一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備的製作方法

2023-12-11 00:14:52 3

一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備，它包括主工作區機構（1），主工作區機構（1）包括主軸油缸（2）、精確定心機構（3）、對中夾持定位架構（4）、工件冷卻潤滑系統（5）和支架（6），主軸油缸（2）的活塞杆中設置有芯軸定心驅動油缸；精確定心機構（3）包括主軸連接法蘭（7）、模具Y向頂緊安裝塊和模具安裝槽（9），主軸連接法蘭（7）與主軸油缸（2）的活塞杆連接，工件芯軸連接杆（8）的上端連接芯軸定心驅動油缸的活塞杆。本發明的有益效果是：實現軸端花鍵的塑性成型，加工效率高，產品一致性好，成型的花鍵材料流線連貫緻密，適用於汽車換擋機構承受交變載荷軸齒類零件花鍵成型大批量生產。
【專利說明】一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及振動冷擠壓成型設備【技術領域】，特別是一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，汽車在我國的大面積普及，我國的汽車市場已逐漸成為全球的主要市場，汽車自動變速器中軸端帶花鍵類零件的需求也越來越強烈。我國汽車自動變速器的大部分零件都需要進口，其原因主要是國內加工此類零件的裝備還不成熟，從國外進口又非常昂貴，因此，研製此類裝備就得到了國內裝備製造業的高度關注。
[0003]振動冷擠壓成型是一種金屬塑性成型加工工藝方法。該工藝方法因材料利用率高，擠壓後，材料的組織和機械性能都能得到改善，操作簡單，生產效率高等工藝特點，較金屬切削工藝方法具有節約成本、設備簡單和產品成型質量高等優點，因此該工藝方法得到國外各領域的廣泛應用。
[0004]目前，關於軸端花鍵的加工，國內通常採用熱擠壓和滾齒切削成型工藝方法獲得。
[0005]1、傳統的熱擠壓成型方法將金屬毛坯放入模具型腔內，在強大的壓力和一定的速度作用下，迫使金屬從模腔中擠出，工藝力大設備笨重，且熱擠壓後零件齒形部分容易發生不規則變形和冷卻後冷卻收縮變形等問題。
[0006]2、滾齒切削工藝國內很成熟，通過切削材料的方法加工零件內外齒形，常用於加工齒輪零件。由於軸端帶花鍵類零件大多壁厚較薄，滾齒後因零件切削應力的存在導致齒形易變形，精度不易控制，且與振動冷擠壓成型相比加工成本高。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種加工效率高、產品一致性好、降低製造成本的軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備。
[0008]本發明的目的通過以下技術方案來實現:一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備，它包括主工作區機構，所述的主工作區機構包括主軸油缸、精確定心機構、對中夾持定位架構、工件冷卻潤滑系統和支架，主軸油缸的活塞杆中設置有芯軸定心驅動油缸；所述的精確定心機構包括沿軸向依次連接的主軸連接法蘭、模具Y向頂緊安裝塊和模具安裝槽，主軸連接法蘭的內部設置有軸向孔，模具Y向頂緊安裝塊的中心安裝有模具定心壓緊套，模具Y向頂緊安裝塊位於模具定心壓緊套的上方設置有凹槽，模具定心壓緊套內安裝有零件定心杆導向套，零件定心杆導向套由安裝於凹槽內、位於模具定心壓緊套上方的模具頂緊壓塊壓緊固定，凹槽內還安裝有模具Y向頂緊楔塊，模具Y向頂緊楔塊上設置有其Y向運動時避讓工件芯軸連接杆的長圓孔，模具Y向頂緊楔塊配合安裝於模具