斜齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮成型模具及其制备方法与流程

1.本发明涉及斜齿圆柱齿轮生产技术领域，尤其提供一种斜齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮成型模具及其制备方法。


背景技术：

2.在各种电器产品中，微小圆柱齿轮被大量使用。为实现低成本大批量的生产，通常使用注射成型方法生产金属和塑料微小圆柱齿轮；因此，齿轮模具的制备是技术关键。
3.微小直齿圆柱齿轮模具型腔可以通过微细线电极慢走丝电火花切割工艺进行加工，但是，微小斜齿圆柱齿轮模具型腔加工却十分麻烦，通常需要使用精密滚齿机先加工出微小斜齿圆柱齿轮电极，然后使用微小斜齿圆柱齿轮电极在具有旋转电主轴的精密电火花加工机床上通过长时间放电加工来获得模具型腔；不但模具的加工周期长，高端设备需要从国外进口，生产成本大。更为严重的是，对于特别微小的斜齿圆柱齿轮，滚齿刀具的制备相当困难，甚至无法制备，只能使用对应规格的直齿圆柱齿轮。然而，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮连续啮合，传动平稳，噪音小，工件效率高，使用寿命大。因此，斜齿圆柱齿轮才是优选方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种斜齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮成型模具及其制备方法，旨在解决常规生产斜齿圆柱齿轮成本大、甚至无法制备的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.第一方面，本发明提供了一种斜齿圆柱齿轮成型模具的制备方法，包括：
7.胚料加工，在胚料上切割形成预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔，且得到呈预设尺寸的直齿圆柱齿轮结构的落料芯部；
8.将落料芯部嵌入直齿圆柱齿轮型腔内；
9.将胚料与落料芯部之间进行扭转，直齿圆柱齿轮型腔均匀塑性变形以形成斜齿圆柱齿轮型腔，获得斜齿圆柱齿轮成型模具。
10.本发明的有益效果：本发明提供的斜齿圆柱齿轮成型模具的制备方法，通过在胚料上加工并切割形成预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔，从而切割下来的落料芯部也为对应尺寸的直齿圆柱齿轮；然后将落料芯部再嵌入直齿圆柱齿轮型腔，通过将胚料与落料芯部之间进行扭转，使得直齿圆柱齿轮型腔均匀塑性变形以形成斜齿圆柱齿轮型腔，以此来获得斜齿圆柱齿轮成型模具；采用本发明的方法，只需进行切割和扭转操作，就能够制得斜齿圆柱齿轮型腔，从而得到斜齿圆柱齿轮成型模具，工艺简单，且成本低，能够实现低成本大批量的生产要求。
11.在一个实施例中，在胚料上切割形成预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔的步骤中：
12.采用慢走丝电火花线切割加工工艺对胚料切割形成直齿圆柱齿轮型腔。
13.通过采用上述的技术方案，利用慢走丝电火花线切割加工工艺对胚料进行切割，
切割的精确度更高，有效地保证了直齿圆柱齿轮型腔的尺寸精度，以提高产品质量。
14.在一个实施例中，直齿圆柱齿轮型腔形成于胚料的中部，且直齿圆柱齿轮型腔的中心轴与胚料的中心轴重合。
15.通过采用上述的技术方案，将直齿圆柱齿轮型腔开设于胚料的中部且直齿圆柱齿轮型腔的中心轴与胚料的中心轴重合，以便于后续的扭转操作。
16.在一个实施例中，在将落料芯部嵌入直齿圆柱齿轮型腔内之前，制备方法还包括：
