CN102126136A - 汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，该生产线采用的设备有：预制坯成形设备，包括两台曲柄压力机及配套使用的两台自动上下进料机构，以满足镦粗工步、冲孔工步、冲连皮工步和预整形工步的生产需求，其中，镦粗工步和冲孔工步共用第一台曲柄压力机及套用一台自动上下进料机构，冲连皮工步和预整形工步共用第二台曲柄压力机及套用一台自动上下进料机构；扩孔采用一台立式扩孔机；整形生产设备，包括一台装有整形模具的双辊辗压机及配套使用的自动上下进料机构，该双辊辗压机将扩孔后工件在整形模具上整形，得到汽车后桥从动螺伞齿轮坯。本发明能够有效地提高生产率，消除锻件存在的缺陷，有效地节约原材料，节约原材料10%以上。

Description

汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线

技术领域

本发明涉及汽车配件领域，特别是涉及汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线。

背景技术

汽车后桥从动螺伞齿轮是汽车后桥主减速箱传递动力的关键零件之一，见图1，其锻件1为环形锻件。目前，主要生产线为：锻锤预锻制坯（镦粗→冲孔→冲连皮→压平），立式扩孔机终成型，该生产线主要有以下的缺点：

（1）锻锤预锻是打击力锻造，振动、噪音高，劳动环境差。

（2）立式扩孔机终成型锻件存在端面上有凹坑、椭圆度较大（≥1mm）、扭曲变形等缺陷。因此，锻件设计的单边加工余量为1.5～2.5mm，材料消耗较大。

（3）上料、卸料、传送坯料均有人工完成，其生产效率低、劳动强度大，且容易产生人为误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一条汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，该生产线生产效率高，劳动环境好，无振动，噪音小，能够有效地消除锻件存在的缺陷。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，其将工件通过预制坯、扩孔和整形工步后，使锻件加工成用于汽车后桥从动螺伞齿轮坯，所采用的设备是：

预制坯成形设备：包括两台曲柄压力机及配套使用的两台自动上下进料机构，以满足镦粗工步、冲孔工步、冲连皮工步和预整形工步的生产需求，其中：镦粗工步和冲孔工步共用第一台曲柄压力机及套用一台自动上下进料机构，冲连皮工步和预整形工步共用第二台曲柄压力机及套用一台自动上下进料机构；经过这些设备加工，得到预制坯工件。

扩孔生产设备：采用一台立式扩孔机，该立式扩孔机是利用辗压轮和芯辊相向运动，同时利用芯辊的自转来完成扩孔工序，得到扩孔件。

整形生产设备：包括一台装有整形模具的双辊辗压机及配套使用的自动上下进料机构，该双辊辗压机将上述扩孔件在整形模具上完成整形，得到汽车后桥从动螺伞齿轮坯。

在第一台曲柄压力机的第一滑块上安装有镦粗冲头及冲孔冲头，以此形成两个工位，即镦粗工位和冲孔工位。

在第二台曲柄压力机的第二滑块上，安装有冲连皮冲子及漏孔，形成冲连皮工位；还安装有预整形模具，该模具由上模和下模组成，形成预整形工位。

所述芯辊型腔部分外形与锻件内孔形状相同：所述芯辊的底部形状与锻件外圆形状相同，所述芯辊的两个壁部锥度与锻件上端面锥度相等。

所述整形模具由凹模、底模、芯模和一对锥辊所形成的封闭型腔所组成。其中：一对锥辊在主轴的带动下绕主轴轴心旋转，此为公转；在摩擦力的作用下，锥辊又绕锥辊轴心自转，既公转又自转对金属进行辗压变形的同时与凹模、底模、芯模形成封闭型腔，完成对扩孔件的整形。

所述曲柄压力机所套用的自动上下进料机构为第一类型自动上下进料机构，该机构安装有六个取料机构，组成三对；双辊辗压机所套用的自动上下进料机构为第二类型自动上下进料机构，该机构安装有四个取料机构，组成两对。

