一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)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(shè)備，它包括主工作區(qū)機構(gòu)（1），主工作區(qū)機構(gòu)（1）包括主軸油缸（2）、精確定心機構(gòu)（3）、對中夾持定位架構(gòu)（4）、工件冷卻潤滑系統(tǒng)（5）和支架（6），主軸油缸（2）的活塞桿中設(shè)置有芯軸定心驅(qū)動油缸；精確定心機構(gòu)（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）的活塞桿連接，工件芯軸連接桿（8）的上端連接芯軸定心驅(qū)動油缸的活塞桿。本發(fā)明的有益效果是：實現(xiàn)軸端花鍵的塑性成型，加工效率高，產(chǎn)品一致性好，成型的花鍵材料流線連貫致密，適用于汽車換擋機構(gòu)承受交變載荷軸齒類零件花鍵成型大批量生產(chǎn)。
【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(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振動冷擠壓成型設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)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(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)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(jìn)口，其原因主要是國內(nèi)加工此類零件的裝備還不成熟，從國外進(jìn)口又非常昂貴，因此，研制此類裝備就得到了國內(nèi)裝備制造業(yè)的高度關(guān)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，擠壓后，材料的組織和機械性能都能得到改善，操作簡單，生產(chǎn)效率高等工藝特點，較金屬切削工藝方法具有節(jié)約成本、設(shè)備簡單和產(chǎn)品成型質(zhì)量高等優(yōu)點，因此該工藝方法得到國外各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
[0004]目前，關(guān)于軸端花鍵的加工，國內(nèi)通常采用熱擠壓和滾齒切削成型工藝方法獲得。
[0005]1、傳統(tǒng)的熱擠壓成型方法將金屬毛坯放入模具型腔內(nèi)，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(shè)備笨重，且熱擠壓后零件齒形部分容易發(fā)生不規(guī)則變形和冷卻后冷卻收縮變形等問題。
[0006]2、滾齒切削工藝國內(nèi)很成熟，通過切削材料的方法加工零件內(nèi)外齒形，常用于加工齒輪零件。由于軸端帶花鍵類零件大多壁厚較薄，滾齒后因零件切削應(yīng)力的存在導(dǎo)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(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種加工效率高、產(chǎn)品一致性好、降低制造成本的軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設(shè)備。
[0008]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種軸端帶花鍵類零件的振動冷擠壓塑性成型設(shè)備，它包括主工作區(qū)機構(gòu)，所述的主工作區(qū)機構(gòu)包括主軸油缸、精確定心機構(gòu)、對中夾持定位架構(gòu)、工件冷卻潤滑系統(tǒng)和支架，主軸油缸的活塞桿中設(shè)置有芯軸定心驅(qū)動油缸；所述的精確定心機構(gòu)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(nèi)部設(shè)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向頂緊安裝塊位于模具定心壓緊套的上方設(shè)置有凹槽，模具定心壓緊套內(nèi)安裝有零件定心桿導(dǎo)向套，零件定心桿導(dǎo)向套由安裝于凹槽內(nèi)、位于模具定心壓緊套上方的模具頂緊壓塊壓緊固定，凹槽內(nèi)還安裝有模具Y向頂緊楔塊，模具Y向頂緊楔塊上設(shè)置有其Y向運動時避讓工件芯軸連接桿的長圓孔，模具Y向頂緊楔塊配合安裝于模具頂緊壓塊上部，工件芯軸連接桿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桿導(dǎo)向套，并與軸向孔和零件定心桿導(dǎo)向套均滑動配合，模具定心壓緊套內(nèi)設(shè)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(tǒng)連通；主軸連接法蘭與主軸油缸的活塞桿連接，工件芯軸連接桿的上端連接芯軸定心驅(qū)動油缸的活塞桿，成型模具安裝于模具安裝槽內(nèi)，工件芯軸連接桿的下端連接工件芯軸，模具Y向頂緊楔塊連接驅(qū)動油缸；主軸油缸固定設(shè)置于支架的上端，對中夾持定位架構(gòu)和工件冷卻潤滑系統(tǒng)安裝于支架上，且依次設(shè)置于對中夾持定位架構(gòu)下方。