頂緊壓塊上部，工件芯軸連接杆依次貫穿主軸連接法蘭的軸向孔、模具Y向頂緊楔塊的長圓孔和零件定心杆導向套，並與軸向孔和零件定心杆導向套均滑動配合，模具定心壓緊套內設置有擠壓冷卻潤滑油通道，擠壓冷卻潤滑油通道與工件冷卻潤滑系統連通；主軸連接法蘭與主軸油缸的活塞杆連接，工件芯軸連接杆的上端連接芯軸定心驅動油缸的活塞杆，成型模具安裝於模具安裝槽內，工件芯軸連接杆的下端連接工件芯軸，模具Y向頂緊楔塊連接驅動油缸；主軸油缸固定設置於支架的上端，對中夾持定位架構和工件冷卻潤滑系統安裝於支架上，且依次設置於對中夾持定位架構下方。
[0009]它還包括全封閉式抗振動工具機架體、全自動上下料系統和高響應大流量伺服液壓系統，支架、全自動上下料系統和高響應大流量伺服液壓系統均安裝於全封閉式抗振動工具機架體內，全自動上下料系統位於支架的一側。
[0010]所述的支架與全封閉式抗振動工具機架體之間設置有減振隔振裝置。
[0011]所述的全自動上下料系統包括機械手和傳送帶。
[0012]本發明具有以下優點:
本發明可實現軸端花鍵的塑性成型，該設備的成功研製，填補了國內振動冷擠壓成型技術研究過程中工程化裝備的空白。
[0013]軸端帶花鍵類零件是汽車自動變速器的關鍵部件，汽車自動變速器的質量很大程度上取決於其內部各齒形零件的加工精度，相對於傳統工藝裝備，本發明為近淨成型裝備，齒形成型後只需進行去毛刺處理，無需進行齒形加工。
[0014]本發明加工效率高，產品一致性好，成型的花鍵材料流線連貫緻密，適用於汽車換擋機構承受交變載荷軸齒類零件花鍵成型大批量生產。
[0015]本發明有利於提升我國裝備製造業技術水平，降低國內汽車行業製造成本，具有
重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明加工原理示意圖 圖2為本發明的結構示意圖
圖3為本發明的主工作區機構的結構示意圖 圖4為本發明的精確定心機構的結構示意圖
圖中，1-主工作區機構，2-主軸油缸，3-精確定心機構，4-對中夾持定位架構，5-工件冷卻潤滑系統，6-支架，7-主軸連接法蘭，8-工件芯軸連接杆，9-模具安裝槽，10-模具定心壓緊套，11-零件定心杆導向套，12-模具頂緊壓塊，13-模具Y向頂緊楔塊，14-全封閉式抗振動工具機架體，15-全自動上下料系統，16-高響應大流量伺服液壓系統，17-減振隔振裝置，18-成型模具，19-工件。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步的描述，本發明的保護範圍不局限於以下所述: 如圖3所示，一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備，它包括主工作區機
構1，所述的主工作區機構I包括主軸油缸2、精確定心機構3、對中夾持定位架構4、工件冷卻潤滑系統5和支架6，主軸油缸2的活塞杆中設置有芯軸定心驅動油缸，所述的主軸油缸2採用雙級非標油缸，芯軸定心驅動油缸採用非標結構設計，配置內置磁致伸縮式數字線性位移傳感器；
如圖4所示，所述的精確定心機構3包括沿軸向依次連接的主軸連接法蘭7、模具Y向頂緊安裝塊和模具安裝槽9，主軸連接法蘭7的內部設置有軸向孔，模具Y向頂緊安裝塊的中心安裝有模具定心壓緊套10，模具Y向頂緊安裝塊位於模具定心壓緊套10的上方設置有凹槽，模具定心壓緊套10內安裝有零件定心杆導向套11，零件定心杆導向套11由安裝於凹槽內、位於模具定心壓緊套10上方的模具頂緊壓塊12壓緊固定，凹槽內還安裝有模具Y向頂緊楔塊13，模具Y向頂緊楔塊13上設置有其Y向運動時避讓工件芯軸連接杆8的長圓孔，模具Y向頂緊楔塊13配合安裝於模具頂緊壓塊12上部，工件芯軸連接杆8依次貫穿主軸連接法蘭7的軸向孔、模具Y向頂緊楔塊13的長圓孔和零件定心杆導向套11，並與軸向孔和零件定心杆導向套11均滑動配合，模具定心壓緊套10內設置有擠壓冷卻潤滑油通道，擠壓冷卻潤滑油通道與工件冷卻潤滑系統5連通；
