一種齒條冷擺輾精密成形方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及齒條精密成形領域，更具體地說，涉及一種齒條冷擺輾精密成形方法。
【背景技術】
[0002] 齒條是機械傳動中應用廣泛的重要基礎零件，具有承載力大、行程長、傳動精度高 等特點，在飛機、汽車轉向器、精密機床、升降機等裝備中有著廣泛應用，其性能直接決定了 裝備的服役性能和使用壽命。目前，齒條主要采用切削加工進行制造。切削加工周期長、生 產效率低、材料利用率低、生產成本高。同時，切削加工會切斷金屬流線，降低齒條的機械性 能和使用壽命，不能制造高性能齒條。
[0003] 冷擺輾是一種連續局部塑性成形新工藝，具有省力、沖擊小、振動小、生產效率高、 材料利用率高等優點。更重要的是，冷擺輾可以細化晶粒組織、獲得連續合理的金屬流線， 從而顯著提高零件的機械性能和使用壽命。冷擺輾是國際高性能齒輪類零件先進制造技術 的發展方向之一。目前，還沒有關于齒條冷擺輾精密成形方法的報道。

【發明內容】

[0004] 本發明要解決的技術問題在于，提供一種齒條冷擺輾精密成形方法，具有顯著的 節能節材、降低生產成本、提高生產率、提高齒條組織和力學性能的效果。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種齒條冷擺輾精密成形方法，其 特征在于包括如下步驟：
[0006] (1)坯料設計成一圓柱形的長桿，其直徑和長度分別與齒條直徑和長度相等；
[0007] (2)齒條的齒形由冷擺輾上模(擺頭)擺動成形，齒形背面由下模成形;整個齒條只 需冷擺輾成形齒形部分，其余部分不用成形；
[0008] (3)冷擺輾上模采用直線軌跡，直線軌跡垂直于圓柱形坯料軸線，即冷擺輾上模沿 坯料徑向方向擺動；
[0009] (4)冷擺輾上模是一個棱錐，其錐角大于等于176°，棱錐兩側面與齒條徑向兩側齒 形進行布爾運算獲得冷擺輾上模齒形；
[0010] (5)冷擺輾下模與齒條齒形背面匹配，是一個截面為半圓形的凹槽；
[0011] (6)冷擺輾過程中上模與齒條干涉計算：
[0012] 以平行于齒條軸線并通過擺輾中心的直線為X軸，以通過齒根中點并垂直于齒頂 所在平面的直線為z軸，以X軸和z軸相交的點為坐標原點0點，以通過0點并垂直于xOz面的 直線為y軸，建立坐標系；定義齒條壓力角為α，上模擺角為γ，擺輾中心線與齒條法向面夾 角為S，上模瞬時擺動角度為θ(θΕ[0,2γ])，齒條長度為L;冷擺輾過程中，上模齒廓面上一 點(x，y，z)與齒條干涉量△的計算方程為： .~" . θ[(tma θ . θ\ ( θ tma . θΛ , λ
[0013] Δ = 2tan<9 sin- -^-cos- + sin - >，+.. cos·----sin- 玄.(:D 2 [\ sin# 2 2 ) \ 2 sin J 2 J. _
[0014] (7)冷擺輾上模修正：
[0015]定義齒條模數為m，齒數為z，螺旋角為β，齒頂高為匕，齒根高為hf，齒頂面到齒條軸 線的距離為hi，齒條軸線到擺輾中心的距離為H，上模轉動間隔角ε;冷擺輾上模修正區邊界 點的方程如下：
[0016]點 N〇(xi，yi，zi)坐標方程為： ^ ：1 (1 , ) X =-- - Ttm-^hAm a 1 ο Λ 〇 cose) \ 4 J
[0017] ?.ν^Ο ：Zj = \ - // - ⑵
[0018] 點 M〇(X2，y2，Z2)坐標方程： 廣 1 (l λ .:.cos δ V 4 J J
[0019] ' y2 = 〇 z：2 = f \ -H - ha - h f - (:3)
[0020] 點見坐標方程： ,ν - z, tan 2γ tan δ + ,ν,
[0021] (4)
[0022] 點吣坐標方程： χ = χ{
[0023] \ y· = sinlf / = 3如腳 （5)
[0024] 點Mi坐標方程： 「mn 議 λ ， ,> λ* 二-(cos 2r - 13 -f- sin 2γ tan o z2 -h.\% L cos S v 」-~
[0025] \y = Q 、 (6)
[0026] 點M2坐標方程： Χ = Χ?_
[0027] <y = z2sin2r z - cos .( 7.)
[0028] 點To坐標方程：
[0029
(8)
[0030]點Τι坐標方程:其中gi和g2無具體含義，僅僅是為了簡化方程， X--- Zj tsn (5* + ft
[0031 ] i = - z! cos + z{ sin 2γ ,ζ = 2j cos 2γ-Μ^ζ\ ?η2γ-' & t tana . gj =1-gos￡·---sms r n sin 厶 _2] . t_n , 1 " suti (9)
[0033] 點Lo坐標方程： X = -yiwS + x2 ?ι\δ < v--- tana '
[0034] $ = ? (10)
[0035] 點Li坐標方程:其中ai、a2、bi和b2無具體含義，僅僅是為了簡化方程， X = -(a^ + tani?) ν-hajZ-,
[0036] v = axbx - a2h^ Z - Z.2
[0037] ax - ---------- Γcos(2/ - - 1 ] + ran d'sin (2/ - ε) cos J L J r n tana / ^ ,、 ..
[0038] 沒2 = -*{(X>s2y-l}+taiidsm2 尸 cos Λ' J tan.a.cosl γ-- +"smx)'si.n ]
[0039] h =-^~jr-ρ~Hr tana sin r --- -sini eos. y --- I 2) ' ' l7 2 I. . lan a cos 7 -i- sin δ sin y O -i _ - ：
[0040] " ian asiny - si η δ cos γ (11)
[0041] 通過上述邊界點建立修正區實體，然后在上模通過布爾運算去除修正區實體，得 到修正后的上模;修正后的上模在擺輾過程中不與齒條發生干涉；
[0042] (8)通過鋸切或剪切獲得步驟（1)尺寸的坯料，坯料經過退火處理后放入冷擺輾下 模中，修正后的上模作直線軌跡擺動運動，下模帶動坯料作直線進給運動，在上模和下模共 同作用下，坯料產生連續局部塑性變形，最終冷擺輾成形高精度齒條。
[0043] 實施本發明的齒條