本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械加工領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種長(zhǎng)軸類(lèi)零件徑向與端部自動(dòng)化擠壓成形系統(tǒng)及其成形方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代制造業(yè)中，長(zhǎng)軸類(lèi)零件的應(yīng)用愈來(lái)愈多，某些長(zhǎng)軸類(lèi)零件中間區(qū)域存在不等截面臺(tái)階的特征，軸兩端分布有齒形或法蘭等特征。目前，該類(lèi)零件的一般加工方式是通過(guò)鍛造首先完成中間區(qū)域的變徑加工，然后對(duì)端部特征進(jìn)行機(jī)加工；或者采用多工序鍛造方式，首先在閉式模具或徑向鍛造模具中完成徑向的截面變形，然后依次對(duì)坯料兩端進(jìn)行端部成形，端部成形前為了增加材料的塑性變形能力有時(shí)還需要對(duì)坯料端部進(jìn)行局部加熱。坯料移動(dòng)過(guò)程中采用人工夾持或機(jī)械手夾持。由于整個(gè)工藝過(guò)程中進(jìn)行了多次裝模脫模過(guò)程，生產(chǎn)效率不高，對(duì)中度不好控制。同時(shí)坯料移動(dòng)軌跡繁復(fù)，若采用機(jī)械手移料，存在多次變向及掉頭過(guò)程，生產(chǎn)效率較低。綜上所述的，現(xiàn)階段急需一種精密高效、通用性強(qiáng)的適用于長(zhǎng)軸類(lèi)零件的長(zhǎng)軸類(lèi)零件徑向與端部自動(dòng)化擠壓成形系統(tǒng)及其成形方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)軸類(lèi)零件的中間部位與端部幾何特征的一次定位精密成形的缺陷，提出了一種長(zhǎng)軸類(lèi)零件徑向與端部自動(dòng)化擠壓成形系統(tǒng)及其成形方法，目的在于實(shí)現(xiàn)該類(lèi)零件截面變形與端部成形過(guò)程的自動(dòng)化，同時(shí)簡(jiǎn)化工序，提高生產(chǎn)效率。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)軸類(lèi)零件徑向與端部自動(dòng)化擠壓成形系統(tǒng)，包括：機(jī)架以及依次設(shè)置于其上的徑向鍛造機(jī)構(gòu)、加熱機(jī)構(gòu)以及端部成形機(jī)構(gòu)，其中：徑向鍛造機(jī)構(gòu)活動(dòng)設(shè)置于機(jī)架上，加熱機(jī)構(gòu)以及端部成形機(jī)構(gòu)分別對(duì)稱(chēng)設(shè)置于徑向鍛造機(jī)構(gòu)的兩端。

所述的機(jī)架上設(shè)有徑向鍛造區(qū)、加熱區(qū)和端部成形區(qū)，其中：徑向鍛造區(qū)上布置有徑向鍛造機(jī)構(gòu)及相應(yīng)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，加熱區(qū)上設(shè)有加熱機(jī)構(gòu)，端部成形區(qū)在兩端均布置有端部成形機(jī)構(gòu)。

所述的徑向鍛造機(jī)構(gòu)包括：鍛造機(jī)構(gòu)以及正對(duì)其中心設(shè)置的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其中：鍛造機(jī)構(gòu)包括多個(gè)徑向設(shè)置的伺服驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立鍛造工作單元，進(jìn)給機(jī)構(gòu)通過(guò)軸向輸送并控制旋轉(zhuǎn)坯料，由鍛造工作單元實(shí)現(xiàn)徑向柔性旋轉(zhuǎn)鍛造。

所述的加熱機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)設(shè)置于徑向鍛造機(jī)構(gòu)的兩端，每一側(cè)采用但不限于電阻絲加熱、高頻感應(yīng)加熱等多種加熱裝置形式。

所述的端部成形機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)設(shè)置于徑向鍛造機(jī)構(gòu)的兩端，每一側(cè)包括：抱緊模具與擠壓頭，其中：抱緊模具由上下瓣模組成，擠壓頭與待加工的零件同軸設(shè)置且沿軸向運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)擠壓。

本發(fā)明涉及一種基于上述裝置的成形方法，包括以下步驟：

第一步，將坯料移動(dòng)至徑向鍛造機(jī)構(gòu)中，徑向鍛造機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)至機(jī)架的徑向鍛造區(qū)，配合進(jìn)給機(jī)構(gòu)的軸向進(jìn)給與旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，徑向鍛造機(jī)構(gòu)的四個(gè)鍛頭周期性的鍛打坯料，完成零件的變截面徑向成形。

