CN102357615B - 齿轮热冲压设备及齿轮热冲压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮热冲压设备，用于通过热冲压的方法加工齿轮，所述齿轮热冲压设备包括加热毛胚料的加热系统、将加热好的毛胚料冲压成齿轮的冲压模具，以及淬火箱、周转槽和输送系统，所述周转箱包括通过向下倾斜的滑槽将热冲压好的齿轮导入淬火箱；淬火箱内盛放有冷却介质并用于对冲压好的齿轮淬火；所述输送系统包括伺服电机和抓取机构，所述伺服电机控制抓取机构将加热好的毛胚料输送至冲压模具内并将冲压好的齿轮输送至周转箱内。与现有技术相比，本发明不但可以延长冲压模具寿命、节约生产资源、提高生产效率并确保齿轮加工精度和使用寿命，而且可以通过智能控制系统实现自动化生产。另，本发明还公开了相应的齿轮热冲压方法。

Description

齿轮热冲压设备及齿轮热冲压方法

技术领域

本发明涉及冲压设备及齿轮冲压方法，尤其涉及一种加工齿轮的热冲压设备以及通过热冲压工艺加工齿轮的方法。

背景技术

齿轮的传统加工方式一般分为：滚齿、插齿、铣齿，剃齿、磨齿、刨齿、拉齿，注塑成形，冷冲压等加工工艺，以上齿轮加工工艺要么加工效率低，或齿轮精度不高，齿面粗糙；而热冲压加工齿轮在效率上和齿轮精度要求均能完全满足要求；齿轮冷冲压加工时，一般需要3-4个工序才能完成一片齿轮的冲压成型，对模具的强度有非常高的要求。为了改变上述问题，现有技术人员基于齿轮冷冲压加工新开发的一种新工艺：热冲压加工工艺，这种工艺非常适合材料厚度2.0-20.0mm的圆柱齿轮的热冲压加工，适用35、40、45、50、55、60、40Cr、42SiMn、35SiMn、45MnB、40Mn、50Mn2、34CrNi3、S34CrNi、40CrNiM、42CrMo4、42CrM、37SiMn2M、35CrM等板材的齿轮热冲压加工。使用热冲压工艺具有以下优势：

①材料加热后有效降低了材料的硬度和抗剪力，使精细齿轮冲压生产得以实现；

②材料在加热到一定温度后变软，在模具冲压过程中能有效提高剪切面的光洁度，提高齿轮使用寿命和精度；

③简化冲压工序：毛坯制备后通过加热可一次冲压成形；

④生产较大齿轮时无需大吨位的冲压机，降低冲压机吨位要求；

⑤减少冲压机床，减少修模工作量；

然而，由于齿轮热冲压前需要进行加热，现有技术人员考虑到期生产成本，往往对材料熔点小的齿轮进行热冲压加工，而对于锰、钢等材质的齿轮，往往采用传统冷冲压工艺。因此，急需一种可加工高熔点材料的齿轮热冲压方法。

另一方面，传统的齿轮冲压完成后，需要对冲压好的齿轮半成品进行淬火，现有技术人员为了提高生产效率，在热冲压结束后往往将冲压好的半成品存放在一个存储箱内，直至存储箱内的半成品累积到一定数量时，再通过机械手等抓取机构将这些冲压好的半成品输送至淬火装置中进行加热淬火，大大浪费了生产资源且生产效率低，工序复杂。因此，急需一种可节约生产资源且生产效率高、工序简单的齿轮热冲压设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种不但可以节约生产资源、提高生产效率并确保齿轮加工精度和使用寿命的齿轮热冲压设备。

本发明的另一目的是提供一种可加工高熔点材料并确保齿轮加工精度和使用寿命的齿轮热冲压方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种齿轮热冲压设备，用于通过热冲压的方法加工齿轮，所述齿轮热冲压设备包括加热系统、冲压模具、淬火箱、周转箱和输送系统，所述加热系统用于加热毛胚料；所述冲压模具将加热好的毛胚料冲压成齿轮；所述周转箱包括向下倾斜的滑槽并通过所述滑槽将热冲压好的齿轮导入淬火箱；所述淬火箱内盛放有冷却介质并用于对冲压好的齿轮淬火；所述输送系统包括伺服电机和用于抓取释放工件的抓取机构，所述伺服电机控制所述抓取机构将加热好的毛胚料输送至冲压模具内并将冲压好的齿轮输送至周转箱内。