主軸連接法蘭7與主軸油缸2的活塞杆連接，工件芯軸連接杆8的上端連接芯軸定心驅動油缸的活塞杆，成型模具18安裝於模具安裝槽9內並由主軸油缸2驅動，工件芯軸連接杆8的下端連接工件芯軸，模具Y向頂緊楔塊13連接驅動油缸，該驅動油缸採用非標油缸，
所述的對中夾持定位架構4包括工件夾緊用徑向對稱布置的兩個油缸和軸向頂緊用徑向對稱布直的兩個油缸；工件夾持在對中夾持定位架構上實現零件的徑向精確定位，工件夾持機構固定在工作檯上，可實現工裝定位及更換；工件夾持採用徑向對稱布置的雙油缸同步夾持方式實現，工件軸向頂緊同樣採用徑向對稱布置的雙油缸同步驅動，通過1:20的楔塊式增力機構實現軸向頂緊動作。
[0018]主軸油缸2固定設置於支架6的上端，對中夾持定位架構4和工件冷卻潤滑系統5安裝於支架6上，且依次設置於對中夾持定位架構4下方，工件冷卻潤滑系統5包括工件循環冷卻潤滑油過濾回收裝置和冷卻空調，其安裝於支架6的下部，對工件成形過程中的冷卻潤滑油進行集中過濾回收，並配備獨立介質冷卻空調，冷卻空調根據油溫設定值自動控制油溫，控制加工過程中模具及工件產生的熱能及因此產生的熱變形，在實現工件、模具冷卻與潤滑的同時，有效保證工裝模具的使用壽命和工件批生產的一致性。
[0019]如圖2所示，它還包括全封閉式抗振動工具機架體14、全自動上下料系統15和高響應大流量伺服液壓系統16。
[0020]支架6採用立式四柱封閉式螺紋聯接結構，所有聯接部位均採取可靠的防松措施，具有良好的剛性，保證在生產使用過程中良好的吸振性、精度保持性和高可靠性；全封閉式抗振動工具機架體14採用全封閉式防護罩，可實現對產品加工過程、冷卻潤滑介質、液壓管路及電氣線纜的封閉保護，並有效屏蔽工具機工作噪音，為操作者在工作狀態下的人身安全提供保障，防止工具機介質對工作環境的汙染。
[0021]支架6、全自動上下料系統15和高響應大流量伺服液壓系統16均安裝於全封閉式抗振動工具機架體14內，全自動上下料系統15位於支架6的一側，支架6、高響應大流量伺服液壓系統16由高強度螺釘外加可靠的防松機構安裝在全封閉式抗振動工具機架體14中。
[0022]所述的支架6與全封閉式抗振動工具機架體14之間設置有減振隔振裝置17，有效衰減和防止加工過程中的振動傳遞至工作區外，並由安全防護系統進行全封閉式防護，工作區有可視窗口方便操作者對加工區域進行實時監控。
[0023]全自動上下料系統15包括機械手和傳送帶，全自動上下料系統15由機械手實現上下料動作，工件夾持器採用專用卡爪，並配備傳送帶。[0024]本發明的工作原理是主軸油缸2帶動加固硬質合金成型模具18沿著工件19軸向高頻振動進給，工件19外緣材料受到模具振動擠壓，過程為進X mm退Y mm(X、Y為進給工藝參數，X > Y)的往復高頻振動進給，其成型機理如圖1所示，成型模具18沿X方向工件軸向高頻振動進給，工件19外緣材料受到模具X方向振動擠壓徑向流動填充齒形，過程為進X mm退Y mm(X、Y為進給工藝參數，X > Y )的往復高頻振動進給，逐步擠壓出花鍵。該成型裝備主要包括雙級非標主軸油缸2、全封閉式抗振動工具機架體14、精確定心機構3、對中夾持定位架構、工件冷卻潤滑系統5、高響應大流量伺服液壓系統16、數控系統、自動上下料系統和安全防護系統等部件組成，裝備為全封閉式結構。