[0009]它還包括全封閉式抗振動機床架體、全自動上下料系統(tǒng)和高響應(yīng)大流量伺服液壓系統(tǒng)，支架、全自動上下料系統(tǒng)和高響應(yīng)大流量伺服液壓系統(tǒng)均安裝于全封閉式抗振動機床架體內(nèi)，全自動上下料系統(tǒng)位于支架的一側(cè)。
[0010]所述的支架與全封閉式抗振動機床架體之間設(shè)置有減振隔振裝置。
[0011]所述的全自動上下料系統(tǒng)包括機械手和傳送帶。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明可實現(xiàn)軸端花鍵的塑性成型，該設(shè)備的成功研制，填補了國內(nèi)振動冷擠壓成型技術(shù)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(guān)鍵部件，汽車自動變速器的質(zhì)量很大程度上取決于其內(nèi)部各齒形零件的加工精度，相對于傳統(tǒng)工藝裝備，本發(fā)明為近凈成型裝備，齒形成型后只需進(jìn)行去毛刺處理，無需進(jìn)行齒形加工。
[0014]本發(fā)明加工效率高，產(chǎn)品一致性好，成型的花鍵材料流線連貫致密，適用于汽車換擋機構(gòu)承受交變載荷軸齒類零件花鍵成型大批量生產(chǎn)。
[0015]本發(fā)明有利于提升我國裝備制造業(yè)技術(shù)水平，降低國內(nèi)汽車行業(yè)制造成本，具有
重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明加工原理示意圖 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本發(fā)明的主工作區(qū)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為本發(fā)明的精確定心機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中，1-主工作區(qū)機構(gòu)，2-主軸油缸，3-精確定心機構(gòu)，4-對中夾持定位架構(gòu)，5-工件冷卻潤滑系統(tǒng)，6-支架，7-主軸連接法蘭，8-工件芯軸連接桿，9-模具安裝槽，10-模具定心壓緊套，11-零件定心桿導(dǎo)向套，12-模具頂緊壓塊，13-模具Y向頂緊楔塊，14-全封閉式抗振動機床架體，15-全自動上下料系統(tǒng)，16-高響應(yīng)大流量伺服液壓系統(tǒng)，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(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述: 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(shè)備，它包括主工作區(qū)機
構(gòu)1，所述的主工作區(qū)機構(gòu)I包括主軸油缸2、精確定心機構(gòu)3、對中夾持定位架構(gòu)4、工件冷卻潤滑系統(tǒng)5和支架6，主軸油缸2的活塞桿中設(shè)置有芯軸定心驅(qū)動油缸，所述的主軸油缸2采用雙級非標(biāo)油缸，芯軸定心驅(qū)動油缸采用非標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計，配置內(nèi)置磁致伸縮式數(shù)字線性位移傳感器；
如圖4所示，所述的精確定心機構(gòu)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(nèi)部設(shè)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向頂緊安裝塊位于模具定心壓緊套10的上方設(shè)置有凹槽，模具定心壓緊套10內(nèi)安裝有零件定心桿導(dǎo)向套11，零件定心桿導(dǎo)向套11由安裝于凹槽內(nèi)、位于模具定心壓緊套10上方的模具頂緊壓塊12壓緊固定，凹槽內(nèi)還安裝有模具Y向頂緊楔塊13，模具Y向頂緊楔塊13上設(shè)置有其Y向運動時避讓工件芯軸連接桿8的長圓孔，模具Y向頂緊楔塊13配合安裝于模具頂緊壓塊12上部，工件芯軸連接桿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桿導(dǎo)向套11，并與軸向孔和零件定心桿導(dǎo)向套11均滑動配合，模具定心壓緊套10內(nèi)設(shè)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(tǒng)5連通；