较佳地，所述冲压模具包括上冲压板、下冲压板和冲压驱动部，所述冲压驱动部控制所述上冲压板和下冲压板压合以将毛胚料冲压成齿轮，所述上冲压板和下冲压板内开设有与冷却水供应系统相连的冷却水管。由于齿轮的冲压模具上必须具有刃口，而使用热冲压工艺加工时，因冲压模具在生产中需要同加热过的毛胚料频繁接触，使得冲压模具在高温的毛胚料作用下产生温度变化，不但降低了冲压模具的硬度和寿命，并使得冲压模具的刃口不能有效切割出齿轮的轮齿处，降低齿轮加工的精度和效率，因此本发明齿轮热冲压设备的冲压模具中具有与冷却水供应系统相连的冷却水管，使得冲压时，冷却水管内的冷却水持续循环，使得冲压模具的表面温度不高于380摄氏度，解决了在热冲压过程中冲压模具的刀口受温度影响硬度不够的问题，使得本发明齿轮热冲压设备模具寿命长硬度高、齿轮加工精度高且效率高。

较佳地，所述抓取机构包括第一抓取部、第二抓取部和控制所述第一抓取部和第二抓取部抓取或释放工件的抓取驱动部，所述伺服电机控制所述第一抓取部和第二抓取部沿冲压生产线同步移动，所述第一抓取部将加热好的毛胚料输送至冲压模具内的同时，所述第二抓取部将冲压好的齿轮输送至周转箱内。所述加热系统、冲压模具和周转箱位于同一直线上并构成冲压生产线，同步运行在冲压生产线上的第一抓取部和第二抓取部有效提高加工效率、节省生产资源。

具体地，所述输送系统还包括安装在所述第一抓取部前方的气咀和控制所述气咀吹气的电磁阀，所述电磁阀在所述气咀位于所述冲压模具上方时打开。使得第一抓取部将毛胚料放入冲压模具前，气咀对冲压模具进行，达到清洁模具的目的。

较佳地，所述加热系统包括高频加热机和送料机构，所述送料机构将储料槽内的毛胚料输送至高频加热机的感应圈内，所述高频加热机通过高频感应的方式加热毛胚料。使用高频加热机通过高频感应加热的方式加热毛胚料，可以快速的将毛胚料加热至451摄氏度以上，不但加热效率高且易于控制。

具体地，所述送料机构包括储料槽、送料轨道、推料板、压料块、推料气缸和压料气缸，所述储料槽储存毛胚料，且所述储料槽的侧壁底端开设有贯穿储料槽的出料口，所述送料轨道一端与储料槽的出料口相连，另一端临近所述高频加热机的感应圈；所述推料气缸与所述推料板相连并控制所述推料板沿所述出料口和送料轨道将所述储料槽内的毛胚料送入所述感应圈内；所述压料气缸与所述压料块相连并控制在所述感应圈内的毛胚料加热时抵压该毛胚料。这样，可以一次性的在储料槽内放置若干个毛胚料，通过推料板的动作，将储料槽内最底层的毛胚料输送出去，上一层的毛胚料在重力作用下向下移一层，实现持续送料，当储料槽少料时可以直接在储料槽内加料，加料时无需停机，而压料气缸用以稳定感应圈内的毛胚料，使其完成加热。

较佳地，本发明齿轮热冲压设备还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括控制所述加热系统动作的加热控制模块、控制所述输送系统和冲压模具动作的送件控制模块以及控制所述加热控制模块和送件控制模块之间的数据传输的中央处理模块。本发明齿轮热冲压设备通过智能控制系统协调控制加热系统、冲压模具和输送系统之间的操作以及相应的物料周转，实现齿轮的自动化生产，节省了大量人力和物料周转时间，可实现一个工人能操作多台冲床的生产，生产效率高。

具体地，所述加热控制模块包括第一传感器、红外线温度传感器和加热控制单元，所述第一传感器检测感应圈内有无毛胚料，所述红外线温度传感器监控感应圈中毛胚料的加热温度，所述加热控制单元控制所述加热系统将毛胚料加热至预定温度并控制所述送料机构将储料槽内的毛胚料输送至感应圈中；所述送件控制模块包括抓件检测单元和送件控制单元，所述抓件检测单元检测所述抓取机构的工作状态，所述送件控制单元控制输送系统将加热好的毛胚料输送至冲压模具后控制冲压模具冲压毛胚料，并控制输送系统将冲压好的齿轮输送至周转箱内。

