【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合成形工艺，具体涉及的是一种无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺。
技术介绍
1、齿轮、齿圈是常见的机械传动零件，被广泛引用于各领域工业生产中，当前齿轮制造工艺路线依次为：锻造(或辗环)成形环坯、初车坯料、机械加工插齿(或滚齿)成形齿形，不仅工艺路线冗长，制造周期长，严重占用大型加工设备；同时因采用机械加工方式成形齿形，将塑性变形的金属流线切断，导致纤维外漏，使齿面更容易被腐蚀、磨损、表面脱落等，且容易使齿根断裂等问题，最终导致齿轮在使用寿命、服役周期严重下降。如何成形全纤维流线齿形、提高齿轮使用寿命，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决齿圈塑性变形过程中金属流线被切断的技术问题，本专利技术提供一种无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺。
2、与现有技术相比，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，采用精净成形齿辊进行插辗复合成形工艺，从精净成形齿辊的首部到尾部按照成形工序依次同轴设置初始导向段、咬入段、分料段、齿形预成形段、渐开线成形段以及齿形精整段；初始导向段、咬入段、分料段、齿形预成形段、渐开线成形段以及齿形精整段的成形齿齿数相等并且依次连接，精净成形齿辊上每一段的分度圆φ轴均与环形坯料加工成形后内齿圈的分度圆φ坯相切，并且，任一时刻分度圆φ轴与分度圆φ坯切点位置处线速度相等：v轴＝v坯；任一时刻分度圆φ轴与分度圆φ坯切点位置处角速度之比为
4、插辗复合成形工艺包括以下步骤：
5、s1、初始导向：将环形坯料安装于碾环设备上，将驱动辊压紧环形坯料的外圆面，压紧辊压紧环形坯料的上、下端面，将精净成形齿辊的初始导向段压紧环形坯料的内圆面；
6、s2、咬入：碾环设备驱动精净成形齿辊沿轴线方向向下运动至咬入段，精净成形齿辊沿轴向方向连续或者间歇螺旋向下进给，在环形坯料的内圆面上成形与咬入锥齿齿形相对应的齿槽；
7、s3、分料：碾环设备驱动精净成形齿辊继续沿轴线运动至分料段，精净成形齿辊沿轴向方向连续或者间歇螺旋向下进给，在环形坯料的内圆面上成形与分料锥齿齿形相对应的齿槽；
8、s4、齿形预成形：碾环设备驱动精净成形齿辊沿轴线方向向下运动至齿形预成形段，精净成形齿辊沿轴向方向连续或者间歇螺旋向下进给，在环形坯料的内圆面上成形与齿形预成形段成形齿齿形相对应的齿槽；
9、s5、渐开线成形：碾环设备驱动精净成形齿辊沿轴线运动至渐开线成形段，将步骤s4环形坯料内圆面上成形的齿槽加工为渐开线形齿槽；
10、s6、齿形精整：碾环设备驱动精净成形齿辊沿轴线运动至齿形精整段，齿形精整段对步骤s5环形坯料内圆面上成形的渐开线形齿槽进行精整，完成插辗复合无切削精净成形内齿圈加工。
11、进一步地，所述精净成形齿辊竖直向下设置，驱动辊压紧环形坯料的外圆面，两个压紧辊分别压紧环形坯料的上、下端面，并且精净成形齿辊的外壁压紧环形坯料的内圆面，精净成形齿辊的轴线方向与环形坯料所在的水平面相互垂直，精净成形齿辊沿轴线方向连续或者间歇螺旋向下进给，进而在环形坯料的内圆面上插碾复合成形直齿齿形。
12、本专利技术中驱动辊为环形坯料“碾环成形”的动力输入装置，即驱动辊带动环形坯料沿圆周方向转动，当精净成形齿辊的咬入段插入环形坯料之后，环形坯料带动精净成形齿辊绕轴线方向转动，与此同时精净成形齿辊向下“插齿成形”，最终实现实现精净成形齿辊“插”、“碾”复合成形。
13、进一步地，所述初始导向段设置为圆柱体形状，初始导向段的长度不小于坯料高度的1/2；插碾复合成形初始状态，初始导向段的外圆面与环形坯料的内圆面相切；