所述自动上下进料机构带动取料机构做三维运动。

所述自动上下进料机构包括滑块、导轨、气缸和取料机构，其中：左右轴气缸固定在托板上，左右轴气缸通过档板连接左右轴导轨，在左右轴气缸的作用下，左右轴导轨顺着左右轴滑块做左右运动，以此带动取料机构做左右运动；四个上下轴气缸分别固定在四根上下轴导轨上，在其作用下，上下轴滑块顺着上下轴导轨做上下运动，以此带动取料机构做上下运动；在前后轴导轨上装有前后轴气缸，同时为了两边的气缸分开并同时固定在中心线上，采用了气缸支架和前后轴导轨垫板将前后轴气缸提高固定并相应的提高了前后轴导轨的高度，在前后轴气缸的作用下，前后轴滑块顺着前后轴导轨做前后运动，以此带动取料机构做前后运动，这样就实现了取料机构的三维运动。

所述气缸均由PLC系统控制，此过程均为全自动控制。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

其一. 本生产线利用两台曲柄压力机便可实现从动轮锻件镦粗、冲孔、冲连皮、预整形四个工步生产，设备投资少，操作方便，生产效率高。并且锻件圆度和平面度高，表面无凹坑。

其二. 本生产线曲柄压力机镦粗、预整形高度可准确控制，调整方便，减少了扩孔工步产生毛刺和飞边的可能性。

其三. 本生产线在预整形工步中仅整形上下端面和内孔，采用了上下对称锥形端面，有效地减少了预整形所需设备载荷，减少了设备投资。

其四. 本生产线在扩孔工步中，扩孔件两个端面锥度对称，扩孔时易成形，不易产生毛刺和飞边，避免了在整形工步中产生折叠。

其五. 利用双辊对称局部累积变形法对扩孔件实行轴向辗压整形，因此，能够有效地消除扩孔件存在的缺陷。由于是局部累积变形，因此，所需要的设备荷载小。而且由于双辊辗压力对称分布，不存在偏心载荷，因此所需要的设备结构简单。

其六. 因为是辗压累积变形，所需的变形力小，模具寿命长。

其七. 在曲柄压力机和双辊辗压机分别套用了自动上下进料机构，可以自动上料、卸料、传送坯料，无需人工操作，提高了生产效率。

总之，本发明能够有效地提高生产率，由原来的每分钟2～3件提高到每分种6～8件，能消除锻件存在的缺陷，有效地节约原材料，节约原材料10%以上，例如，某汽车从动螺伞齿轮锻件，原锻件设计的加工余量为2至3mm，下料重量为4.8公斤，而利用本发明生产锻件的加工余量为1至2mm，下料重量为4.2公斤。

附图说明

图1是本发明螺伞齿轮锻坯纵剖面图。

图2是本发明曲柄压力机用于镦粗和冲孔工步初始剖面图。

图3是本发明曲柄压力机用于镦粗和冲孔工步工作剖面图。

图4是本发明曲柄压力机用于冲连皮和预整形工步初始剖面图。

图5是本发明曲柄压力机用于冲连皮和预整形工步工作剖面图。

图6是本发明第一类型自动上下进料机构的主视图。

图7是本发明第一类型自动上下进料机构的俯视图。

图8是本发明第一类型自动上下进料机构的左视图。

图9是本发明扩孔机用于扩孔工步初始剖面图。

图10是本发明扩孔机用于扩孔工步完成剖面图。

图11是本发明双辊辗压机用于整形工步初始剖面图。

图12是本发明双辊辗压机用于整形工步完成剖面图。

图13是本发明第二类型自动上下进料机构的主视图。

图14是本发明第二类型自动上下进料机构的俯视图。

图15是本发明第二类型自动上下进料机构的左视图。

图中：1.螺伞齿轮锻坯； 2.第一传输带； 3.棒料； 4.第一滑块；5.镦粗冲头； 6.第一曲柄压力机工作台；7.第一滑块中心线； 8.冲孔冲头；9.镦粗件；10.第二传输带； 11.冲孔件；  12.第二滑块；  13.冲连皮冲头；  14.漏孔； 15.第二曲柄压力机工作台；  16.第二滑块中心线；  17.上模； 18.冲连皮件； 19.下模； 20.第三传输带；  21.预整形件； 22.辗压轮；23.芯辊； 24.扩孔件； 25.第四传输带；  26.主轴轴心； 27.锥辊； 28.锥辊轴心； 29.凹模；30.底模； 31.芯模；  32.第五传输带； 33.整形件；  34.前后轴导轨； 35.前后轴滑块；36.档板；  37.托板；  38.左右轴气缸；   39.上下轴导轨；  40.左右轴导轨； 41.左右轴滑块； 42.取料机构； 43.上下轴气缸； 44.前后轴气缸； 45.前后轴导轨垫板； 46.气缸支架； 47.上下轴滑块。