第二步，通過(guò)徑向鍛造機(jī)構(gòu)的鍛頭合攏，夾緊坯料，然后徑向鍛造機(jī)構(gòu)整體通過(guò)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)至加熱區(qū)，加熱機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，完成零件的端部加熱。

第三步，繼續(xù)沿導(dǎo)軌移動(dòng)徑向鍛造機(jī)構(gòu)整體至端部成形區(qū)，然后兩端通過(guò)抱緊機(jī)構(gòu)抱緊，擠壓桿對(duì)端部進(jìn)行擠壓，完成端部加粗或擠法蘭等相應(yīng)的端部變形。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的采用一套徑向鍛造機(jī)構(gòu)同時(shí)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)軸類(lèi)零件的中部變截面徑向鍛造以及端部成形時(shí)的工件夾持，與傳統(tǒng)成形方法相比，省去了中間件在不同中部成形設(shè)備與端部成形設(shè)備之間中轉(zhuǎn)過(guò)程，使得多特征長(zhǎng)軸類(lèi)零件制造流程集約化，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省制造成本；整個(gè)工藝過(guò)程僅需一次裝夾定位，大幅度提高長(zhǎng)軸類(lèi)零件的同軸度，從而提高其成形精度；同時(shí)，整個(gè)工藝流程過(guò)程中的坯料移動(dòng)軌跡為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，智能控制容易實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化程度較高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的一體機(jī)鍛造機(jī)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的機(jī)架工作臺(tái)面示意圖；

圖3為本發(fā)明所述的具有徑向特征與端部特征的長(zhǎng)軸類(lèi)零件示意圖；

圖4為本發(fā)明所述的徑向鍛造機(jī)構(gòu)的鍛頭示意圖；

圖中：徑向鍛造機(jī)構(gòu)1、抱緊模具2、擠壓頭3、機(jī)架4、旋鍛鍛頭5、導(dǎo)軌6、加熱機(jī)構(gòu)7、坯料8、獨(dú)立鍛造工作單元9、動(dòng)力機(jī)構(gòu)10、一級(jí)減速機(jī)構(gòu)11、曲柄連桿機(jī)構(gòu)12、鍛頭5、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)13、曲軸14、連桿15、導(dǎo)向部分16、工作部分17。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1、圖2和圖4所示，本實(shí)施例涉及一種如圖3所示長(zhǎng)軸類(lèi)零件的徑向與端部自動(dòng)化擠壓成形系統(tǒng)，包括：機(jī)架4以及依次設(shè)置于其上的徑向鍛造機(jī)構(gòu)1、加熱機(jī)構(gòu)7以及端部成形機(jī)構(gòu)，其中：徑向鍛造機(jī)構(gòu)1活動(dòng)設(shè)置于機(jī)架4上，加熱機(jī)構(gòu)7以及端部成形機(jī)構(gòu)分別對(duì)稱(chēng)設(shè)置于徑向鍛造機(jī)構(gòu)1的兩端。

所述的活動(dòng)設(shè)置，通過(guò)機(jī)架4上設(shè)有兩條用于安裝徑向鍛造機(jī)構(gòu)1的導(dǎo)軌6得以實(shí)現(xiàn)。

所述的機(jī)架4上設(shè)有徑向鍛造區(qū)、加熱區(qū)和端部成形區(qū)，其中：徑向鍛造區(qū)上布置有徑向鍛造機(jī)構(gòu)1及相應(yīng)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，加熱區(qū)上設(shè)有加熱機(jī)構(gòu)7，端部成形區(qū)在兩端均布置有端部成形機(jī)構(gòu)。

所述的徑向鍛造機(jī)構(gòu)1包括：包括多個(gè)徑向設(shè)置的獨(dú)立鍛造工作單元9的鍛造機(jī)構(gòu)以及正對(duì)其中心設(shè)置的進(jìn)給機(jī)構(gòu)(圖中未示出)，其中：進(jìn)給機(jī)構(gòu)通過(guò)軸向輸送并控制旋轉(zhuǎn)坯料8，由鍛造工作單元9實(shí)現(xiàn)徑向柔性旋轉(zhuǎn)鍛造。

所述的鍛造工作單元9包括：依次相連的動(dòng)力機(jī)構(gòu)10、一級(jí)減速機(jī)構(gòu)11、曲柄連桿機(jī)構(gòu)12、鍛頭5和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)13，其中：動(dòng)力機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩通過(guò)一級(jí)減速機(jī)構(gòu)輸出至曲柄連桿機(jī)構(gòu)并轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，鍛頭5與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相接觸以實(shí)現(xiàn)限位精確鍛造。

