CN104588552B - 一种花键毂齿形成型装置及成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种花键毂齿形成型装置及成型工艺，属于机械技术领域，它解决了现有技术中花键毂齿形加工效率低的问题。本花键毂齿形成型装置，包括用于放置工件的凸模和与凸模轴向相对运动的凹模，凸模形状与工件内壁形状相匹配，凹模上具有可挤压于工件外壁的凸起部，所述的凸模为四个，包括对工件外花键齿底进行预成型的模具、对工件外花键齿顶进行预成型的成型模具、对工件外花键两齿侧进行预压的成型模具、对工件进行终定型的整形模具。本花键毂齿形成型装置通过多套模具分别对花键进行齿底、齿顶、齿侧成型及终整形，保证了工件挤压成型后其尺寸精度符合要求，极大的提高了产品的加工效率，节约了加工成本。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种汽车零部件加工模具，特别是一种花键毂的齿形成型工艺。
背景技术
自动变速箱是汽车上的关键部件，而变速箱离合器中的花键毂是变速箱上的关键零件。一般汽车自动变速箱离合器花键毂形状如圆柱带底面，圆柱面上设有齿形。
普通模具冲压加工方法虽然可以同时冲压完成所有齿形，加工简单成本低廉。美国专利文件US5447048中公开了一种齿形冲压模具和方法，将工件放在一个带齿形的凸模上，由装在斜楔上的带齿形的的凹模向中心运动。但在冲压过程中材料受力后流动造成各处变薄率不同，工件厚度不均会造成齿顶圆度不符合尺寸要求，还极易产生破裂。采用齿形凸模冲压制的齿形特别是齿顶和齿根圆角无法满足大多数产品尺寸要求，因而这种方法只能应用在极少数齿形尺寸要求很低的花键毂齿形加工上。
当前汽车自动变速箱离合器花键毂齿形的通用成形方法是在专用滚压机上滚压成形。比如US5515955，US6959576中公开的滚压加工方法，将毛坯件放在专用设备的可旋转并带齿形的主轴上，由两侧的滚压轮逐个滚压单个齿形，然后主轴旋转做周向分度，在滚压下一个齿。可见该方法是单齿逐个加工，所有各齿形需顺序依次加工，因此单件加工时间长，效率低。并且该方法必须采用滚压专机加工，加工设备昂贵，加工成本高。由于专用滚压设备价格昂贵，并只能单齿成形加工，使得此类花键毂产品加工成本很高，生产效率很低。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种加工精度高，效率高的花键毂齿形成型装置。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种花键毂齿形成型装置，其特征在于，包括用于放置工件的凸模和与凸模轴向相对运动的凹模，所述的凸模形状与工件内壁形状相匹配，所述的凹模上具有可挤压于工件外壁的凸起部，所述的凹模为四个，包括对外花键小径进行预成型的外花键小径成型模具、对工件外花键大径进行预压的外花键大径成型模具、对工件齿形斜边进行预压的外花键小径及侧壁成型模具、对工件进行终定型的整形模具。
在上述的花键毂齿形成型装置中，所述的外花键小径成型模具包括第一环形支架和沿第一环形支架周向均匀设置的若干个第一滚压组件，所述的第一滚压组件数量与待加工齿形数量相同，所述的第一滚压组件包括滚压轴承和设置于滚压轴承中心的滚轴，所述的滚压轴承外侧设有预成型滚轮。
在上述的花键毂齿形成型装置中，所述的第一环形支架通过若干个可拆卸连接的第一支架单元组合而成，所述的第一支架单元内分别设置有上述第一滚压组件。
在上述的花键毂齿形成型装置中，所述的外花键大径成型模具包括第二环形支架和沿第二环形支架周向均匀设置的若干个第二滚压组件，所述的第二滚压组件数量与待加工齿形数量相同，所述的第二滚压组件包括滚压轴承和设置于滚压轴承中心的滚轴，所述的滚压轴承外侧设有可压紧于工件外花键大径的外花键大径滚压轮，所述的外花键大径滚压轮外端面设有凸起的外花键大径逃逸槽滚压部。
在上述的花键毂齿形成型装置中，所述的第一环形支架通过若干个可拆卸连接的第二支架单元组合而成，所述的第二支架单元内分别设置有上述第二滚压组件。