具体实施方式

本发明提供一条汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，该生产线利用普通曲柄压力机制坯、立式扩孔机扩孔、双辊辗压机整形及自动上下进料机构传送毛坯。所要解决的技术问题有：（1）在两台曲柄压力机上各安装2个工位，完成镦粗、冲孔、冲连皮、预整形等预锻制坯；（2）自动上下进料机构能及时准确的为曲柄压力机、双辊辗压机上料、卸料、传送坯料，须全自动控制；（3）采用双辊辗压机完成锻件的整形工序。

为了更好地理解本发明，下面以“微型客车后桥从动螺伞齿轮坯的生产线”为例，结合附图对本发明做进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

所述“微型客车后桥从动螺伞齿轮坯的生产线”，是按照制坯、扩孔和整形工序来配备相关设备，其包括预制坯生产设备、扩孔生产设备和整形生产设备。

一．预制坯生产设备

预制坯成产设备包括两台曲柄压力机及配套使用的两台自动上下进料机构，以满足镦粗工步、冲孔工步、冲连皮工步和预整形工步的生产需求，其中：镦粗工步和冲孔工步共用第一台曲柄压力机及套用一台第一类型自动上下进料机构，而冲连皮工步和预整形工步共用第二台曲柄压力机及套用一台第一类型自动上下进料机构。

如图2所示：在第一台曲柄压力机的第一滑块4上安装高度为H3（H3=150~200mm）的镦粗冲头5及高度为H5（H5=H3+H4-H6，其中H4略比锻坯高度H1（如图1所示）低2~5mm，H6为连皮的高度，约为5~10mm）、锥度为A1（即与锻坯的锥度一致）的冲孔冲头8，以此形成两个工位，即镦粗工位和冲孔工位。在第一台曲柄压力机左右分别设有第一传输带2、第二传输带10，分别用来传输棒料3和冲孔件11。第一传输带2上的棒料3中心位置至镦粗工位中心位置的距离、镦粗工位中心位置至冲孔工位中心位置的距离以及冲孔工位中心位置至第二传输带10上的冲孔件11中心位置的距离均为L1，以方便自动上下进料机构工作。根据实际情况，调整高度之间的出入，使得压力机压下去能同时完成镦粗工序和冲孔工序，如图3所示。由于镦粗所需要的力大于冲孔所需要的力，故镦粗工位更靠近第一台曲柄压力机的第一滑块中心线7。

如图6、图7和图8所示，第一台曲柄压力机套用的第一类型自动上下进料机构。第一类型自动上下进料机构包含了六个取料机构42，两两一对组合，组合与组合之间的距离为 L1。被加热到1000摄氏度以上的棒料3由第一类型自动上下进料机构从第一传输带2上放置镦粗工位上。在第一台曲柄压力机的第1次行程中将棒料3镦粗成镦粗件9。随后第一类型自动上下进料机构将镦粗件9放置于冲孔工位上，同时该机构又从第一传输带2上将另一被加热到1000摄氏度以上的棒料3放置在镦粗工位上。另一棒料3和镦粗件9在第一台曲柄压力机的第2次行程中分别完成镦粗工步和冲孔工步，得到镦粗件9及冲孔件11，如图3所示。此后第一类型自动上下进料机构又将冲孔件11放置第二传输带10上，将镦粗件9放置在冲孔工位上及从第一传输带2上，将第三个被加热到1000摄氏度以上的棒料3放置在镦粗工位上，如此循环往复。

