本發(fā)明涉及一種伺服鐓擠成形設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

曲軸為了提高纖維連續(xù)性，需要采用鐓擠成形的工藝。目前國內(nèi)曲軸鐓擠成形的上沖頭內(nèi)設(shè)計有垂直擠壓錯拐型腔、水平鐓擠型腔的整體型腔（如圖1所示），在成形過程中曲柄板內(nèi)側(cè)的兩端部位容易充型不飽滿，曲軸不得不放大加工余量，才能保證成品軸的加工，特別是對于中小型曲軸由于尺寸小，其允許設(shè)計的加工余量有限，合格率不高，鐓擠成形噸位大，上沖頭容易損傷?，F(xiàn)場調(diào)試大多數(shù)是依據(jù)現(xiàn)場目視經(jīng)驗進行合模、找正，容易造成曲軸啃傷、合模錯位，特別是鐓擠成形過程中曲軸的受脹模力影響，曲軸有一定翹曲變形，同軸度較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種伺服鐓擠成形設(shè)備及方法。

為了實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種伺服鐓擠成形設(shè)備，所述設(shè)備包括液壓設(shè)備主機和鐓擠成形裝置，其特征在于：所述鐓擠成形裝置包括位于上部與滑塊接觸的上模架和位于底部與移動工作臺接觸的下模架，在上模架和下模架的中間設(shè)置有供具有上沖頭的上接桿通過的通道和供具有下沖頭的下接桿通過的通道；在上模架和下模架之間還設(shè)置有上模箱和下模箱，上模箱與下模箱相配合；在上模架內(nèi)設(shè)置有壓緊缸，將上下模箱壓緊貼合；在上模架內(nèi)設(shè)置有平衡缸，保證上模箱始終處于水平狀態(tài)；在上模架的側(cè)邊設(shè)置有限位缸，推動限位塊和上軸座水平運動，并對上軸座水平位置進行液壓限位，同時導(dǎo)板與上模架接觸面設(shè)計有均布的導(dǎo)孔槽，固定塊安裝在導(dǎo)孔槽內(nèi)，對上軸座水平位置進行機械限位；肘桿的兩端連接有上旋轉(zhuǎn)塊和下旋轉(zhuǎn)塊，上旋轉(zhuǎn)塊和下旋轉(zhuǎn)塊的圓弧結(jié)構(gòu)分別與上軸座和下軸座的圓弧結(jié)構(gòu)相配合，使肘桿可以沿著上下模座軸心旋轉(zhuǎn)，上軸座通過上軸座固定板安裝在導(dǎo)板上，下軸座安裝在上模箱上；其中限位塊、上軸座固定板可以在導(dǎo)板上進行滑動，通過調(diào)整左右限位塊的厚度，可以分別調(diào)整左上模箱、右上模箱與中心線的水平間距；下模架內(nèi)設(shè)置有推拉缸，位于推拉缸輸出桿上的推拉塊與下模箱相固定；

在兩側(cè)的上模架上方受到滑塊的擠壓，滑塊由左油缸和右油缸控制運動，下油缸可以跟隨移動工作臺一起運動。

一種使用上述伺服鐓擠成形設(shè)備的成形方法，其特征在于：所述方法包括下列步驟：

合模過程具有合模調(diào)平與定位的功能，合模前上模箱處于水平位置，上軸座與上模箱連接在一起；平衡缸與上模箱連接，保證上模箱始終處于水平狀態(tài)；在平衡缸、限位缸的作用下，實現(xiàn)對上模箱的水平和垂直位置與速度進行精確調(diào)控，合模后的上模箱與下模箱貼合在一起，保證合模的位置精度；

肘桿調(diào)整過程，調(diào)整前肘桿中心線與垂直方向的角度為α，沒有增力效果，隨著滑塊的下行，肘桿在左油缸、右油缸的垂直作用力下，肘桿角度發(fā)生變化，當(dāng)左上軸座、右上軸座與左上模架、右上模架形成力偶平衡后，形成始鍛角θ；