在上述的花键毂齿形成型装置中，所述的外花键小径及侧壁成型模具包括第三环形支架和沿第三环形支架周向均匀设置的若干个第三滚压组件，所述的第三滚压组件数量与待加工齿形数量相同，所述的第三滚压组件包括滚压轴承和设置于滚压轴承中心的滚轴，所述的滚压轴承外侧设有可压紧于工件外花键小径及侧壁的外花键小径及侧壁滚压轮，所述的外花键小径及侧壁滚压轮外端面设有两个凸起的可压紧于斜边底部的斜边逃逸槽滚压部。
在上述的花键毂齿形成型装置中，所述的第三环形支架通过若干个可拆卸连接的第三支架单元组合而成，所述的第三支架单元内分别设置有上述第三滚压组件。
在上述的花键毂齿形成型装置中，所述的整形模具包括呈环形的整形模架，所述的整形模架内侧壁形状与工件外形相匹配，所述的整形模架压入工件一端的内侧壁还设有呈扩口的导向面。
在外花键大径和外花键小径及侧壁交接处开设逃逸槽，可方便产品定型时压紧后多余的材料向逃逸槽内挤压，可防止整形模具进行终定型时毛坯件材料受挤压后模具闷死甚至胀裂，同时产品壁厚不均，影响产品精度的问题。
本发明的另一目的在于提供一种上述花键毂的齿形成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a、外花键小径成型:将毛坯件套设于凸模上，外花键小径成型模具相对凸模向下运动，使得外花键小径成型模具的预成型滚轮沿工件表面滚动并压紧于工件，使得工件外花键大径的齿形预成型，压紧一定时间后外花键小径成型模具脱离工件；
b、外花键大径成型：将外花键大径成型模具相对凸模向下压紧，使得外花键大径成型模具的外花键大径滚压轮沿工件的外花键大径滚动并压紧工件，外花键大径滚压轮对外花键外径进行滚压成型，同时外花键大径逃逸槽滚压部在每个外花键大径的中部滚压形成一道外花键大径逃逸槽，完成外花键大径成型和外花键逃逸槽压制后外花键大径成型模具脱离工件；
c、外花键小径及侧壁成型：将外花键小径及侧壁成型模具相对凸模向下压紧，使得外花键小径及侧壁滚压轮沿工件齿形的斜边底部滚压，对外花键小径及侧壁进行成型，同时在两个斜边逃逸槽滚压部的滚压作用下形成斜边逃逸槽，完成外花键小径及侧壁的成型，以及斜边逃逸槽的压制后外花键小径及侧壁成型模具脱离工件；
d、终定型：将整形模具相对凸模向下压紧，在整形模架导向面的导向作用下整形模架挤压于工件外侧，在整形模架的挤压作用下多余的材料进入逃逸槽，压紧一定时间后完成工件的整形后整形模具脱离工件，完成工件的终定型后将工件脱离凸模，完成加工。
在上述的花键毂的齿形成型工艺中，所述的步骤a、步骤b和步骤c顺序可互换。
步骤a、步骤b和步骤c的作用分别是压制外花键小径、外花键大径及逃逸槽、斜边及齿底逃逸槽，其目的在于产品进行终定型工序时材料受挤压时可向逃逸槽处逃逸，以使得最终整形后的产品壁厚一致，产品精度达到要求，因此步骤a步骤b和步骤c顺序互换不会影响产品终定型时的加工精度。
与现有技术相比，本花键毂齿形成型装置通过多套模具分别对花键毂进行齿底挤压成型、齿顶挤压成型、齿侧挤压成型及终定型，保证了工件挤压成型后其尺寸精度符合要求，极大的提高了产品的加工效率，节约了加工成本。
附图说明
图1是本花键毂齿形成型装置中外花键小径成型模具的剖视结构示意图；
图2是本花键毂齿形成型装置中外花键小径成型模具的立体结构示意图；
图3是本花键毂齿形成型装置中外花键大径成型模具的剖视结构示意图；
图4是本花键毂齿形成型装置中外花键大径成型模具的立体结构示意图；
图5是本花键毂齿形成型装置中外花键小径及侧壁成型模具的剖视结构示意图；
图6是本花键毂齿形成型装置中外花键小径及侧壁成型模具的立体结构示意图；
图7是本花键毂齿形成型装置中整形模具的剖视结构示意图。
图中，1、第一环形支架；11、第一滚压组件；12、预成型滚轮；2、第二环形支架；21、第二滚压组件；22、外花键大径滚压轮；23、外花键大径逃逸槽滚压部；3、第三环形支架；31、第三滚压组件；32、外花键小径及侧壁滚压轮；33、斜边逃逸槽滚压部；4、整形模架；41、导向面；5、凸模；6、工件。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本花键毂齿形成型装置用于加工花键毂中外毂的齿形，包括用于放置工件6的凸模5和与凸模5轴向相对运动的凹模，所述的凸模5形状与工件6内壁形状相匹配，所述的凹模上具有可挤压于工件6外壁的凸起部，所述的凹模为四个，包括对工件6的外花键小径进行预成型的外花键小径成型模具、对工件6外花键大径进行预压的外花键大径成型模具、对工件6外花键小径及侧壁进行预压的外花键小径及侧壁成型模具、对工件6进行终定型的整形模具。由于花键毂为外毂，其花键作用面为内壁，对于外端面尺寸要求不高，因此在外花键大径和外花键小径及侧壁交接处开设逃逸槽，可方便产品定型时压紧后多余的材料向逃逸槽内挤压，由于整形模具与外花键尺寸一致，整形过程中如多余材料无处可去，将会导致模具闷死，甚至涨裂，使加工无法进行。
