施例四的其他部分與實施例一相同，其不同之處在于：成形時使沖頭6相對于上模3進行旋轉(zhuǎn)，解放作用于素材的扭轉(zhuǎn)力量這也是可以的。

雙螺旋齒輪的制造方法，其特征在于包括如下步驟：

1)初始狀態(tài)下，液壓彈簧22處于微壓縮狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)零件31抵在調(diào)節(jié)零件32上，將圓柱狀的素材10安裝到模具下部2內(nèi)；

2)沖壓成形機的壓機工作，模具上部1下降對素材10加壓，附設在上模3和下模4上的螺旋齒形對素材10滾壓成形，期間素材10產(chǎn)生了軸線圈的扭轉(zhuǎn)力，使旋轉(zhuǎn)塊5逆時針方向旋轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)零件31與調(diào)節(jié)零件32相抵限制了旋轉(zhuǎn)塊5、上模3朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動作，因此成形過程中，素材10在成形模具中順時針方向旋轉(zhuǎn)；

3)沖壓成形機的壓機繼續(xù)加壓，模具上部1運動至最終位置，完成對素材10的沖壓成型；

4)沖壓成形機的壓機帶動模具上部1上升，上模3上升的同時驅(qū)動沖頭6，沖頭6壓素材10的上端面，使得素材10保持在下模4內(nèi)不發(fā)生運動，此時上模3將沿著素材10的螺旋齒形的軸向方向相對移動，即旋轉(zhuǎn)塊5在軸線圈上呈順時針方向旋轉(zhuǎn)，液壓彈簧22被進一步壓縮；

5)素材10從上模3脫離的時刻，液壓彈簧22頂出，旋轉(zhuǎn)塊5朝軸線圈的逆時針方向旋轉(zhuǎn)至調(diào)節(jié)零件32與基準塊34對接，上模3、下模4的軸線圈的角度位向恢復到初期位向；

6)沖壓成形機的壓機帶動模具上部1繼續(xù)上升，驅(qū)動頂出桿7上升擠壓素材10的下端面，使素材10從下模4脫離，至此雙螺旋齒輪從成型模具中起模，得到高精度的雙螺旋齒輪。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。