17.在落料芯部的表面上涂覆填充剂。
18.通过采用上述的技术方案，通过在落料芯部的表面涂覆填充剂，再将涂覆有填充剂的落料芯部嵌入直齿圆柱齿轮型腔内，使得落料芯部与直齿圆柱齿轮型腔之间的间隙能够被填充剂填满，以便于后续的扭转操作中斜齿圆柱齿轮型腔的成型。
19.在一个实施例中，填充剂为润滑脂。
20.通过采用上述的技术方案，采用润滑脂作为填充剂进行使用，润滑脂为稠厚的油脂状半固体，起填充间隙和防锈作用。
21.在一个实施例中，在胚料与落料芯部之间进行扭转的步骤中：
22.将胚料绕于落料芯部的中心轴进行扭转。
23.通过采用上述的技术方案，通过将胚料绕于落料芯部的中心轴进行扭转，使得胚料上开设的直齿圆柱齿轮型腔塑性变形为斜齿圆柱齿轮型腔。
24.在一个实施例中，在胚料与落料芯部之间进行扭转的步骤中：
25.将落料芯部绕于胚料的直齿圆柱齿轮型腔的中心轴进行扭转。
26.通过采用上述的技术方案，通过将落料芯部绕于胚料的直齿圆柱齿轮型腔的中心轴进行扭转，使得胚料上开设的直齿圆柱齿轮型腔塑性变形为斜齿圆柱齿轮型腔。
27.在一个实施例中，在胚料绕于落料芯部的中心轴进行扭转的步骤中：
28.使用扭转机将胚料绕于落料芯部的中心轴进行扭转。
29.通过采用上述的技术方案，采用扭转机来进行扭转操作，将直齿圆柱齿轮型腔塑性变形为斜齿圆柱齿轮型腔。
30.第二方面，本发明还提供了一种斜齿圆柱齿轮成型模具，斜齿圆柱齿轮成型模具采用如上述的斜齿圆柱齿轮成型模具的制备方法制备而成。
31.本发明的有益效果：本发明提供的斜齿圆柱齿轮成型模具，在使用上述的斜齿圆柱齿轮成型模具的制备方法制备的基础上，斜齿圆柱齿轮成型模具的生产成本更小。
32.第三方面，本发明还提供了一种斜齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮采用如上述的斜齿圆柱齿轮成型模具制备成型。
33.本发明的有益效果：本发明提供的斜齿圆柱齿轮，在使用上述的斜齿圆柱齿轮成型模具制备成型的基础上，斜齿圆柱齿轮的生产成本更小。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明实施例提供的斜齿圆柱齿轮成型模具的制备方法的示意图；
36.图2为本发明实施例提供的胚料的结构示意图；
37.图3为本发明实施例提供的胚料经过切割后的结构示意图；
38.图4为本发明实施例提供的落料芯部的结构示意图。
39.其中，图中各附图标记：
40.10、胚料；11、直齿圆柱齿轮型腔；20、落料芯部。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.微小圆柱齿轮被大量使用在各种电器产品中。斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮连续啮合，传动平稳，噪音小，工件效率高，使用寿命大。因此，斜齿圆柱齿轮才是优选方案。为实现低成本大批量的生产，通常使用注射成型方法生产金属和塑料微小圆柱齿轮；因此，齿轮模具的制备是技术关键。现有的制备方法通常需要使用精密滚齿机先加工出微小斜齿圆柱齿轮电极，然后使用微小斜齿圆柱齿轮电极在具有旋转电主轴的精密电火花加工机床上通过长时间放电加工来获得模具型腔；不但模具的加工周期长，高端设备需要从国外进口，生产成本大。更为严重的是，对于特别微小的斜齿圆柱齿轮，滚齿刀具的制备相当困难，甚至无法制备，只能使用对应规格的直齿圆柱齿轮。
46.由此，本发明提供了一种斜齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮成型模具及其制备方法，通过在胚料上直接切割形成直齿圆柱齿轮型腔，再将落料芯部嵌入直齿圆柱齿轮型腔中，通过扭转使得直齿圆柱齿轮型腔与落料芯部之间发生相对转动，来使得直齿圆柱齿轮型腔均匀塑性变形以形成斜齿圆柱齿轮型腔；从而得到斜齿圆柱齿轮成型模具；工艺简单，且成本低，能够实现低成本大批量的生产要求。
