CN102632096B - 一种花键挤压成形设备 - Google Patents

Abstract

一种花键挤压成形设备，包括动力输入部分、连杆增力机构、挤压成形机构、夹持机构、压紧机构，先通过夹持机构将坯料送入上筒形的成形区域，再通过压紧机构施加一定轴向力，通过动力输入部分、连杆增力机构、挤压成形机构挤出不同轮廓的花键轴及花键套，挤压完成后，撤除压紧力，打开机械手，取出工件，本发明具有成形力小，加工精度高、结构简单、紧凑、自动化程度高、通用性强等优点。

Description

一种花键挤压成形设备

技术领域

本发明属于先进材料成形技术领域，具体涉及一种花键挤压成形设备。

背景技术

花键轴及花键套作为传动零件，具有接触面积大、承载能力高、定心精度高、导向性好、齿根较浅、应力集中较小、对轴与轮毂的强度削弱小等优点。在机械***中起着传递轴与轴之间运动和扭矩的作用，是一种联接强度高、结构紧凑、可靠性高的联接方式，广泛应用于汽车、飞机、机床、工程机械、农业等机械的传动装置中。

由于采用切削技术加工轴及轴齿类零件存在着材料利用率低、加工时间长、精度低、力学性能较差的缺点，而花键的冷挤压成形工艺属于无切削加工花键的先进工艺，与传统的切削加工相比，优势在于：用冷挤压法加工花键，所有齿形一次全部挤出，表面粗糙度可达到Ra0.4；扭转强度提高20％以上；生产效率提高近10倍，节省材料10～30％等。

目前花键轴挤压成形的设备大部分采用了轴向挤压的方法，这种加工方法的缺点在于加工时容易出现坯料的杆部失稳，且无法加工细长花键轴类零件，故研制出一种采用径向挤压成形花键轴的设备具有重大的意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种花键挤压成形设备，具有结构简单、紧凑、自动化程度高、通用性强的优点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种花键挤压成形设备，包括动力输入部分、连杆增力机构、挤压成形机构、夹持机构、压紧机构，

动力输入部分包括交流伺服电机1，交流伺服电机1与行星齿轮减速器2的输入端连接，行星齿轮减速器2固定在机身3上，行星齿轮减速器2的输出端与滚珠丝杠10通过联轴器连接，滚珠丝杠10通过轴承安装在第二轴承座8和第一轴承座4上，第二轴承座8和第一轴承座4固定在机身3上，丝杠螺母11连接在下活动板12上；

连杆增力机构共四套，沿上活动板9下表面圆周方向90°均匀布置，每套包括第二连杆6，第二连杆6一端与下活动板12铰链连接，另一端与第一连杆5的一端铰链连接，第一连杆5的另一端与机身3连接，第三连杆7的一端与第二连杆6、第一连杆5铰链连接，另一端与上活动板9的下表面铰链连接；

挤压成形机构包括下筒形件13，下筒形件13连接在上活动板9的上方，下斜楔14连接在下筒形件13内表面上，下斜楔14上安装有滚针15，上斜楔16上有半圆凹面，上斜楔16连接在瓣模17上，上筒形件18固定在机身3上，上筒形件18内设有瓣模滑道，瓣模17能够在上筒形件18的瓣模滑道内滑动，下筒形件13的外表面能够在上筒形件18的内表面轴向滑动；

夹持机构包括第一氮气缸20，第一氮气缸20一端与机械手21输入部分连接，另一端固定在机身3上，机械手21输出部分夹持坯料19；

压紧机构包括第二氮气缸22，第二氮气缸22一端与压顶23连接，另一端固定在机身3上，压顶23下表面压紧坯料19的上端面。

所述的下斜楔14、上斜楔16的斜面角度为15～30°。

本发明具有以下优点：

1、采用多级增力机构，包括行星齿轮减速器增加传动扭矩，连杆增力机构，下斜楔14、上斜楔16组成的斜面增力机构，整个增力机构传动力放大倍数为10～20。

2、结构简单、紧凑、自动化程度高、通用性强。

3、该设备适用于不同轮廓实心、空心及异形花键轴及轴齿类零件的径向成形挤压。对于内轮廓零件，成形时需要往毛坯件中加入具有特定轮廓的芯模。对于加工不同外轮廓零件，只需要设计特定形状的瓣模，瓣模的数量与成形的零件有关，通常取4、6、8等。

4、该设备挤压成形部分一方面采用斜面机构自导引，将轴向运动转化为瓣模的径向运动；另一方面，下斜楔上安装有滚针，上斜楔上有半圆凹面，将滑动摩擦转为滚动摩擦，且实现了在径向挤压时的振动，减小了径向成形力，提高零件的加工精度。振动时振幅的大小可以通过使用不同直径大小的滚针和改变上斜楔有半圆凹面直径来实现，振动的频率可以改变滚针和上斜楔有半圆凹面间的中心距来实现。