更具体地，所述加热控制模块还包括储料传感器和报警控制单元，所述储料传感器检测所述储料槽的储料状态并依据预定的警戒储料值发出相应的少料信号和无料信号；所述报警控制单元依据所述少料信号控制报警装置发出预警信号，依据无料信号控制报警装置发出缺料信号并控制加热系统和输送系统停止工作。确保齿轮热冲压设备工作的稳定性和有效性。

为了实现上有目的，本发明还提供了一种齿轮热冲压方法，包括以下步骤：（1）提供待加工的毛胚料；（2）对毛胚料进行加热，加热温度为451-1300摄氏度；（3）将加热好的毛胚料输送至冲压模具内进行热冲压得到冲压好的齿轮。

较佳地，所述齿轮热冲压方法还包括以下步骤：（4）将冲压好的齿轮直接送入冷却介质中淬火。更具体地，所述冷却介质为盐水、水或油类，其中盐水浓度为10%。本发明齿轮热冲压方法利用热冲压工艺的特殊性，将冲压好的齿轮从冲压模具中直接送至冷却介质中淬火，无需在淬火前进行二次加热，使得齿轮在冲压完成的同时完成齿轮淬火工艺，有效节省了生产资源，提高生产效率且工序简单。

具体地，步骤（4）的具体步骤为，将冲压好的齿轮送入一周转箱内，再通过周转箱内的向下倾斜的滑槽送入冷却介质中淬火。无需专门的输送装置将齿轮输送至专门的淬火装置内淬火，提高生产效率且工序简单。

较佳地，所述齿轮热冲压方法还包括以下步骤：（6）将淬火后的齿轮进行震动研磨和防锈处理。

较佳地，步骤（2）中，使用高频感应的方式对毛胚料进行加热，加热快速且温度易于控制。

较佳地，步骤（3）中，所述冲压模具表面温度不高于380摄氏度。冲压模具表面温度不高于380摄氏度，解决了在热冲压过程中冲压模具的刀口受温度影响硬度不够的问题，使得本发明齿轮热冲压设备硬度高、齿轮加工精度高且效率高。

与现有技术相比，一方面，本发明通过齿轮热冲压的方法加工齿轮，使得材料加热后降低了硬度和抗剪力，实现精细齿轮冲压，提高了齿轮的使用寿命和精度，并减少了冲压机的吨位要求和冲压机床的修模工作量；另一方面，本发明齿轮热冲压设备在周转箱内开设向下倾斜的滑槽，在齿轮热冲压完成后直接将冲压好的齿轮通过滑槽导入淬火箱的冷却介质中进行淬火，无需专门的输送装置输送齿轮，且淬火时齿轮也无需二次加热，有效节省了生产资源，提高了生产效率，工序简单。

与现有技术相比，一方面，本发明通过齿轮热冲压的方法加工齿轮，使得材料加热后降低了硬度和抗剪力，实现精细齿轮冲压，提高了齿轮的使用寿命和精度，并减少了冲压机的吨位要求和冲压机床的修模工作量；另一方面，本发明齿轮热冲压方法将冲压材料加工至451-1300摄氏度，以900-1000摄氏度为宜，使得本发明可对锰、钢等熔点高的材料进行齿轮热冲压。