如图1和图2所示，外花键小径成型模具包括第一环形支架1和沿第一环形支架1周向均匀设置的若干个第一滚压组件11，所述的第一滚压组件11数量与待加工齿形数量相同，所述的第一滚压组件11包括滚压轴承和设置于滚压轴承中心的滚轴，所述的滚压轴承外侧设有预成型滚轮12。所述的第一环形支架1通过若干个可拆卸连接的第一支架单元组合而成，所述的第一支架单元内分别设置有上述第一滚压组件11。
如图3和图4所示，外花键大径成型模具包括第二环形支架2和沿第二环形支架2周向均匀设置的若干个第二滚压组件21，所述的第二滚压组件21数量与待加工齿形数量相同，所述的第二滚压组件21包括滚压轴承和设置于滚压轴承中心的滚轴，所述的滚压轴承外侧设有可压紧于工件6外花键大径的外花键大径滚压轮22，所述的外花键大径滚压轮22外端面设有凸起的外花键大径逃逸槽滚压部23。所述的第一环形支架1通过若干个可拆卸连接的第二支架单元组合而成，所述的第二支架单元内分别设置有上述第二滚压组件21。
如图5和图6所示，外花键小径及侧壁成型模具包括第三环形支架3和沿第三环形支架3周向均匀设置的若干个第三滚压组件31，所述的第三滚压组件31数量与待加工齿形数量相同，所述的第三滚压组件31包括滚压轴承和设置于滚压轴承中心的滚轴，所述的滚压轴承外侧设有可压紧于工件6外花键小径及侧壁的外花键小径及侧壁滚压轮32，所述的外花键小径及侧壁滚压轮32外端面设有两个凸起的可压紧于斜边底部的斜边逃逸槽滚压部33。所述的第三环形支架3通过若干个可拆卸连接的第三支架单元组合而成，所述的第三支架单元内分别设置有上述第三滚压组件31。
如图7所示，整形模具包括呈环形的整形模架4，所述的整形模架4内侧壁形状与工件6外形相匹配，所述的整形模架4压入工件6一端的内侧壁还设有呈扩口的导向面41。
本花键毂的齿形成型装置的工作过程按照如下步骤进行：
a、外花键小径成型:将毛坯件套设于凸模5上，外花键小径成型模具相对凸模5向下运动，使得外花键小径成型模具的预成型滚轮12沿工件6表面滚动并压紧于工件6，使得工件6外花键小径预成型，压紧一定时间后外花键小径成型模具脱离工件6；
b、外花键大径成型：将外花键大径成型模具相对凸模5向下压紧，使得外花键大径成型模具的外花键大径滚压轮22沿工件6的外花键大径滚动并压紧工件6，外花键大径滚压轮22对外花键大径进行滚压成型，同时外花键大径逃逸槽滚压部23在每个外花键大径的中部滚压形成一道外花键大径逃逸槽，完成外花键大径成型和外花键逃逸槽压制后外花键大径成型模具脱离工件6；
c、外花键小径及侧壁成型：将外花键小径及侧壁成型模具相对凸模5向下压紧，使得外花键小径及侧壁滚压轮32沿工件6齿形的斜边底部滚压，对外花键小径及侧壁进行成型，同时在两个斜边逃逸槽滚压部33的滚压作用下形成斜边逃逸槽，完成外花键小径及侧壁的成型，以及斜边逃逸槽的压制后外花键小径及侧壁成型模具脱离工件6；
d、终定型：将整形模具相对凸模5向下压紧，在整形模架4导向面41的导向作用下整形模架4挤压于工件6外侧，在整形模架4的挤压作用下多余的材料进入逃逸槽，压紧一定时间后完成工件6的整形后整形模具脱离工件6，完成工件6的终定型后将工件6脱离凸模5，完成加工。