所述的曲柄連桿機(jī)構(gòu)12包括：曲軸14和連桿15，其中：曲軸14的一端與一級(jí)減速機(jī)構(gòu)11相連，連桿15套接于曲軸中部并與鍛頭5相連。

所述的鍛頭5包括：導(dǎo)向部分16與工作部分17，其中：導(dǎo)向部分16與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)13相接觸，工作部分17開(kāi)口的截面形狀為錐形，與工件接觸的工作型面根據(jù)鍛件形狀決定。

各個(gè)鍛造工作單元的鍛頭5工作型面形狀分別與鍛件的不同部分的表面相對(duì)應(yīng)。

所述的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)優(yōu)選為一滑槽，所述鍛頭5在滑槽內(nèi)上下滑動(dòng)設(shè)置。

當(dāng)四組鍛造機(jī)構(gòu)鍛頭5工作型面一致時(shí)，隨著工件的軸向與旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，可以實(shí)現(xiàn)圓棒件或空心管件的變徑鍛造；當(dāng)四組鍛造機(jī)構(gòu)鍛頭5依鍛件異形截面表面的不同部分而不同時(shí)，隨著工件的軸向進(jìn)給，可以實(shí)現(xiàn)異形斷面零件的鍛造；當(dāng)四組鍛造機(jī)構(gòu)鍛頭5型面形狀不同，隨著工件的軸向與旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，可以在鍛件上鍛出呈螺旋線(xiàn)分布的特征。

所述的加熱機(jī)構(gòu)7對(duì)稱(chēng)設(shè)置于徑向鍛造機(jī)構(gòu)1的兩端，每一側(cè)采用但不限于電阻絲加熱、高頻感應(yīng)加熱等多種加熱裝置形式。

所述的端部成形機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)設(shè)置于徑向鍛造機(jī)構(gòu)1的兩端，每一側(cè)包括：抱緊模具2與擠壓頭，其中：抱緊模具2由上下瓣模組成，擠壓頭與待加工的零件同軸設(shè)置且沿軸向運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)擠壓。

所述的抱緊模具2與擠壓頭的工作型面與待加工的零件的端部形狀相匹配。

如圖3所示，本實(shí)施例將一根圓棒料加工成圖中所示的具有徑向特征與端部特征長(zhǎng)軸類(lèi)零件，通過(guò)以下成形工藝方法，可以完成該長(zhǎng)軸類(lèi)零件的徑向成形及端部成形，其步驟包括：

第一步，通過(guò)機(jī)械手將坯料8移動(dòng)至徑向鍛造機(jī)構(gòu)1中，徑向鍛造機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌6運(yùn)動(dòng)至機(jī)架的徑向鍛造區(qū)，配合進(jìn)給機(jī)構(gòu)的軸向進(jìn)給與旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，徑向鍛造機(jī)構(gòu)的四個(gè)鍛頭周期性的鍛打坯料，完成零件的變截面徑向成形。

第二步，通過(guò)徑向鍛造機(jī)構(gòu)的鍛頭5合攏，夾緊坯料，然后徑向鍛造機(jī)構(gòu)1整體通過(guò)導(dǎo)軌6運(yùn)動(dòng)至加熱區(qū)，通過(guò)高頻感應(yīng)加熱裝置7將坯料端部加熱至奧氏體溫度，提高待變形區(qū)域坯料塑性，便于后續(xù)端部加工。

第三步，繼續(xù)沿導(dǎo)軌移動(dòng)徑向鍛造機(jī)構(gòu)整體至端部成形區(qū)，然后兩端通過(guò)抱緊機(jī)構(gòu)2抱緊，擠壓桿3對(duì)端部進(jìn)行擠壓，完成端部成形。

與傳統(tǒng)成形方法相比，省去了中間件在不同中部成形設(shè)備與端部成形設(shè)備之間中轉(zhuǎn)過(guò)程，使得多特征長(zhǎng)軸類(lèi)零件制造流程集約化，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省制造成本；整個(gè)工藝過(guò)程僅需一次裝夾定位，大幅度提高長(zhǎng)軸類(lèi)零件的同軸度，從而提高其成形精度；同時(shí)，整個(gè)工藝流程過(guò)程中的坯料移動(dòng)軌跡為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，智能控制容易實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化程度較高。

上述具體實(shí)施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對(duì)其進(jìn)行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)且不由上述具體實(shí)施所限，在其范圍內(nèi)的各個(gè)實(shí)現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。