附图说明

图1是本发明齿轮热冲压设备的结构示意图。

图2是本发明齿轮热冲压设备中所述上冲压板的结构示意图。

图3是本发明齿轮热冲压设备中所述下冲压板的结构示意图。

图4是本发明齿轮热冲压设备中所述上冲压板的剖视图。

图5是本发明齿轮热冲压设备加工齿轮的加工示意图。

图6是本发明齿轮热冲压设备中智能控制系统的结构框图。

图7是本发明所述智能控制系统中加热控制模块的电气框图。

图8是本发明智能控制系统中所述加热控制模块的另一电气框图。

图9是本发明智能控制系统中所述送件控制模块的电气框图。

图10是本发明齿轮热冲压方法的流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图1-图9，本发明齿轮热冲压设备100包括用于通过热冲压的方法加工齿轮，其包括加热系统、冲压模具30、周转箱41、淬火箱42、输送系统20以及智能控制系统70，所述加热系统用于加热毛胚料；所述冲压模具30将加热好的毛胚料冲压成齿轮；所述周转箱41用于将热冲压好的齿轮导入淬火箱42；所述淬火箱42内用于对冲压好的齿轮淬火；所述输送系统20用于将加热好的毛胚料输送至冲压模具30内并将冲压好的齿轮输送至周转箱41内；所述智能控制系统70协调并控制齿轮热冲压设备100内各部分的工作。

参考图1，所述加热系统包括送料机构50和高频加热机10，所述送料机构50将储料槽51内的毛胚料输送至高频加热机10的感应圈11内，所述高频加热机10通过高频感应的方式加热毛胚料。

具体地，所述送料机构包括储料槽51、送料轨道52、推料板53、压料块（图中未示）、推料气缸（图中未示）和压料气缸（图中未示），所述储料槽51储存毛胚料，且所述储料槽51临近底部的位置开设有贯穿储料槽51的出料口（图中未示），所述送料轨道52一端与出料口相连，另一端临近感应圈11；所述推料气缸与所述推料板53相连并控制所述推料板53沿出料口和送料轨道52将所述储料槽51内的毛胚料推入所述感应圈11内；所述压料气缸与所述压料块相连并控制所述压料块在加热时抵压感应圈11内的毛胚料。本发明所述储料槽51内放置若干个毛胚料，通过推料板53的动作，可以将储料槽51内最底层的毛胚料输送出去，上一层的毛胚料在重力作用下向下移一层，当储料槽51少料时可以直接在储料槽51内加料，从而实现持续送料，加料时无需停机。其中，储料槽51可设计为深度大于等于400mm，存储量为100片毛胚料。当然，本发明也可以使用其他驱动方式驱动推料板53和压料块动作。

参考图1至图4，所述冲压模具30用于将加热好的毛胚料热冲压成齿轮，所述冲压模具30包括相互配合的上冲压板31和下冲压板32，以及控制所述上冲压板31和下冲压板32压合的冲压驱动部（图中未示），所述上冲压板31和下冲压板32内开设有与冷却水供应系统相连的冷却水管33。其中，所述冷却水管33盘旋穿过所述上冲压板31和下冲压板32。其中，本发明所述冲压模具30由热作模具钢制成，从而确保冲压模具的硬度、热稳定性、导热性能以及抗热疲劳性。

参考图1，所述周转箱41包括向下倾斜的滑槽并通过所述滑槽将冲压好的齿轮导入淬火箱42内，所述淬火箱42内盛放有冷却介质并用于对冲压好的齿轮进行淬火。

继续参考图1，所述输送系统20包括伺服电机21和用于抓取释放工件的抓取机构，所述伺服电机21控制所述抓取机构将加热好的毛胚料输送至冲压模具30内并将冲压好的齿轮输送至周转箱41内。较佳者，所述抓取机构包括第一抓取部23、第二抓取部24和控制所述第一抓取部23和第二抓取部24抓取或释放工件的抓取驱动部（图中未示），所述伺服电机21控制所述第一抓取部23和第二抓取部24同步移动，所述第一抓取部23将加热好的毛胚料输送至冲压模具30内的同时，所述第二抓取部24将冲压好的齿轮输送至周转箱41内。具体地，所述输送系统还包括安装在所述第一抓取部23前方的气咀25和控制所述气咀25吹气的电磁阀（图中未示）。

具体地，参考图1，所述高频加热机10的感应圈11、冲压模具30、周转箱41并行且等距离分布在同一直线上构成冲压工作线上，所述第一抓取部23和第二抓取部24并行安装在一固定架22上，所述伺服电机21与所述固定架22相连并通过所述固定架22控制所述第一抓取部23和第二抓取部24沿所述冲压工作线同步移动，所述第一抓取部23位于所述感应圈11处时，第二抓取部24位于所述冲压模具30处，第一抓取部23位于冲压模具30处时，第二抓取部24位于周转箱41处。其中，本发明的所述抓取驱动部可以由一个驱动气缸组成，也可以是由第一抓取部23和第二抓取部24自带的驱动气缸组成。

