CN105414443B - 一种活齿中心轮成形装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

一种活齿中心轮成形装置及成形方法，支撑腿、支撑腿垫板、地脚螺栓、连接方管、导轨支撑板、平行导轨A、平行导轨B、导轨支撑杆、连接杆、滑块垫板、水平滑块、液压缸挡板、空气锤、下模基座、下模支撑板、下模、活齿中心轮、空气锤锤头、上模、上模支撑板和上模基座等部件。成形方法按以下步骤实现：(1)准备工作(2)成形过程(3)脱模过程。本发明不必要切除更多材料，只需最后对曲线形状精确修正时切去少量材料，最大程度节约了材料与能源，符合节能减排绿色加工思想；近净成形，只做少量修形，极大减小了机加工量，提高了加工效率，缩短加工时间；相比于传统的切削加工成形，近净成形一次成形使得中心轮结构更完整，从而结构强度更高。

Description

一种活齿中心轮成形装置及成形方法

技术领域 本发明涉及齿轮内齿成形设备及方法。

背景技术 活齿作为一种新型的传动形式，应用于减速器制造，与传统的齿轮传动形式相比，活齿传动具有传动比范围广，结构紧凑，承载能力强，传动效率高等优点。新颖的传动方式决定了活齿传动结构的相对复杂，特别是活齿中心轮的制造。中心轮的齿形曲线是摆动活齿按一定运动规律运动的包络曲线,其曲线形状复杂多变，如何加工中心轮齿形是开发和推广活齿传动的关键问题之一。目前中心轮的制造主要有两种方式：传统的切削加工方法和数控机床加工。它们的不足之处是：传统的切削加工是在插齿机或滚齿机上加装附加装置或设计专用机床，但需要调整机床系统运动链，附加装置通用性不强，专用机床,设计、制造周期长、成本高、柔性差。数控机床加工有所改善，但需要同时得到活齿与中心论内齿圈的啮合线方程,并编程计算出摆动活齿传动中活齿与中心轮的啮合点的坐标。并且以上两种方式都是采用对完整坯料切削去料成形的加工方法，造成不必要的浪费。

发明内容 本发明的目的是提供一种采用锻压方式替代切削加工，利用升降平移机构实现中心轮与下模相分离，既能有效地节约材料，又能实现中心轮快速、高效的加工制造的活齿中心轮成形装置及成形方法。

本发明主要包括：支撑腿、支撑腿垫板、地脚螺栓、方管、导轨支撑板、平行导轨A、平行导轨B、导轨支撑杆、限位机构、限位机构、分模件支撑板、分模件、底座、分模件主体、液压座A、液压缸A、水平方管A、垂直支撑方管、水平方管B、加固方管、升降导轨、竖直滑块、垂直平板、水平支撑板A、套筒支撑架、液压座B、液压缸B、液压座C、成型套筒支撑板、成形套筒、滑块垫板、水平滑块、固定块、液压缸挡板、空气锤、下模基座、下模支撑板、下模、活齿中心轮、空气锤锤头、上模、上模支撑板和上模基座。

其中，四根支撑腿为方管，在支撑腿的下端固定连接支撑腿垫板，支撑腿垫板为方形平板，在支撑板垫板上设有螺纹通孔，在螺纹通孔内插接地脚螺栓。在两根对应位置的支撑腿之间通过连接方管相连，两根连接方管两端分别通过导轨支撑板相连，两个导轨支撑板的上端分别设有平行导轨A和平行导轨B，在平行导轨A和平行导轨B上设有若干沉头孔，通过螺钉分别固定平行导轨A和平行导轨B，平行导轨A和平行导轨B的截面均为工字型。上述支撑腿、连接方管、平行导轨A和平行导轨B组成工作台架体。最好在各个支撑腿的中部固定连接导轨支撑杆，导轨支撑杆的一端与支撑腿的上部相连，导轨支撑杆的另一端与导轨支撑板下表面相连。限位块分别设有螺纹通孔、定位销孔及快卸销孔，在限位块的螺纹通孔内插接螺钉，定位销孔插接定位销，快卸销孔内插接快卸销。限位块与定位销、螺钉和快卸销组成限位机构。在平行导轨A的下端导轨支撑板上一个通孔内设有限位机构，限位机构的定位销和螺钉下端插接在平行导轨A的下端导轨支撑板上销孔和螺纹孔内。在平行导轨B的下端导轨支撑板上一个通孔内设有限位机构，限位机构的定位销和螺钉下端插接在平行导轨A的下端导轨支撑板上销孔和螺纹孔内。平行导轨A上的限位机构和平行导轨B上的限位机构位置相对应。在平行导轨A限位机构的一个通孔内设有快卸销，在平行导轨B限位机构的一个通孔内设有快卸销。平行导轨A上的快卸销和平行导轨B上的快卸销的位置相对应。在平行导轨A和平行导轨B的内侧之间固定连接分模件支撑板，分模件支撑板为方形平板，在分模件支撑板的上部固定连接分模件，分模件由底座和分模件主体组成，底座为圆形平板，在底座的上表面固定连接分模件主体，分模件主体为圆柱形筒体，底座与分模件平板通过螺栓连接。在一根连接方管的两端的内侧分别固定连接液压座A，在每个液压座A上设有液压缸A的固定端。在平行导轨A和平行导轨B上滑动连接升降平移装置。