鐓擠過程具有垂直擠壓與鎖模、水平鐓粗與增力的功能，安裝于上下接桿中的上沖頭、下沖頭合模后組成垂直擠壓的型腔，安裝于上下模箱中的上芯模、下芯模合模后組成水平鐓粗的型腔，上油缸、下油缸分別對上沖頭、下沖頭保壓鎖緊，并且鎖模力大于棒坯垂直擠壓實際變形所產(chǎn)生的噸位，當(dāng)上沖頭噸位大于下沖頭時，則向下垂直擠壓錯拐；滑塊將垂直噸位通過左肘桿、右肘桿轉(zhuǎn)化為水平噸位，促使上模箱、下模箱水平運動，并且肘桿中心線與垂直方向的角度不斷增大產(chǎn)生水平增力，使棒坯發(fā)生水平鐓粗變形，最終完成曲軸的鐓擠成形。同時可以通過調(diào)整左限位塊、右限位塊的厚度，保證左上模箱、右上模箱的合模位置與壓機中心線非對稱，從而實現(xiàn)左右曲柄板壁厚非對稱的曲軸鐓擠成形。

所述方法還包括鐓擠防脹模與校形功能的實現(xiàn)方法，在鐓擠過程中，壓緊缸對上模箱進行施加噸位和保壓，防止鐓擠型腔的脹開；鐓擠結(jié)束階段，肘桿終鍛角β始終不變，保證肘桿增力效果完全發(fā)揮；同時當(dāng)上模箱與上模架完全貼合接觸后，右油缸、左油缸、上油缸、下油缸的噸位完全施加在棒坯上，并保壓一段時間，提高曲軸變形的同軸度。

所述方法還包括精確同步控制功能的實現(xiàn)方法，對右油缸與左油缸、左壓緊缸與右壓緊缸、左推拉缸與右推拉缸、上油缸與下油缸的位移、噸位、速度進行閉環(huán)液壓同步控制，提高運動的一致性。

本發(fā)明提出的伺服鐓擠成形設(shè)備及方法，具有垂直擠壓與鎖模、水平鐓粗與增力、合模調(diào)平與定位、鐓擠防脹模與校形、精確同步控制等功能，如圖2所示，設(shè)計了垂直擠壓錯拐型腔、水平鐓擠型腔的組合型腔結(jié)構(gòu)，有利于曲柄板內(nèi)側(cè)兩端部位的充型飽滿，鐓擠成形的噸位、位移、速度可以精確調(diào)控，合模精度高，可以有效解決曲軸充型不飽滿、加工余量大、啃傷、局部鐓粗、錯模、翹曲等缺陷，提高曲軸纖維連續(xù)性。

說明書附圖

圖1為傳統(tǒng)的整體型腔示意圖；

圖2為組合型腔示意圖；

圖3為伺服鐓擠成形設(shè)備示意圖；

圖4為合模過程示意圖（中心線左邊為合模前，右邊為合模后）；

圖5為肘桿調(diào)整過程示意圖（中心線左邊為調(diào)整前，右邊為調(diào)整后）；

圖6為鐓擠過程示意圖（中心線左邊為鐓擠前，右邊為鐓擠后）。

圖中，1-上油缸；2-右油缸；3-左油缸；4-滑塊；5-移動工作臺；6-下油缸；7-右壓緊缸；8-上接桿；9-上沖頭；10-左壓緊缸；11-左鋼絲；12-左導(dǎo)軌；13-左平衡缸；14-左上模架；15-左固定塊；16-左導(dǎo)板；17-左限位缸；18-左限位塊；19-左上軸座固定板；20-左上軸座；21-左下模架；22-左推拉缸；23-左推拉塊；24-下沖頭；25-下接桿；26-右推拉塊；27-右推拉缸；28-右下模架；29-右上軸座；30-右上軸座固定板；31-右限位塊；32-右限位缸；33-右導(dǎo)板；34-右固定塊；35-右平衡缸；36-右導(dǎo)軌；37-右鋼絲；38-右上模架；39-左上旋轉(zhuǎn)塊；40-左肘桿；41-左下旋轉(zhuǎn)塊；42-左上模箱；43-左下軸座；44-左下模箱；45-右下模箱；46-右下軸座；47-右上模箱；48-右下旋轉(zhuǎn)塊；49-右肘桿；50-右上旋轉(zhuǎn)塊；51-右下芯模；52-右上芯模；53-左上芯模；54-左下芯模。