参考图6，所述智能控制系统70包括控制所述加热系统动作的加热控制模块71、控制所述输送系统20和冲压模具30动作的送件控制模块72以及控制协调所述加热控制模块71和送件控制模块72之间的数据传输的中央处理模块73。

较佳地，参考图7，所述加热控制模块71包括第一传感器BP1、红外线温度传感器BT和加热控制单元711，第一传感器BP1检测感应圈11内有无毛胚料，红外线温度传感器BT监控感应圈11内毛胚料的加热温度并在毛胚料到达预定温度时发出加热完成信号；加热控制单元711用于控制加热系统将毛胚料加热到预定温度，加热控制单元711还用于控制输送机构50将储料槽51内的毛胚料输送至空置的感应圈11内。当然，检测毛胚料是否达到预定温度，即可通过相应的温度传感器直接检测毛胚料的温度实现监控毛胚料温度的目的，也可以通过计时器、延时开关控制毛胚料的加热时间来间接的达到控制毛胚料温度的目的。

具体地，参考图7，所述加热控制模块还包括送料限位开关SQ1、压料限位开关SQ2，第一传感器BP1在毛胚料到达感应圈11后发出压料信号，在毛胚料离开感应圈11后发出送料信号；红外线温度传感器BT在毛胚料到达预定温度时发出加热完成信号；推料限位开关SQ1在所述推料板53到达送料轨道52末端时控制所述第一接触器线圈KM1断开，第一接触器开关KM1控制推料气缸复位；压料限位开关SQ2在所述压料气缸动作后控制所述高频加热机10开始加热；所述加热控制单元711具体工作步骤为：依据所述送料信号控制第一接触器线圈KM1导通，第一接触器开关KM1控制所述推料气缸动作；加热控制单元711依据所述压料信号控制第一接触器线圈KM2导通，第二接触器开关KM2控制所述压料气缸动作；加热控制单元711依据所述加热完成信号控制所述第二接触器线圈KM2断开的同时控制所述高频加热机10停止加热，第二接触器开关KM2控制所述压料气缸复位。

更具体地，参考图8，所述加热控制模块71还包括储料传感器BP2和报警控制单元712，所述储料传感器BP2检测所述储料槽51的储料状态并依据预定的警戒储料值发出相应的少料信号和无料信号；所述报警控制单元712依据所述少料信号控制报警装置713发出预警信号，依据无料信号控制报警装置713发出缺料信号并控制送料机构50、高频加热机10和输送系统20停止工作。

较佳地，参考图9，所述送件控制模块72包括第三传感器BP3和送件控制单元721，第三传感器BP3检测所述抓取机构的工作状态，并在所述抓取机构抓取工件后发出工件抓取信号，在所述抓取机构释放工件后发出工件释放信号；送件控制单元721控制输送系统20将加热好的毛胚料输送至冲压模具30处后控制冲压模具30冲压毛胚料，并控制输送系统20将冲压好的齿轮输送至周转箱41内。在本实施例中，送件控制单元721依据所述加热完成信号通过所述伺服电机控制所述抓取机构移动至加热系统处并抓取工件；送件控制单元721在抓取机构位于加热系统处时，依据所述工件抓取信号通过所述伺服电机21控制所述抓取机构移动至冲压模具30处并释放工件，送件控制单元721在抓取机构位于所述冲压模具30处时，依据所述工件释放信号控制冲压模具30完成冲压动作，并在冲压后通过所述伺服电机21控制所述抓取机构移动至冲压模具30处并抓取工件；送件控制单元721在抓取机构位于所述冲压模具30处时，依据所述工件抓取信号通过所述伺服电机21控制所述抓取机构30移动至周转箱41处并释放工件。当然，伺服电机21带动抓取机构移动时，其移动距离即可由伺服电机21本身通过预先设定好的数值控制，也可由专门的位移传感器或限位开关来控制。