升降平移架由四根垂直支撑方管和六根水平方管组成，四根相邻的水平方管A的端部依次相连，在四根水平方管A的下端固定连接一根垂直支撑方管，在相连的垂直支撑方管的下端固定连接水平方管B，垂直支撑方管的下端的水平方管B与平行导轨A相平行。在垂直支撑方管之间设有加固方管，加固方管与平行导轨A相垂直。在每根垂直支撑方管的内侧设有竖直的升降导轨，升降导轨的截面为工字型。每个升降导轨上滑动连接竖直滑块，竖直滑块的一侧面设有凹槽，凹槽的截面为工字型。相邻的两个竖直滑块之间通过螺栓与套筒支撑架的垂直平板的两端相连，垂直平板与加固方管相平行。在一个垂直平板一端的下部与另一个垂直平板的对应的一端下部之间固定连接水平支撑板A，在一个垂直平板另一端的下部与另一个垂直平板的对应的另一端下部之间固定连接水平支撑板B，水平支撑板A和水平支撑板B，与两个垂直平板组成套筒支撑架。在水平支撑板A和水平支撑板B的上表面的中部分别固定连接液压座B，每个液压座B分别与一个液压缸B的活塞杆相连，液压缸B的固定端与液压座C相连，液压座C置于水平方管的下表面。在水平支撑板A和水平支撑板B的上部分别通过螺栓与成型套筒支撑板活动连接，成形套筒支撑板为方形平板，在成形套筒支撑板的中部设有通孔，在成形套筒支撑板的中部的通孔内固定连接成形套筒，成形套筒为上下开口的圆柱形壳体。在升降平移架的四根垂直支撑方管下端的水平方管两端的下部，固定连接滑块垫板，滑块垫板为方形平板，在滑动垫板的下表面设有水平滑块，水平滑块的下表面设有凹槽，凹槽的截面为工字型，水平滑块滑动连接在平行导轨A和平行导轨B上。在升降平移架的四根垂直支撑方管下端的水平方管两端的内侧设有固定块，固定块的下部与液压缸挡板相连。垂直支撑方管、水平方管、加固方管、升降导轨、竖直滑块、垂直平板、水平支撑板、液压座B、液压座C、成型套筒支撑板、成形套筒、滑块垫板、水平滑块、固定块和液压缸挡板组成升降平移装置。

在工作台架体的一侧置有空气锤，在空气锤基座的上表面固定连接下模基座，下模基座的截面为燕尾形，下模基座的上端固定连接下模支撑板，下模支撑板为方形平板，在下模支撑板的上端设有下模。下模由两个圆形平板，两个圆形平板的直径不同，直径大的圆形平板的上部设有直径小的圆形平板，直径小的圆形平板的外壁截面与活齿中心轮的内齿廓线相同。在空气锤的空气锤锤头下部固定连接上模，上模为圆形平板，在上模的内部设有通孔，在上模的上端设有上模支撑板，上模支撑板的上表面固定连接上模基座，上模基座的截面呈倒燕尾形。上模的外径与成形套筒的内径相同，下模的直径小的圆形平板外径与上模的通孔的内径相同。

活齿中心轮成形方法按以下步骤实现：

(1)准备工作：液压缸A驱动平移升降装置沿导轨A和导轨B向空气锤一侧移动，通过限位机构将其固定，将加热到适合温度的坯料放入成形套筒中，液压缸B带动成形套筒及坯料沿升降导轨下降，与下模配合。

(2)成形过程：空气锤的空气锤锤头下部固定连接上模，启动空气锤，上模随空气锤锤头下压，上模、下模、成形套筒三部分配合形成封闭的成形空间，其内放置的坯料在上模压力作用下随形流动，主要为圆环形坯料轴向受力，径向流动填充中心轮齿形空间，形成所需的被加工件。

(3)脱模过程：被加工件成形后，空气锤锤头上升，液压缸B带动成形套筒及成形件沿升降导轨上升，实现已经成形的中心轮与下模脱离，同时解除平移升降装置的快卸销的锁紧，液压缸B驱动平移升降装置沿水平导轨A和水平导轨B向分模件一侧移动，通过限位机构和快卸销将其固定，此时成形套筒及成形件位于分模件上方，液压缸B带动成形套筒及成形件沿升降导轨下降，实现中心轮与成形套筒的分离。