具體實施方式

如圖3所示，本發(fā)明提出的一種伺服鐓擠成形設(shè)備，主要由鐓擠成形裝置、液壓設(shè)備主機、伺服控制系統(tǒng)等組成，鐓擠成形設(shè)備具有垂直擠壓與鎖模、水平鐓粗與增力、合模調(diào)平與定位、鐓擠防脹模與校形、精確同步控制等功能。定義肘桿綜合長度為L，肘桿最小增力角度為α，始鍛角為θ、始鍛開始時水平鐓粗型腔外側(cè)距中心線尺寸為m、左限位塊厚度尺寸為e，終鍛角為β、終鍛結(jié)束時水平鐓粗型腔外側(cè)距中心線尺寸為n、右限位塊厚度尺寸為f，則L×sinθ+m+e=L×sinβ+n+f，因此可以根據(jù)覆蓋的曲軸產(chǎn)品尺寸范圍、非對稱曲柄板厚度差異范圍，設(shè)計肘桿的綜合長度，進一步校核和優(yōu)化肘桿、上下模箱、上下模架、上下軸座的結(jié)構(gòu)尺寸，保證結(jié)構(gòu)強韌性與剛性的合理匹配。設(shè)計的右油缸與左油缸、左壓緊缸與右壓緊缸、左推拉缸與右推拉缸、上油缸與下油缸的位移、噸位、速度，可以根據(jù)覆蓋曲軸產(chǎn)品的尺寸范圍進行合理搭配設(shè)計，并且能夠進行精確調(diào)控。下油缸可以跟隨移動工作臺一起運動。

下面結(jié)合附圖，以曲軸鐓擠成形過程對本發(fā)明的實施方式進行說明。

（1）合模過程（如圖4）

合模前上模箱處于水平位置，上軸座與上模箱連接在一起；平衡缸與上模箱連接，保證上模箱始終處于水平狀態(tài)；在平衡缸、限位缸的作用下，實現(xiàn)對上模箱的水平和垂直位置與速度進行精確調(diào)控，合模后的上模箱與下模箱貼合在一起，保證合模的位置精度。

（2）肘桿調(diào)整過程（如圖5）

調(diào)整前肘桿中心線與垂直方向的角度為α，沒有增力效果，隨著滑塊的下行，肘桿在左油缸、右油缸的垂直作用力下，肘桿角度發(fā)生變化，當(dāng)左上軸座、右上軸座與左上模架、右上模架形成力偶平衡后，形成始鍛角θ。

（3）鐓擠過程（如圖6）

安裝于上下接桿中的上沖頭、下沖頭合模后組成垂直擠壓的型腔，安裝于上下模箱中的上芯模、下芯模合模后組成水平鐓粗的型腔，上油缸、下油缸分別對上沖頭、下沖頭保壓鎖緊，并且鎖模力大于棒坯垂直擠壓實際變形所產(chǎn)生的噸位，當(dāng)上沖頭噸位大于下沖頭時，則向下垂直擠壓錯拐；滑塊將垂直噸位通過左肘桿、右肘桿轉(zhuǎn)化為水平噸位，促使上模箱、下模箱水平運動，并且肘桿中心線與垂直方向的角度不斷增大產(chǎn)生水平增力，使棒坯發(fā)生水平鐓粗變形，最終完成曲軸的鐓擠成形。同時可以通過調(diào)整左限位塊、右限位塊的厚度，保證左上模箱、右上模箱的合模位置與壓機中心線非對稱，從而實現(xiàn)左右曲柄板壁厚非對稱的曲軸鐓擠成形。

本發(fā)明的實施案例揭露如上，然而并非限定本發(fā)明，本發(fā)明可以應(yīng)用于車用曲軸、船用曲軸和各種非對稱曲柄板厚度曲軸的鐓擠成形。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化都應(yīng)包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。