具体地，参考图9，所述送件控制模块72还包括第一限位开关SQ3、第二限位开关SQ4、第三限位开关SQ5和送件控制单元721，第一限位开关SQ3在所述第一抓取部23到达感应圈11上方时通过所述抓取驱动部控制所述第一抓取部23和第二抓取部24抓取工件；第二限位开关SQ4在所述第一抓取部23到达冲压模具30上方时通过所述抓取驱动部控制所述第一抓取部23和第二抓取部24释放工件；第三限位开关SQ5在所述第一抓取部23到达起始位置时控制所述冲压模具30做冲压动作；第三传感器BP3用于检测所述第一抓取部23和第二抓取部24是否抓取相应工件并在所述第一抓取部23和第二抓取部24抓取工件后发出工件抓取信号，在所述第一抓取部23和第二抓取部24释放工件后发出工件释放信号；送件控制单元721依据所述加热完成信号对伺服电机21发出取件命令信号，所述伺服电机21依据所述取件命令信号控制第一抓取部23移动至感应圈11处，控制第二抓取部24移动至冲压模具30处；所述伺服电机21依据所述工件抓取信号对伺服电机21发出送件命令信号，所述伺服电机21依据所述送件命令信号控制所述第一抓取部23移动至冲压模具30处，控制第二抓取部24移动至周转箱41处；所述伺服电机21依据所述工件释放信号对伺服电机21发出复位命令，所述伺服电机21依据所述复位命令控制第一抓取部23和第二抓取部24移动至起始位置。

具体地，参考图9，所述送件控制模块72还包括位移传感器BL，所述位移传感器BL感应所述气咀25与冲压模具30之间的距离，所述送件控制单元721在所述气咀25经过所述冲压模具30时控制所述电磁阀YV打开，所述电磁阀YV控制所述气咀25吹气。

参考图10，本发明齿轮热冲压方法包括以下步骤：（81）提供待加工的毛胚料；（82）对毛胚料进行加热，加热温度为451-1300摄氏度，以900-1000摄氏度为宜，其中上述加热使用高频感应的方式，使得加热快速易于控制；（83）将加热好的毛胚料输送至冲压模具内进行热冲压得到冲压好的齿轮，其中所述冲压模具表面温度不高于380摄氏度；（84）将冲压好的齿轮直接送入冷却介质中淬火，具体地，先将冲压好的齿轮送入一周转箱内，再通过周转箱内的向下倾斜的滑槽送入冷却介质中淬火。其中，所述冷却介质为盐水、水或油类，其中盐水浓度为10%。

具体地，所述齿轮热冲压方法还包括以下步骤：（85）将淬火后的齿轮进行震动研磨和防锈处理。

参考图1-图9，详细描述使用本发明齿轮热冲压设备100加工齿轮的方法，包括以下步骤：

（1）将毛胚料61放入储料槽51内，按下开始工作按钮，第一接触器线圈KM1导通，第一接触器开关KM1控制所述推料气缸动作，所述推料气缸带动推料板53将储料槽51内的毛胚料61沿送料轨道52推入感应圈11内，推料限位开关SQ1动作并通过加热控制单元711控制所述第一接触器线圈KM1断开、第二接触器线圈KM2导通，第一接触器开关KM1控制推料气缸复位，推料气缸带动推料板53复位，同时第二接触器开关KM2控制压料气缸动作，压料气缸带动压料块向下压住感应圈11内的毛胚料61；压料限位开关SQ2动作并通过加热控制单元711控制高频加热机10开始加热，加热4-6S后，毛胚料61的温度达到设定值900摄氏度左右（当然本领域技术人员可按材料不同选择不同的加热温度，可调范围为451-1300℃），红外线温度传感器BT发出加热完成信号，加热控制单元711依据所述加热完成信号控制高频加热机10停止加热、第二接触器线圈KM2断开，第二接触器开关KM2控制压料气缸复位，压料气缸带动压料块复位。

（2）加热控制单元711通过中央处理模块73将加热完成信号输送至送件控制单元721，送件控制单元721依据所述加热完成信号对伺服电机21发出取件命令信号，所述伺服电机21依据所述取件命令信号控制第一抓取部23移动至感应圈11处、第二抓取部24移动至冲压模具30处；第一限位开关SQ3动作并通过送件控制单元721控制抓取驱动部动作，所述抓取驱动部控制所述第一抓取部23抓取加热好的毛胚料61、第二抓取部24抓取冲压好的齿轮62和废料63。此时，第一传感器BP1检测到毛胚料61离开感应圈11并发出送料信号，加热控制单元711依据所述送料信号控制所述第一接触器线圈KM1导通，第一接触器开关KM1控制推料气缸动作；与此同时，第三传感器BP3检测到抓取机构抓取工件并发出工件抓取信号。