47.请参考图1至图4，第一方面，本发明提供了一种斜齿圆柱齿轮成型模具的制备方
法，包括：
48.胚料10加工，在胚料10上切割形成预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔11，且得到呈预设尺寸的直齿圆柱齿轮结构的落料芯部20；
49.将落料芯部20嵌入直齿圆柱齿轮型腔11内；
50.将胚料10与落料芯部20之间进行扭转，直齿圆柱齿轮型腔11均匀塑性变形以形成斜齿圆柱齿轮型腔，获得斜齿圆柱齿轮成型模具。
51.其中，预设尺寸指的是直齿圆柱齿轮型腔11的各项参数的预设值，例如，直齿圆柱齿轮型腔11的分度圆直径、齿数、模数、压力角、齿轮厚度等。在胚料10上加工得到预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔11时，也会获得具有相同尺寸的落料芯部20，落料芯部20呈直齿圆柱齿轮结构。
52.本发明提供的斜齿圆柱齿轮成型模具的制备方法，通过在胚料10上加工并切割形成预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔11，从而切割下来的落料芯部20也为对应尺寸的直齿圆柱齿轮；然后将落料芯部20再嵌入直齿圆柱齿轮型腔11，通过将胚料10与落料芯部20之间进行扭转，使得直齿圆柱齿轮型腔11均匀塑性变形以形成斜齿圆柱齿轮型腔，以此来获得斜齿圆柱齿轮成型模具；采用本发明的方法，只需进行切割和扭转操作，就能够制得斜齿圆柱齿轮型腔，从而得到斜齿圆柱齿轮成型模具，工艺简单，且成本低，能够实现低成本大批量的生产要求。
53.在一个实施例中，在胚料10上切割形成预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔11的步骤中：
54.采用慢走丝电火花线切割加工工艺对胚料10切割形成直齿圆柱齿轮型腔11。
55.其中，慢走丝电火花线切割加工工艺使用慢走丝线切割机床进行，慢走丝线切割机床的切割速度一般为0.2m/s，精度达0.001mm级，通常以铜线作为电极丝。电极丝作低速单向运动，加工表面质量接近磨削水平，其工作平稳、均匀、抖动小、加工质量较好，生产效率高，可达350/min。慢走丝线切割机床采取电极连续供丝的方式，电极在损耗的同时也可以得到补充，所以可以提高加工精度。慢走丝线切割机床所加工的工件表面粗糙度值一般可以达到ra0.8μm及以上。利用慢走丝电火花线切割加工工艺对胚料10进行切割，切割的精确度更高，有效地保证了直齿圆柱齿轮型腔11的尺寸精度，以提高产品质量。
56.请参考图2至图4，在一个实施例中，直齿圆柱齿轮型腔11形成于胚料10的中部，利用慢走丝电火花线切割加工工艺在胚料10的中部加工形成直齿圆柱齿轮型腔11，且直齿圆柱齿轮型腔11的中心轴与胚料10的中心轴重合；在后续的扭转操作中，由于直齿圆柱齿轮型腔11的中心轴与胚料10的中心轴重合，直接控制胚料10绕于自身的中心轴转动即可，操作方便。可以理解地，为了进一步方便后续的扭转操作，可采用柱状的胚料10，将直齿圆柱齿轮型腔11沿柱状胚料10的高度方向进行切割开设，以保证直齿圆柱齿轮型腔11与胚料10的中心轴重合。
57.在一个实施例中，在将落料芯部20嵌入直齿圆柱齿轮型腔11内之前，制备方法还包括：在落料芯部20的表面上涂覆填充剂。由于直齿圆柱齿轮型腔11由慢走丝电火花线切割加工工艺切割形成，直齿圆柱齿轮型腔11与落料芯部20之间必然会形成间隙，从而导致胚料10与落料芯部20之间进行扭转时，直齿圆柱齿轮型腔11可能会发生不均匀塑性变形，从而影响直齿圆柱齿轮型腔11的形成。因此，为了解决直齿圆柱齿轮型腔11与落料芯部20