附图说明

图1为本发明总体装配图。

图2为本发明动力输入部分示意图。

图3-1为本发明挤压成形机构空间示意图。

图3-2为本发明挤压成形机构平面示意图。

图4为本发明夹持机构及压紧机构示意图。

图5-1为本发明设备运行初始位置示意图。

图5-2为本发明设备运行最终位置示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做详细描述。

一种花键挤压成形设备，包括动力输入部分、连杆增力机构、挤压成形机构、夹持机构、压紧机构，

参照图1和图2，动力输入部分包括交流伺服电机1，交流伺服电机1与行星齿轮减速器2的输入端连接，行星齿轮减速器2固定在机身3上，行星齿轮减速器2的输出端与滚珠丝杠10通过联轴器连接，滚珠丝杠10通过轴承安装在第二轴承座8和第一轴承座4上，第二轴承座8和第一轴承座4固定在机身3上，丝杠螺母11连接在下活动板12上；

连杆增力机构共四套，沿上活动板9下表面圆周方向90°均匀布置，每套包括第二连杆6，第二连杆6一端与下活动板12铰链连接，另一端与第一连杆5的一端铰链连接，第一连杆5的另一端与机身3连接，第三连杆7的一端与第二连杆6、第一连杆5铰链连接，另一端与上活动板9的下表面铰链连接；

参照图1、图3-1和图3-2，挤压成形机构包括下筒形件13，下筒形件13通过螺栓连接在上活动板9的上方，下斜楔14通过螺栓连接在下筒形件13内表面上，下斜楔14上安装有滚针15，上斜楔16上有半圆凹面，上斜楔16通过螺栓连接在瓣模17上，上筒形件18固定在机身3上，上筒形件18内设有瓣模滑道，瓣模17能够在上筒形件18的瓣模滑道内滑动，下筒形件13的外表面能够在上筒形件18的内表面轴向滑动。

参照图4，夹持机构包括第一氮气缸20，第一氮气缸20一端与机械手21输入部分通过螺栓连接，另一端通过螺栓固定在机身3上，机械手21输出部分夹持坯料19。

参照图4，压紧机构包括第二氮气缸22，第二氮气缸22一端与压顶23通过螺栓连接，另一端通过螺栓固定在机身3上，压顶23下表面压紧坯料19的上端面。

所述的下斜楔14、上斜楔16的斜面角度为15～30°。

本发明的工作原理是：

本发明适用于实心、空心及异形花键轴及轴齿类零件的成形加工。先通过夹持机构将坯料19送入上筒形件18的成形区域，再通过压紧机构施加一定轴向力，启动交流伺服电机1，交流伺服电机1先经过行星齿轮减速器2减速，行星齿轮减速器2通过联轴器与滚珠丝杠10连接，将转动转变为丝杠螺母11和下活动板12的直线运动，下活动板12通过连杆机构推动上活动板9、下筒形件13上、下斜楔14轴向运动，下斜楔14通过上面的滚针使得上斜楔16径向运动，上斜楔16推动瓣模17挤出不同轮廓的花键轴及花键套，挤压完成后，通过控制交流伺服电机1反转，使瓣模17打开，撤除压紧力，打开机械手21，取出工件，具体参照图5-1和图5-2，参照图5-1为本发明设备运行初始位置示意图，图5-2为本发明设备运行最终位置示意图。

Claims (2)

1.一种花键挤压成形设备，包括动力输入部分、连杆增力机构、挤压成形机构、夹持机构、压紧机构，其特征在于：

动力输入部分包括交流伺服电机（1），交流伺服电机（1）与行星齿轮减速器（2）的输入端连接，行星齿轮减速器（2）固定在机身（3）上，行星齿轮减速器（2）的输出端与滚珠丝杠（10）通过联轴器连接，滚珠丝杠（10）通过轴承安装在第二轴承座（8）和第一轴承座（4）上，第二轴承座（8）和第一轴承座（4）固定在机身（3）上，丝杠螺母（11）连接在下活动板（12）上；

连杆增力机构共四套，沿上活动板（9）下表面圆周方向90°均匀布置，每套包括第二连杆（6），第二连杆（6）一端与下活动板（12）铰链连接，另一端与第一连杆（5）的一端铰链连接，第一连杆（5）的另一端与机身（3）连接，第三连杆（7）的一端与第二连杆（6）、第一连杆（5）铰链连接，另一端与上活动板（9）的下表面铰链连接；

挤压成形机构包括下筒形件（13），下筒形件（13）连接在上活动板（9）的上方，下斜楔（14）连接在下筒形件（13）内表面上，下斜楔（14）上安装有滚针（15），上斜楔（16）上有半圆凹面，上斜楔（16）连接在瓣模（17）上，上筒形件（18）固定在机身（3）上，上筒形件（18）内设有瓣模滑道，瓣模（17）能够在上筒形件（18）的瓣模滑道内滑动，下筒形件（13）的外表面能够在上筒形件（18）的内表面轴向滑动；

夹持机构包括第一氮气缸（20），第一氮气缸（20）一端与机械手（21）输入部分连接，另一端固定在机身（3）上，机械手（21）输出部分夹持坯料（19）；

压紧机构包括第二氮气缸（22），第二氮气缸（22）一端与压顶（23）连接，另一端固定在机身（3）上，压顶（23）下表面压紧坯料（19）的上端面。

2.根据权利要求1所述的一种花键挤压成形设备，其特征在于：所述的下斜楔（14）、上斜楔（16）的斜面角度为15～30°。

Images