（3）送件控制单元721依据工件抓取信号对伺服电机21发出送件命令信号，所述伺服电机21依据所述送件命令信号控制所述第一抓取部23移动至冲压模具30处、控制第二抓取部24移动至周转箱41处；第二限位开关SQ4动作并通过送件控制单元721控制抓取驱动部动作，所述抓取驱动部控制所述第一抓取部23将加热好的毛胚料61放入释放至冲压模具30内、第二抓取部24将冲压好的齿轮62和废料63释放至放入周转箱41内；第三传感器BP3发出工件释放信号，所述伺服电机21依据所述工件释放信号对伺服电机21发出复位命令，所述伺服电机21依据所述复位命令控制第一抓取部23和第二抓取部24移动至起始位置。其中，当气咀25移动到冲压模具30上方时，位移传感器BL发出到位信号，送件控制单元721依据所述到位信号控制电磁阀YV导通，电磁阀YV控制气咀25向冲压模具30吹气，清洁冲压模具30。

（4）第三限位开关SQ5动作并通过送件控制单元721控制所述冲压驱动部做冲压动作，即所述冲压驱动部控制所述上冲压板31下冲并与下冲压板32压合，加热好的毛胚料61被冲压成齿轮62，冲压驱动部控制所述上冲压板31复位，上冲压板31与下冲压板32分离，从而完成齿轮的热冲压工序。在冲压模具30工作过程中，冷却水管33中的冷却水会持续流动，使得冲压模具30的表面温度不超过380度，该温度可由冷却水的流速控制。

（5）当冲压好的齿轮62和废料63位于周转箱41内时，齿轮表面的温度可保持在800-850摄氏度左右，此时齿轮62和废料63会沿周转箱41内滑槽滑入淬火箱42内完成淬火工作，从而得到淬火后的齿轮64。

其中，本发明齿轮热冲压设备100的上方还安装有抽风机（图中未示），用于将加热时产生的烟雾和淬火工序产生的烟雾抽离车间；为了达到生产规模，即可对每台齿轮热冲压设备100配置冷却水泵（图中未示），也可以统一由冷却水塔供给。

综上，使用本发明齿轮热冲压设备100通过热冲压的方式加工齿轮时，一方面，本发明通过高频加热机10使用高频感应加热的方式加热毛胚料，使得毛胚料的温度可在4-6S左右达到预定温度（451-1300摄氏度），不但加热温度高，而且效率高易于控制；另一方面，本发明在冲压过程时，确保冷却水管30内的冷却水持续循环，使得冲压模具30的表面温度不高于380摄氏度，解决了在热冲压过程中冲压模具30的刀口受温度影响硬度不够的问题，使得冲压模具30寿命长硬度高、齿轮加工精度高且效率高；再一方面，本发明齿轮热冲压设备100通过同步的第一抓取部23和第二抓取部24将加热好的毛胚料和冲压好的齿轮同时输送至冲压模具30和周转箱41中，工作效率高，便于控制，且本发明在周转箱41内开设向下倾斜的滑槽，使得齿轮在热冲压完成后可直接导入冷却介质中淬火，无需专门的输送装置输送齿轮，也无需二次加热，有效节省了生产资源，提高了生产效率，工序简单；又一方面，本发明通过智能控制系统70协调控制加热系统、冲压模具30和输送系统20之间的操作以及相应的物料周转，实现齿轮的自动化生产，节省了大量人力和物料周转时间，可实现一个工人能操作多台冲床的生产，生产效率高。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (14)

1.一种齿轮热冲压设备，用于将毛胚料通过热冲压工艺加工成齿轮，其特征在于：包括：

加热系统，用于加热毛胚料；

冲压模具，将加热好的毛胚料冲压成齿轮；

周转箱，包括向下倾斜的滑槽并通过所述滑槽将热冲压好的齿轮导入淬火箱，所述淬火箱内盛放有冷却介质并用于对冲压好的齿轮淬火；

输送系统，包括伺服电机和用于抓取释放工件的抓取机构，所述伺服电机控制所述抓取机构将加热好的毛胚料输送至冲压模具内并将冲压好的齿轮输送至周转箱内。

2.如权利要求1所述的齿轮热冲压设备，其特征在于：所述冲压模具包括上冲压板、下冲压板和冲压驱动部，所述冲压驱动部控制所述上冲压板和下冲压板压合以将毛胚料冲压成齿轮，所述上冲压板和下冲压板内开设有与冷却水供应系统相连的冷却水管。