14、进一步地，所述咬入段的外壁设置为锥面，咬入段的小端端面与初始导向段连接，咬入段的外壁上设置咬入锥齿，咬入锥齿的锥度(即快速咬入角)为α，8°≤α≤15°；本专利技术中驱动辊为环形坯料“碾环成形”的动力输入装置，即驱动辊带动环形坯料沿圆周方向转动，当精净成形齿辊的咬入段插入环形坯料之后，环形坯料带动精净成形齿辊绕轴线方向转动，与此同时精净成形齿辊向下“插齿成形”，最终实现实现精净成形齿辊“插”、“碾”复合成形；
15、由于在内齿圈插辗复合成形工艺中，精净成形齿辊的转动需要与坯料的转动相匹配，使得分度圆永远保持相切状态，且不能有打滑相对运动，而转动关系与齿圈的齿数、模数、分度圆尺寸有关，咬入锥齿的锥度使精净成形齿辊的咬入段快速插入环形坯料的内圆中实现咬合，进而保证成形模具转动与坯料转动无相对运动。
16、进一步地，所述分料段的外壁设置为锥面，分料段的小端端面与咬入段的大端端面连接，分料段的外壁上设置分料锥齿，每一分料锥齿分别与对应的咬入锥齿连接，分料锥齿的锥度为β，3°≤β≤10°，且β＜α，咬入段母线的长度与分料段母线的长度的比值不大于1/3；
17、通过精净成形齿辊的咬入段与环形坯料的内圆面快速咬入后，进入平稳的分料段阶段。分料段的工作原理基于模锻的制坯和预锻工序，实现将坯料金属的进一步分配。分料锥齿的锥度为β(即插入角)是至关重要的参数，会直接影响辗压力、模具插入力、设备运行稳定程度等。
18、进一步地，所述齿形预成形段、渐开线成形段以及齿形精整段均设置为直齿圆柱齿轮轴，齿形预成形段与分料段的大端端面连接，齿形预成形段、渐开线成形段以及齿形精整段的齿数、模数、齿顶圆、齿根圆和基圆均相同，齿形预成形段的齿形轮廓为梯形轮廓，渐开线成形段以及齿形精整段的齿形轮廓为渐开线轮廓；其中：
19、所述齿形预成形段用于将整个成形齿沿环形坯料高度方向完成梯形截面的预成形，即精净成形齿辊的齿形预成形段成形齿压入齿圈内的体积(或者截面积)等于坯料被反挤入相邻成形齿齿槽内的体积(或者截面积)；
20、渐开线成形段用于将内齿圈的齿形轮廓由梯形截面轮廓成形为渐开线截面轮廓；
21、齿形精整段将齿形截面精整成形为渐开线的内齿圈。
22、进一步地，在所述初始导向段的前端设置定位段，定位段设置为圆台形状，定位段大端的直径与初始导向段的直径相等。
23、本专利技术的有益效果在于：从精净成形齿辊的首部到尾部按照成形工序依次同轴设置：初始导向段、咬入段、分料段、齿形预成形段、渐开线成形段以及齿形精整段，齿圈直齿塑性变形过程中形成完整的金属流线，提高了齿圈齿面的强度、耐腐蚀性和耐磨性，延长了齿圈的使用寿命。
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1.无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，其特征在于，采用精净成形齿辊(1)进行插辗复合成形工艺，精净成形齿辊(1)的首部到尾部按照成形工序依次同轴设置初始导向段(1-1)、咬入段(1-2)、分料段(1-3)、齿形预成形段(1-4)、渐开线成形段(1-5)以及齿形精整段(1-6)，初始导向段(1-1)、咬入段(1-2)、分料段(1-3)、齿形预成形段(1-4)、渐开线成形段(1-5)以及齿形精整段(1-6)的成形齿齿数相等并且依次连接，精净成形齿辊(1)上每一段的分度圆Φ轴均与环形坯料(4)加工成形后内齿圈所对应的分度圆Φ坯相切，并且，任一时刻分度圆Φ轴与分度圆Φ坯切点位置处线速度相等：v轴＝v坯；任一时刻分度圆Φ轴与分度圆Φ坯切点位置处角速度之比为等于分度圆直径的反比：
2.根据权利要求1所述的无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，其特征在于，所述精净成形齿辊(1)竖直向下设置，并且精净成形齿辊(1)的外壁压紧环形坯料(4)的内圆面，精净成形齿辊(1)的轴线方向与环形坯料(4)所在的水平面相互垂直，精净成形齿辊(1)沿轴线方向连续或者间歇螺旋向下进给，进而在环形
3.根据权利要求1所述的无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，其特征在于，所述初始导向段(1-1)设置为圆柱体形状，初始导向段(1-1)的长度不小于坯料高度的1/2；插碾复合成形初始状态，初始导向段(1-1)的外圆面与环形坯料(4)的内圆面相切。