如图4所示：在第二台曲柄压力机的第二滑块12上安装高度H7（H7=H3+H4+10~20mm）的冲连皮冲头13及高度为H9（H9=80~120mm）的漏孔14，形成冲连皮工位；安装预整形模具高度为H8（H8=H3+H2，其中H2为锻坯内圆高度，如图1所示）的上模17和高度H9（H9=80~120mm）的下模19，形成预整形工位。在第二台曲柄压力机左右分别设有与第一台曲柄压力机相连的第二传输带10、第三传输带20，分别用来传输冲孔件11及预整形件21。第二传输带10上的冲孔件11中心位置至冲连皮工位中心位置的距离、冲连皮工位中心位置至预整形工位中心位置的距离以及与整形工位中心位置至第三传输带20上的预整形件21中心位置的距离均为L1，以便自动上下进料机构工作。根据实际情况，调整高度之间的出入，使得压力机压下去能同时完成冲连皮工序和预整形工序，如图5所示。由于预整形所需要的力大于冲连皮所需要的力，故预整形工位更靠近第二曲柄压力机的第二滑块中心线16。

如图6、图7和图8所示，第二台曲柄压力机套用的第一类型自动上下进料机构。第一类型自动上下进料机构包含了六个取料机构42，两两一对组合，组合与组合之间的距离为L1。第一类型自动上下进料机构从第二传输带10上将在第一台曲柄压力机上完成镦粗、冲孔的冲孔件11放置在冲连皮工位上，在第二台曲柄压力机的第1次行程中完成冲连皮工序。随后第一类型自动上下进料机构将冲连皮件18放置于预整形工位上，同时将另一冲孔件11从第二传输带10上放置在冲连皮工位上。如图4所示，在第二台曲柄压力机的第2次行程中，冲孔件11完成冲连皮工序，冲连皮件18完成预整形工序。此后第一类型自动上下进料机构将预整形件21放置在第三传输带20上，将冲连皮件18放置在预整形工步上，将第三个冲孔件11从第二传输带带10上放置在冲连皮工步。以此循环往复。

二、扩孔生产设备

扩孔生产设备主要是立式扩孔机，该扩孔机为现有设备。

立式扩孔机是利用辗压轮22和芯辊23相向运动，同时芯辊23自转来完成扩孔工序。如图9所示，将经过镦粗、冲孔、冲连皮、预整形工艺过程制造的预整形件21套于芯辊23上，辗压轮22相对于芯辊23向下运动，同时芯辊23做自转运动，带动预整形件21做自转运动。由于辗压轮向下运动，横截面面积相对减少，在芯辊23自转的运动下，金属向周向流动，以此扩大预整形件的内外直径。当扩孔工序结束时，得到扩孔件24，如图10所示。

三、整形生产设备

整形生产设备采用一台双辊辗压机，该双辊辗压机为现有设备，其主要是为了将上述扩孔件24在双辊辗压机上完成整形工步。

双辊辗压机由一对锥辊27和凹模29、底模30、芯模31组成整形型腔，一对锥辊27绕主轴轴心26旋转，即公转；凹模29、底模30及芯模31固定在模座上，在凹模29、底模30及芯模31、扩孔件24的摩擦力的作用下，锥辊27又绕锥辊轴心28旋转，即自传。即以公转且自传的方式对金属进行辗压变形，同时与凹模29、底模30及芯模31形成封闭型腔，完成对扩孔件24的整形，如图12所示。在双辊辗压机左右设有第四传输带25、第五传输带32，分别用来传输扩孔件24和整形件33。第四传输带25上的扩孔件24中心位置至双辊辗压机中心位置的距离、双辊辗压机中心位置至第五传输带32上的整形件33中心位置的距离均为L2，如图11所示，以便自动上下进料机构工作。

如图13、14、15所示，双辊辗压机套用的第二类型自动上下进料机构。第二类型自动上下进料机构包含了四个取料机构42，两两一对组合，组合与组合之间的距离正好为L2。开始时，第二类型自动上下进料机构将在扩孔机上完成扩孔的扩孔件24从第四传输带25放置在双辊辗压机上。双辊辗压机上模具中的芯模31外圆尺寸及形状与扩孔件24的内圆尺寸及形状相同，利用芯模31定位，即将扩孔件24内孔套在芯模31的外圆上，如图11所示。扩孔件24完成整形工步、成为整形件33时，第二类型自动上下进料机构将整形件33放置在第五传输带32上，同时将另一扩孔件24从第四传输带25上放置在双辊辗压机上，如图12所示。以此循环往复。

