常啮合齿轮的工艺及锻模设计

常啮合齿轮是短轴类锻件中有代表性的锻件之一，下面将介绍它的锤模锻工艺流程制订，以及锻模设计的内容和步骤。

1.根据零件图制订锻件图

锻件图（或称检验用锻件图）根据零件图（见图8-1）制订。

图8-1 常啮合齿轮零件图

（1）确定分模位置 常啮合齿轮为圆饼类锻件，其高径比为H/D=55/178=0.31<1，因此取径向分模。根据零件形状，分型面取为最大直径处的1/2高度位置。

（2）公差和加工余量 估算锻件重量约为5.22kg，外廓包容体重量为12.05kg，零件材料为18CrMnTi，材质系数为M₁，形状复杂系数S为

即为Ⅱ级复杂系数S₂，零件加工精度为一般加工精度F₁，锻件在煤气加热炉中加热。

由GB/T 12362—2003《钢质模锻件公差及机械加工余量》或表2-4可查得：水平及高度方向的单边加工余量为2.0～2.5mm，取2mm；内孔单边加工余量为2mm。零件尺寸加上加工余量即为锻件名义尺寸，可确定锻件各尺寸的公差，见表8-1。精度等级为普通。

（3）模锻斜度 外模锻斜度与零件图上一致，取α=7°，内模锻斜度取β=10°。

（4）圆角半径 零件内孔有倒角2mm×45°，故此处的外圆角半径为r=余量+零件的倒角值=2.02mm+2.0mm=4mm，其余外圆角半径为2mm。零件图上规定的圆角半径不变。

表8-1常啮合齿轮锻件尺寸的公差

（5）连皮厚度 连皮厚度t为：

可按内孔高度的一半作为h，即h=24.5mm，代入后，确定连皮厚度为t=5.4mm。连皮圆角半径应大于内圆角半径，取为R₁=10mm。

（6）技术条件

1）图上未注明模锻斜度7°。

2）图上未注明圆角半径R₂。

3）允许的错差量≤1.2mm。

4）允许的残留飞边量≤1.2mm。

5）允许的表面缺陷深度≤1.0mm。

6）锻件热处理：正火。

7）锻件表面清理：抛丸。

上述各项参数确定后，便可绘制锻件图，见图8-2。

2.确定锻件的基本数据

1）锻件在平面图上的最大投影面积为26015mm²。

2）锻件周边长度为572mm。

3）锻件体积为664970mm³。

4）锻件重量为5.22kg。(www.xing528.com)

图8-2 常啮合齿轮锻件图

3.决定设备吨位

由表2-15可查得，σ=60N/mm²，D=18.2cm，代入半经验公式：

故选用2t模锻锤。

4.确定飞槽尺寸

按照锻件在水平面上的投影面积A_f=26015mm²，由经验公式确定飞边槽桥部高度：

查表2-16的尺寸表，选定飞边槽尺寸：h=3.00mm，h₁=5mm，b=12mm，b₁=32mm，A_k=233mm²。

5.终锻型槽设计

终锻型槽设计的主要内容是绘制热锻件图，供制造型槽用，热锻件图按冷锻件图加收缩率制订。常啮合齿轮考虑收缩率1.5%，模锻斜度，内、外圆角的尺寸按冷锻件图不变，绘制的热锻件图见图7-3。

6.确定制坯工步

齿轮类锻件一般采用镦粗制坯，镦粗直径的确定需考虑锻件形状，对常啮合齿轮锻件应满足，即。取D_镦=160mm。

7.决定坯料尺寸

锻件体积V_锻=664970mm³。

飞边体积按飞边槽容积的50%计算，即V_飞=99700mm³。

取氧化烧损率为δ=2.5%，则坯料体积为

V_坯=（1+2.5%）（664970+99700）mm³=783800mm³

取坯料高径比n=2，则坯料直径为

按标准规格选择坯料直径d_坯=80mm。

下料长度L_坯为

考虑到下料误差，取L_坯=159mm，则坯料尺寸为ϕ80×159mm。

8.锻模结构设计（见图8-3）

1）型槽布置：镦粗台布置在锻模的左前角，其高度固定，操作方便，坯料镦粗后距各边缘的距离不小于10mm。由于是轴对称锻件，故终锻型槽中心就是形心，应与锻模中心重合。

2）锁扣尺寸：采用圆形锁扣，锁扣高度H=36mm，最小宽度不得小于40mm，锁扣侧面间隙为0.3mm，由上模做出。采用A形锁扣，故飞边仓部尺寸有所增大。锁扣其余尺寸见图8-3。

3）模块尺寸：根据型槽尺寸、镦粗台尺寸、锁扣宽度、型槽壁厚、承击面等初步算出模块平面尺寸；按型槽最大深度、2t锤的最小闭合高度、锻模翻新量等因素决定模块高度尺寸；由表2-44可确定模块宽度为500mm、高度为380mm、长度定为450mm、承击面约为970cm²，远大于2t锤允许的最小承击面（450～500cm²）。

按上述设计计算结果，绘制出锻模结构图，如图8-3所示。