4.根据权利要求1所述的无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，其特征在于，所述咬入段(1-2)的外壁设置为锥面，咬入段(1-2)的小端端面与初始导向段(1-1)连接，咬入段(1-2)的外壁上设置咬入锥齿，咬入锥齿的锥度为α，8°≤α≤15°。
5.根据权利要求1所述的无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，其特征在于，所述分料段(1-3)的外壁设置为锥面，分料段(1-3)的小端端面与咬入段(1-2)的大端端面连接，分料段(1-3)的外壁上设置分料锥齿，每一分料锥齿分别与对应的咬入锥齿连接，分料锥齿的锥度为β，3°≤β≤10°，且β＜α，咬入段(1-2)母线的长度与分料段(1-3)母线的长度的比值不大于1/3。
6.根据权利要求1所述的无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，其特征在于，齿形预成形段(1-4)、渐开线成形段(1-5)以及齿形精整段(1-6)均设置为直齿圆柱齿轮轴，齿形预成形段(1-4)与分料段(1-3)的大端端面连接，齿形预成形段(1-4)、渐开线成形段(1-5)以及齿形精整段(1-6)的齿数、模数、齿顶圆、齿根圆和基圆均相同，齿形预成形段(1-4)的齿形轮廓为梯形轮廓，渐开线成形段(1-5)以及齿形精整段(1-6)的齿形轮廓为渐开线轮廓；其中：
7.根据权利要求1所述的无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，其特征在于，在所述初始导向段(1-1)的前端设置定位段(1-7)，定位段(1-7)设置为圆台形状，定位段(1-7)大端的直径与初始导向段(1-1)的直径相等。
...【技术特征摘要】
1.无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，其特征在于，采用精净成形齿辊(1)进行插辗复合成形工艺，精净成形齿辊(1)的首部到尾部按照成形工序依次同轴设置初始导向段(1-1)、咬入段(1-2)、分料段(1-3)、齿形预成形段(1-4)、渐开线成形段(1-5)以及齿形精整段(1-6)，初始导向段(1-1)、咬入段(1-2)、分料段(1-3)、齿形预成形段(1-4)、渐开线成形段(1-5)以及齿形精整段(1-6)的成形齿齿数相等并且依次连接，精净成形齿辊(1)上每一段的分度圆φ轴均与环形坯料(4)加工成形后内齿圈所对应的分度圆φ坯相切，并且，任一时刻分度圆φ轴与分度圆φ坯切点位置处线速度相等：v轴＝v坯；任一时刻分度圆φ轴与分度圆φ坯切点位置处角速度之比为等于分度圆直径的反比：
2.根据权利要求1所述的无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，其特征在于，所述精净成形齿辊(1)竖直向下设置，并且精净成形齿辊(1)的外壁压紧环形坯料(4)的内圆面，精净成形齿辊(1)的轴线方向与环形坯料(4)所在的水平面相互垂直，精净成形齿辊(1)沿轴线方向连续或者间歇螺旋向下进给，进而在环形坯料(4)的内圆面上插碾复合成形直齿齿形。
3.根据权利要求1所述的无切削精净成形内齿圈的插辗复合成形工艺，其特征在于，所述初始导向段(1-1)设置为圆柱体形状，初始导向段(1-1)的长度不小于坯料高度的1/2；插碾复合成形初始状态，初始导向段(1-1)的外圆面与环形坯料(4)的内圆面相切。
4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：何文武，安红萍，段兴旺，赵金华，杜诗文，孙述利，秦敏，王宝，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：
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