经过上述过程，完成汽车后桥从动螺伞齿轮坯的锻造。

Claims (9)

1.汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，其特征在于该生产线将工件通过预制坯、扩孔和整形工步后，使锻件加工成用于汽车后桥从动螺伞齿轮坯，所采用的设备是：

预制坯成产设备：包括两台曲柄压力机及配套使用的两台自动上下进料机构，以满足镦粗工步、冲孔工步、冲连皮工步和预整形工步的生产需求，其中：镦粗工步和冲孔工步共用第一台曲柄压力机及套用一台自动上下进料机构，冲连皮工步和预整形工步共用第二台曲柄压力机及套用一台自动上下进料机构；经过这些设备加工，得到预制坯工件；

扩孔生产设备：采用一台立式扩孔机，该立式扩孔机是利用辗压轮（22）和芯辊（23）相向运动，同时利用芯辊（23）的自转来完成扩孔工序，得到扩孔件（24）；

整形生产设备：包括一台装有整形模具的双辊辗压机及配套使用的自动上下进料机构，该双辊辗压机将上述扩孔件（24）在整形模具上完成整形，得到汽车后桥从动螺伞齿轮坯。

2.根据权利要求1所述的汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，其特征在于：在第一台曲柄压力机的第一滑块（4）上安装有镦粗冲头（5）及冲孔冲头（8），以此形成两个工位，即镦粗工位和冲孔工位。

3.根据权利要求1所述的汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，其特征在于：在第二台曲柄压力机的第二滑块（12）上，安装有冲连皮冲子（13）及漏孔（14），形成冲连皮工位；还安装有预整形模具，该模具由上模（17）和下模（19）组成，形成预整形工位。

4.根据权利要求1所述的汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，其特征在于：所述芯辊（23）型腔部分外形与锻件内孔形状相同：所述芯辊（23）的底部形状与锻件外圆形状相同，所述芯辊（23）的两个壁部锥度与锻件上端面锥度相等。

5.根据权利要求1所述的汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，其特征在于：所述整形模具由凹模（29）、底模（30）、芯模（31）和一对锥辊（27）所形成的封闭型腔所组成；一对锥辊（27）在主轴的带动下绕主轴轴心（26）旋转，此为公转；在摩擦力的作用下，锥辊（27）又绕锥辊轴心（28）自转，既公转又自转对金属进行辗压变形的同时与凹模（29）、底模（30）、芯模（31）形成封闭型腔，完成对扩孔件的整形。

6.根据权利要求1所述的汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，其特征在于所述曲柄压力机所套用的自动上下进料机构为第一类型自动上下进料机构，该机构安装有六个取料机构（42），组成三对；双辊辗压机所套用的自动上下进料机构为第二类型自动上下进料机构，该机构安装有四个取料机构（42），组成两对。

7.根据权利要求6所述的汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，其特征在于所述自动上下进料机构带动取料机构（42）做三维运动。

8.根据权利要求6或7所述的汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，其特征在于所述自动上下进料机构包括滑块、导轨、气缸和取料机构（42），其中：左右轴气缸（38）固定在托板（37）上，左右轴气缸（38）通过档板（36）连接左右轴导轨（40），在左右轴气缸（38）的作用下，左右轴导轨（40）顺着左右轴滑块（41）做左右运动，以此带动取料机构（42）做左右运动；四个上下轴气缸（43）分别固定在四根上下轴导轨（39）上，在其作用下，上下轴滑块（47）顺着上下轴导轨（39）做上下运动，以此带动取料机构（42）做上下运动；在前后轴导轨（34）上装有前后轴气缸（44），同时为了两边的气缸分开并同时固定在中心线上，采用了气缸支架（46）和前后轴导轨垫板（45）将前后轴气缸（44）提高固定并相应的提高了前后轴导轨（34）的高度，在前后轴气缸（44）的作用下，前后轴滑块（35）顺着前后轴导轨（34）做前后运动，以此带动取料机构（42）做前后运动，这样就实现了取料机构（42）的三维运动。

9.根据权利要求8所述的汽车后桥从动螺伞齿轮坯锻造生产线，其特征在于：所述气缸均由PLC系统控制，此过程均为全自动控制。

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