上述成型工艺中，步骤a、步骤b和步骤c均为对外花键小径、大径、侧边进行预成型，步骤b和步骤c的作用分别是压制外花键大径逃逸槽和斜边逃逸槽，其目的在于产品进行终定型工序时材料受挤压时可向逃逸槽处逃逸，以防止材料无处逃逸导致模具闷死，甚至涨裂，同时保证最终整形后的产品壁厚一致，产品精度达到要求，因此步骤a、步骤b和步骤c顺序可互换，互换后不会影响产品终定型时的加工精度。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种花键毂齿形成型装置，其特征在于，包括用于放置工件的凸模和与凸模轴向相对运动的凹模，所述的凸模形状与工件内壁形状相匹配，所述的凹模上具有可挤压于工件外壁的凸起部，所述的凹模为四个，包括对外花键小径进行预成型的外花键小径成型模具、对工件外花键大径进行预压的外花键大径成型模具、对工件齿形斜边进行预压的外花键小径及侧壁成型模具、对工件进行终定型的整形模具，所述的外花键小径成型模具包括第一环形支架和沿第一环形支架周向均匀设置的若干个第一滚压组件，所述的第一滚压组件数量与待加工齿形数量相同，所述的第一滚压组件包括滚压轴承和设置于滚压轴承中心的滚轴，所述的滚压轴承外侧设有预成型滚轮。
2.根据权利要求1所述的花键毂齿形成型装置，其特征在于，所述的第一环形支架通过若干个可拆卸连接的第一支架单元组合而成，所述的第一支架单元内分别设置有上述第一滚压组件。
3.根据权利要求1所述的花键毂齿形成型装置，其特征在于，所述的外花键大径成型模具包括第二环形支架和沿第二环形支架周向均匀设置的若干个第二滚压组件，所述的第二滚压组件数量与待加工齿形数量相同，所述的第二滚压组件包括滚压轴承和设置于滚压轴承中心的滚轴，所述的滚压轴承外侧设有可压紧于工件外花键大径的外花键大径滚压轮，所述的外花键大径滚压轮外端面设有凸起的外花键大径逃逸槽滚压部。
4.根据权利要求3所述的花键毂齿形成型装置，其特征在于，所述的第一环形支架通过若干个可拆卸连接的第二支架单元组合而成，所述的第二支架单元内分别设置有上述第二滚压组件。
5.根据权利要求1所述的花键毂齿形成型装置，其特征在于，所述的外花键小径及侧壁成型模具包括第三环形支架和沿第三环形支架周向均匀设置的若干个第三滚压组件，所述的第三滚压组件数量与待加工齿形数量相同，所述的第三滚压组件包括滚压轴承和设置于滚压轴承中心的滚轴，所述的滚压轴承外侧设有可压紧于工件外花键小径及侧壁的外花键小径及侧壁滚压轮，所述的外花键小径及侧壁滚压轮外端面设有两个凸起的可压紧于斜边底部的斜边逃逸槽滚压部。
6.根据权利要求5所述的花键毂齿形成型装置，其特征在于，所述的第三环形支架通过若干个可拆卸连接的第三支架单元组合而成，所述的第三支架单元内分别设置有上述第三滚压组件。
7.根据权利要求1所述的花键毂齿形成型装置，其特征在于，所述的整形模具包括呈环形的整形模架，所述的整形模架内侧壁形状与工件外形相匹配，所述的整形模架压入工件一端的内侧壁还设有呈扩口的导向面。
8.如权利要求1-7中任意一项权利要求所述的花键毂的齿形成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a、外花键小径成型:将毛坯件套设于凸模上，外花键小径成型模具相对凸模向下运动，使得外花键小径成型模具的预成型滚轮沿工件表面滚动并压紧于工件，使得工件外花键小径预成型，压紧一定时间后外花键小径成型模具脱离工件；
b、外花键大径成型：将外花键大径成型模具相对凸模向下运动，使得外花键大径成型模具的外花键大径滚压轮沿工件的外花键大径滚动并压紧工件，外花键大径滚压轮对外花键大径进行滚压成型，同时外花键大径逃逸槽滚压部在每个外花键大径的中部滚压形成一道外花键大径逃逸槽，完成外花键大径成型和外花键逃逸槽压制后外花键大径成型模具脱离工件；
c、外花键小径及侧壁成型：将外花键小径及侧壁成型模具相对凸模向下压紧，使得外花键小径及侧壁滚压轮沿工件齿形的斜边底部滚压，对外花键小径及侧壁进行成型，同时在两个斜边逃逸槽滚压部的滚压作用下形成斜边逃逸槽，完成外花键小径及侧壁的成型，以及斜边逃逸槽的压制后外花键小径及侧壁成型模具脱离工件；
d、终定型：将整形模具相对凸模向下运动并压紧，在整形模架导向面的导向作用下整形模架挤压于工件外侧，在整形模架的挤压作用下多余的材料进入逃逸槽，防止因凸凹模间隙设置与预成型零件壁厚存在偏差而导致模具胀死，压紧一定时间后完成工件的整形后整形模具脱离工件，完成工件的终定型后将工件脱离凸模，完成加工。
9.根据权利要求8所述的花键毂齿形成型工艺，其特征在于，所述的步骤a步骤b和步骤c顺序可互换。
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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