主軸連接法蘭7與主軸油缸2的活塞桿連接，工件芯軸連接桿8的上端連接芯軸定心驅(qū)動油缸的活塞桿，成型模具18安裝于模具安裝槽9內(nèi)并由主軸油缸2驅(qū)動，工件芯軸連接桿8的下端連接工件芯軸，模具Y向頂緊楔塊13連接驅(qū)動油缸，該驅(qū)動油缸采用非標(biāo)油缸，
所述的對中夾持定位架構(gòu)4包括工件夾緊用徑向?qū)ΨQ布置的兩個油缸和軸向頂緊用徑向?qū)ΨQ布直的兩個油缸；工件夾持在對中夾持定位架構(gòu)上實現(xiàn)零件的徑向精確定位，工件夾持機構(gòu)固定在工作臺上，可實現(xiàn)工裝定位及更換；工件夾持采用徑向?qū)ΨQ布置的雙油缸同步夾持方式實現(xiàn)，工件軸向頂緊同樣采用徑向?qū)ΨQ布置的雙油缸同步驅(qū)動，通過1:20的楔塊式增力機構(gòu)實現(xiàn)軸向頂緊動作。
[0018]主軸油缸2固定設(shè)置于支架6的上端，對中夾持定位架構(gòu)4和工件冷卻潤滑系統(tǒng)5安裝于支架6上，且依次設(shè)置于對中夾持定位架構(gòu)4下方，工件冷卻潤滑系統(tǒng)5包括工件循環(huán)冷卻潤滑油過濾回收裝置和冷卻空調(diào)，其安裝于支架6的下部，對工件成形過程中的冷卻潤滑油進(jìn)行集中過濾回收，并配備獨立介質(zhì)冷卻空調(diào)，冷卻空調(diào)根據(jù)油溫設(shè)定值自動控制油溫，控制加工過程中模具及工件產(chǎn)生的熱能及因此產(chǎn)生的熱變形，在實現(xiàn)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(chǎn)的一致性。
[0019]如圖2所示，它還包括全封閉式抗振動機床架體14、全自動上下料系統(tǒng)15和高響應(yīng)大流量伺服液壓系統(tǒng)16。
[0020]支架6采用立式四柱封閉式螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，所有聯(lián)接部位均采取可靠的防松措施，具有良好的剛性，保證在生產(chǎn)使用過程中良好的吸振性、精度保持性和高可靠性；全封閉式抗振動機床架體14采用全封閉式防護(hù)罩，可實現(xiàn)對產(chǎn)品加工過程、冷卻潤滑介質(zhì)、液壓管路及電氣線纜的封閉保護(hù)，并有效屏蔽機床工作噪音，為操作者在工作狀態(tài)下的人身安全提供保障，防止機床介質(zhì)對工作環(huán)境的污染。
[0021]支架6、全自動上下料系統(tǒng)15和高響應(yīng)大流量伺服液壓系統(tǒng)16均安裝于全封閉式抗振動機床架體14內(nèi)，全自動上下料系統(tǒng)15位于支架6的一側(cè)，支架6、高響應(yīng)大流量伺服液壓系統(tǒng)16由高強度螺釘外加可靠的防松機構(gòu)安裝在全封閉式抗振動機床架體14中。
[0022]所述的支架6與全封閉式抗振動機床架體14之間設(shè)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(qū)外，并由安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全封閉式防護(hù)，工作區(qū)有可視窗口方便操作者對加工區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)控。
[0023]全自動上下料系統(tǒng)15包括機械手和傳送帶，全自動上下料系統(tǒng)15由機械手實現(xiàn)上下料動作，工件夾持器采用專用卡爪，并配備傳送帶。[0024]本發(fā)明的工作原理是主軸油缸2帶動加固硬質(zhì)合金成型模具18沿著工件19軸向高頻振動進(jìn)給，工件19外緣材料受到模具振動擠壓，過程為進(jìn)X mm退Y mm(X、Y為進(jìn)給工藝參數(shù)，X > Y)的往復(fù)高頻振動進(jìn)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(jìn)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(jìn)X mm退Y mm(X、Y為進(jìn)給工藝參數(shù)，X > Y )的往復(fù)高頻振動進(jìn)給，逐步擠壓出花鍵。該成型裝備主要包括雙級非標(biāo)主軸油缸2、全封閉式抗振動機床架體14、精確定心機構(gòu)3、對中夾持定位架構(gòu)、工件冷卻潤滑系統(tǒng)5、高響應(yīng)大流量伺服液壓系統(tǒng)16、數(shù)控系統(tǒng)、自動上下料系統(tǒng)和安全防護(hù)系統(tǒng)等部件組成，裝備為全封閉式結(jié)構(gòu)。