之间产生间隙的问题，在将落料芯部20嵌入直齿圆柱齿轮型腔11内之前，先将落料芯部20的表面涂覆填充剂，这样，在将落料芯部20嵌入直齿圆柱齿轮型腔11内时，填充剂将填满间隙，使得直齿圆柱齿轮型腔11的内侧壁与落料芯部20之间无间隙，，以便于后续的扭转操作中，直齿圆柱齿轮型腔11均匀塑性变形而形成斜齿圆柱齿轮型腔。
58.在一个实施例中，填充剂优选为润滑脂。为稠厚的油脂状半固体，起填充间隙和防锈作用。润滑脂主要由矿物油(或合成润滑油)和稠化剂调制而成。润滑脂的工作原理是稠化剂将油保持在需要润滑的位置上，有负载时，稠化剂将油释放出来，从而起到润滑作用。
59.在一个实施例中，在胚料10与落料芯部20之间进行扭转的步骤中：将胚料10绕于落料芯部20的中心轴进行扭转。通过将胚料10绕于落料芯部20的中心轴进行扭转，使得胚料10上开设的直齿圆柱齿轮型腔11塑性变形为斜齿圆柱齿轮型腔。
60.或者，在其他实施例中，将胚料10与落料芯部20之间进行扭转的具体方法包括：将落料芯部20绕于胚料10的直齿圆柱齿轮型腔11的中心轴进行扭转。通过将落料芯部20绕于胚料10的直齿圆柱齿轮型腔11的中心轴进行扭转，使得胚料10上开设的直齿圆柱齿轮型腔11塑性变形为斜齿圆柱齿轮型腔。
61.在一个实施例中，在胚料10绕于落料芯部20的中心轴进行扭转的步骤中：使用扭转机将胚料10绕于落料芯部20的中心轴进行扭转。采用扭转机来进行扭转操作，利用扭转机对落料芯部20进行定位，并利用扭转机将胚料10绕于其中轴线转动，以将直齿圆柱齿轮型腔11塑性变形为斜齿圆柱齿轮型腔。
62.请参考图1至图4，在使用上述的斜齿圆柱齿轮成型模具的制备方法进行制备模具时，胚料10选用长度为80mm、直径为20mm的s136钢圆柱棒料。而所需的斜齿圆柱齿轮的参数为：分度圆直径5.6mm、齿数28、模数0.2、压力角20
°
、螺旋角20
°
、齿轮厚度5mm。使用s136钢圆柱棒料，在中心轴区域加工穿丝孔后，通过微细线电极慢走丝电火花线切割工艺加工出分度圆直径5.6mm、齿数28、模数0.2、压力角20
°
、齿轮厚度5mm的直齿圆柱齿轮模具型腔。为防止后续扭转时的不均匀塑性变形，将线切割后形成的落料芯部20表面涂覆润滑脂后嵌入直齿圆柱齿轮模具型腔，确保腔与落料芯部20间隙由润滑脂均匀填实，使得落料芯部20与直齿圆柱齿轮模具型腔配合为一体。然后将上述的s136钢圆柱装配体装夹在扭转机上，除去夹持部分外，中间有效变形部分长度20mm。启动扭转机以扭转塑性变形，直到s136钢圆柱装配体螺旋角达到20
°
，获得斜齿圆柱齿轮型腔。通过电火花线切割工艺从s136钢圆柱装配体3中截取齿轮厚度5mm的模具型腔部分，然后取出其中落料芯部20，最终获得分度圆直径5.6mm、齿数28、模数0.2、压力角20
°
、螺旋角20
°
、齿轮厚度5mm的斜齿圆柱齿轮型腔。
63.第二方面，本发明还提供了一种斜齿圆柱齿轮成型模具，斜齿圆柱齿轮成型模具采用如上述的斜齿圆柱齿轮成型模具的制备方法制备而成。本发明提供的斜齿圆柱齿轮成型模具，在使用上述的斜齿圆柱齿轮成型模具的制备方法制备的基础上，斜齿圆柱齿轮成型模具的生产成本更小。
64.第三方面，本发明还提供了一种斜齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮采用如上述的斜齿圆柱齿轮成型模具制备成型。本发明提供的斜齿圆柱齿轮，在使用上述的斜齿圆柱齿轮成型模具制备成型的基础上，斜齿圆柱齿轮的生产成本更小。
65.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。