[0025]本發明加工單循環動作順序:安裝成型模具18 —精確定心機構3將模具頂緊開機持續工作一全自動上下料系統15上料一對中夾持定位架構工件夾持、工件頂緊一主軸油缸2驅動主軸快進、芯軸快進一工件冷卻潤滑系統5工件潤滑開一主軸油缸2驅動芯軸定心一主軸油缸2驅動主軸工進一主軸油缸2驅動主軸回退一主軸油缸2驅動芯軸脫模一主軸油缸2驅動主軸快退、芯軸快退一對中夾持定位架構工件夾持張開一對中夾持定位架構工件頂緊鬆開一全自動上下料系統15卸料一全自動上下料系統15上料，完成零件的全自動加工循環。
[0026]本發明最大加工齒形長度80mm,齒頂圓最大直徑100mm,最大齒高3mm,此範圍內零件加工節拍約20s。
[0027]本發明未公開技術屬本領域技術人員公知常識。
【權利要求】
1.一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備，其特徵在於:它包括主工作區機構(1)，所述的主工作區機構(I)包括主軸油缸(2)、精確定心機構(3)、對中夾持定位架構(4)、工件冷卻潤滑系統(5)和支架(6)，主軸油缸(2)的活塞杆中設置有芯軸定心驅動油缸；所述的精確定心機構(3)包括沿軸向依次連接的主軸連接法蘭(7)、模具Y向頂緊安裝塊和模具安裝槽(9)，主軸連接法蘭(7)的內部設置有軸向孔，模具Y向頂緊安裝塊的中心安裝有模具定心壓緊套(10)，模具Y向頂緊安裝塊位於模具定心壓緊套(10)的上方設置有凹槽，模具定心壓緊套(10)內安裝有零件定心杆導向套(11)，零件定心杆導向套(11)由安裝於凹槽內、位於模具定心壓緊套(10)上方的模具頂緊壓塊(12)壓緊固定，凹槽內還安裝有模具Y向頂緊楔塊(13)，模具Y向頂緊楔塊(13)上設置有其Y向運動時避讓工件芯軸連接杆(8)的長圓孔，模具Y向頂緊楔塊(13)配合安裝於模具頂緊壓塊(12)上部，工件芯軸連接杆(8)依次貫穿主軸連接法蘭(7)的軸向孔、模具Y向頂緊楔塊(13)的長圓孔和零件定心杆導向套(11)，並與軸向孔和零件定心杆導向套(11)均滑動配合，模具定心壓緊套(10)內設置有擠壓冷卻潤滑油通道，擠壓冷卻潤滑油通道與工件冷卻潤滑系統(5)連通；主軸連接法蘭(7)與主軸油缸(2)的活塞杆連接，工件芯軸連接杆(8)的上端連接芯軸定心驅動油缸的活塞杆，成型模具(18)安裝於模具安裝槽(9)內，工件芯軸連接杆(8)的下端連接工件芯軸，模具Y向頂緊楔塊(13)連接驅動油缸；主軸油缸(2)固定設置於支架(6)的上端，對中夾持定位架構(4)和工件冷卻潤滑系統(5)安裝於支架(6)上，且依次設置於對中夾持定位架構(4)下方。
2.根據權利要求1所述的一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備，其特徵在於:它還包括全封閉式抗振動工具機架體(14)、全自動上下料系統(15)和高響應大流量伺服液壓系統(16)，支架(6)、全自動上下料系統(15)和高響應大流量伺服液壓系統(16)均安裝於全封閉式抗振動工具機架體(14)內，全自動上下料系統(15)位於支架(6)的一側。
3.根據權利要求2所述的一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備，其特徵在於:所述的支架(6)與全封閉式抗振動工具機架體(14)之間設置有減振隔振裝置(17)。
4.根據權利要求2所述的一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設備，其特徵在於:所述的全自動上下料系統(15)包括機械手和傳送帶。
【文檔編號】B21C23/02GK103586301SQ201310587951
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】殷君, 王立志, 孫宏波, 胡代君 申請人:中國航天科技集團公司長徵機械廠