[0025]本發(fā)明加工單循環(huán)動作順序:安裝成型模具18 —精確定心機構(gòu)3將模具頂緊開機持續(xù)工作一全自動上下料系統(tǒng)15上料一對中夾持定位架構(gòu)工件夾持、工件頂緊一主軸油缸2驅(qū)動主軸快進(jìn)、芯軸快進(jìn)一工件冷卻潤滑系統(tǒng)5工件潤滑開一主軸油缸2驅(qū)動芯軸定心一主軸油缸2驅(qū)動主軸工進(jìn)一主軸油缸2驅(qū)動主軸回退一主軸油缸2驅(qū)動芯軸脫模一主軸油缸2驅(qū)動主軸快退、芯軸快退一對中夾持定位架構(gòu)工件夾持張開一對中夾持定位架構(gòu)工件頂緊松開一全自動上下料系統(tǒng)15卸料一全自動上下料系統(tǒng)15上料，完成零件的全自動加工循環(huán)。
[0026]本發(fā)明最大加工齒形長度80mm,齒頂圓最大直徑100mm,最大齒高3mm,此范圍內(nèi)零件加工節(jié)拍約20s。
[0027]本發(fā)明未公開技術(shù)屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
【權(quán)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(shè)備，其特征在于:它包括主工作區(qū)機構(gòu)(1)，所述的主工作區(qū)機構(gòu)(I)包括主軸油缸(2)、精確定心機構(gòu)(3)、對中夾持定位架構(gòu)(4)、工件冷卻潤滑系統(tǒng)(5)和支架(6)，主軸油缸(2)的活塞桿中設(shè)置有芯軸定心驅(qū)動油缸；所述的精確定心機構(gòu)(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(nèi)部設(shè)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向頂緊安裝塊位于模具定心壓緊套(10)的上方設(shè)置有凹槽，模具定心壓緊套(10)內(nèi)安裝有零件定心桿導(dǎo)向套(11)，零件定心桿導(dǎo)向套(11)由安裝于凹槽內(nèi)、位于模具定心壓緊套(10)上方的模具頂緊壓塊(12)壓緊固定，凹槽內(nèi)還安裝有模具Y向頂緊楔塊(13)，模具Y向頂緊楔塊(13)上設(shè)置有其Y向運動時避讓工件芯軸連接桿(8)的長圓孔，模具Y向頂緊楔塊(13)配合安裝于模具頂緊壓塊(12)上部，工件芯軸連接桿(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桿導(dǎo)向套(11)，并與軸向孔和零件定心桿導(dǎo)向套(11)均滑動配合，模具定心壓緊套(10)內(nèi)設(shè)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(tǒng)(5)連通；主軸連接法蘭(7)與主軸油缸(2)的活塞桿連接，工件芯軸連接桿(8)的上端連接芯軸定心驅(qū)動油缸的活塞桿，成型模具(18)安裝于模具安裝槽(9)內(nèi)，工件芯軸連接桿(8)的下端連接工件芯軸，模具Y向頂緊楔塊(13)連接驅(qū)動油缸；主軸油缸(2)固定設(shè)置于支架(6)的上端，對中夾持定位架構(gòu)(4)和工件冷卻潤滑系統(tǒng)(5)安裝于支架(6)上，且依次設(shè)置于對中夾持定位架構(gòu)(4)下方。
2.根據(jù)權(quán)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(shè)備，其特征在于:它還包括全封閉式抗振動機床架體(14)、全自動上下料系統(tǒng)(15)和高響應(yīng)大流量伺服液壓系統(tǒng)(16)，支架(6)、全自動上下料系統(tǒng)(15)和高響應(yīng)大流量伺服液壓系統(tǒng)(16)均安裝于全封閉式抗振動機床架體(14)內(nèi)，全自動上下料系統(tǒng)(15)位于支架(6)的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)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(shè)備，其特征在于:所述的支架(6)與全封閉式抗振動機床架體(14)之間設(shè)置有減振隔振裝置(17)。
4.根據(jù)權(quán)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(shè)備，其特征在于:所述的全自動上下料系統(tǒng)(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(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】殷君, 王立志, 孫宏波, 胡代君 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司長征機械廠