3.如权利要求1所述的齿轮热冲压设备，其特征在于：所述抓取机构包括第一抓取部、第二抓取部和控制所述第一抓取部和第二抓取部抓取或释放工件的抓取驱动部，所述伺服电机控制所述第一抓取部和第二抓取部同步移动，所述第一抓取部将加热好的毛胚料输送至冲压模具内的同时，所述第二抓取部将冲压好的齿轮输送至周转箱内。

4.如权利要求3所述的齿轮热冲压设备，其特征在于：所述输送系统还包括安装在所述第一抓取部前方的气咀和控制所述气咀吹气的电磁阀，所述电磁阀在所述气咀位于所述冲压模具上方时打开。

5.如权利要求1所述的齿轮热冲压设备，其特征在于：所述加热系统包括高频加热机和送料机构，所述送料机构将储料槽内的毛胚料输送至高频加热机的感应圈内，所述高频加热机通过高频感应的方式加热毛胚料。

6.如权利要求5所述的齿轮热冲压设备，其特征在于：所述送料机构包括储料槽、送料轨道、推料板、压料块、推料气缸和压料气缸，所述储料槽储存毛胚料且所述储料槽的侧壁底端开设有贯穿储料槽的出料口，所述送料轨道一端与所述出料口相连，另一端临近所述感应圈；所述推料气缸控制所述推料板将所述储料槽内的毛胚料沿所述出料口和送料轨道送入所述感应圈内；所述压料气缸控制所述压料块在所述感应圈内的毛胚料加热时抵压该毛胚料。

7.如权利要求5所述的齿轮热冲压设备，其特征在于：所述齿轮热冲压设备还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括：

加热控制模块，包括第一传感器、红外线温度传感器和加热控制单元，所述第一传感器检测感应圈内有无毛胚料，所述红外线温度传感器监控感应圈中毛胚料的加热温度，所述加热控制单元控制所述加热系统将毛胚料加热至预定温度并控制所述送料机构将储料槽内的毛胚料输送至感应圈中；

送件控制模块，包括抓件检测单元和送件控制单元，所述抓件检测单元检测所述抓取机构的工作状态，所述送件控制单元控制输送系统将加热好的毛胚料输送至冲压模具后控制冲压模具冲压毛胚料，并控制输送系统将冲压好的齿轮输送至周转箱内；

中央处理模块，控制所述加热控制模块和送件控制模块之间的数据传输。

8.如权利要求7所述的齿轮热冲压设备，其特征在于：所述加热控制模块还包括储料传感器和报警控制单元，所述储料传感器检测储料槽内的储料状态并依据预定的警戒储料值发出相应的少料信号和无料信号；所述报警控制单元依据所述少料信号控制报警装置发出预警信号，依据无料信号控制报警装置发出缺料信号并控制加热系统和输送系统停止工作。

9.一种齿轮热冲压方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）提供待加工的毛胚料；

（2）对毛胚料进行加热，加热温度为451-1300摄氏度；

（3）将加热好的毛胚料输送至冲压模具内进行热冲压得到冲压好的齿轮；

（4）将冲压好的齿轮直接送入冷却介质中淬火。

10.如权利要求9所述的齿轮热冲压方法，其特征在于：步骤（4）的具体步骤为，将冲压好的齿轮送入一周转箱内，再通过周转箱内向下倾斜的滑槽将冲压好的齿轮送入冷却介质中淬火。

11.如权利要求9所述的齿轮热冲压方法，其特征在于：所述冷却介质为盐水、水或油类，盐水浓度为10%。

12.如权利要求9所述的齿轮热冲压方法，其特征在于：还包括以下步骤：

（5）将淬火后的齿轮进行震动研磨和防锈处理。

13.如权利要求9所述的齿轮热冲压方法，其特征在于：步骤（2）中，使用高频感应的方式对毛胚料进行加热。

14.如权利要求9所述的齿轮热冲压方法，其特征在于：步骤（3）中，所述冲压模具表面温度不高于380摄氏度。

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