本发明与现有技术相比具有如下优点：不必要切除更多材料，只需最后对曲线形状精确修正时切去少量材料，最大程度节约了材料与能源，符合节能减排绿色加工思想；近净成形，只做少量修形，极大减小了机加工量，提高了加工效率，缩短加工时间；相比于传统的切削加工成形，近净成形一次成形使得中心轮结构更完整，从而结构强度更高。

附图说明

图1为本发明的活齿中心轮成形装置总装图；

图2为本发明的工作台图；

图3为本发明的成形原理示意图；

图4为本发明的升降平移装置图。

具体实施方式 在图1、图2、图3和图4所示的本发明的示意简图中，四根支撑腿1为方管，在支撑腿的下端固定连接支撑腿垫板2，支撑腿垫板为方形平板，在支撑板垫板上设有螺纹通孔，在螺纹通孔内插接地脚螺栓3。在两根对应位置的支撑腿之间通过连接方管4相连，两根连接方管两端分别通过导轨支撑板5相连，两个导轨支撑板的上端分别设有平行导轨A6和平行导轨B7，在平行导轨A和平行导轨B上设有沉头孔，通过螺钉分别固定平行导轨A和平行导轨B，平行导轨A和平行导轨B的截面均为工字型。上述支撑腿、连接方管、平行导轨A和平行导轨B组成工作台架体。在各个支撑腿的中部固定连接导轨支撑杆8，导轨支撑杆的一端与支撑腿的上部相连，导轨支撑杆的另一端与导轨支撑板下表面相连。限位块分别设有螺纹通孔、定位销孔及快卸销孔，在限位块的螺纹通孔内插接螺钉，定位销孔插接定位销，快卸销孔内插接快卸销。限位块与定位销、螺钉和快卸销组成限位机构。在平行导轨A的下端导轨支撑板上一个通孔内设有限位机构9，限位机构的定位销和螺钉下端插接在平行导轨A的下端导轨支撑板上销孔和螺纹孔内。在平行导轨B的下端导轨支撑板上一个通孔内设有限位机构10，限位机构的定位销和螺钉下端插接在平行导轨A的下端导轨支撑板上销孔和螺纹孔内。平行导轨A上的限位机构和平行导轨B上的限位机构位置相对应。在平行导轨A限位机构的一个通孔内设有快卸销，在平行导轨B限位机构的一个通孔内设有快卸销。平行导轨A上的快卸销和平行导轨B上的快卸销的位置相对应。在平行导轨A和平行导轨B的内侧之间固定连接分模件支撑板11，分模件支撑板为方形平板，在分模件支撑板的上部固定连接分模件12，分模件由底座13和分模件主体14组成，底座为圆形平板，在底座的上表面固定连接分模件主体，分模件主体为圆柱形筒体，底座与分模件平板通过螺栓连接。在一根连接方管的两端的内侧分别固定连接液压座A15，在每个液压座A上设有液压缸A16的固定端。在平行导轨A和平行导轨B上滑动连接升降平移装置。

升降平移架由四根垂直支撑方管和六根水平方管组成，四根相邻的水平方管A17的端部依次相连，在四根水平方管A的下端固定连接一根垂直支撑方管18，在相连的垂直支撑方管的下端固定连接水平方管B19，垂直支撑方管的下端的水平方管B与平行导轨A相平行。在垂直支撑方管之间设有加固方管20，加固方管与平行导轨A相垂直。在每根垂直支撑方管的内侧设有竖直的升降导轨21，升降导轨的截面为工字型。每个升降导轨上滑动连接竖直滑块22，竖直滑块的一侧面设有凹槽，凹槽的截面为工字型。相邻的两个竖直滑块之间通过螺栓与套筒支撑架的垂直平板23的两端相连，垂直平板与加固方管相平行。在一个垂直平板一端的下部与另一个垂直平板的对应的一端下部之间固定连接水平支撑板A24，在一个垂直平板另一端的下部与另一个垂直平板的对应的另一端下部之间固定连接水平支撑板B，水平支撑板A和水平支撑板B，与两个垂直平板组成套筒支撑架25。在水平支撑板A和水平支撑板B的上表面的中部分别固定连接液压座B26，每个液压座B分别与一个液压缸B27的活塞杆相连，液压缸B的固定端与液压座C28相连，液压座C置于水平方管的下表面。在水平支撑板A和水平支撑板B的上部分别通过螺栓与成型套筒支撑板29活动连接，成形套筒支撑板为方形平板，在成形套筒支撑板的中部设有通孔，在成形套筒支撑板的中部的通孔内固定连接成形套筒30，成形套筒为上下开口的圆柱形壳体。在升降平移架的四根垂直支撑方管下端的水平方管两端的下部，固定连接滑块垫板31，滑块垫板为方形平板，在滑动垫板的下表面设有水平滑块32，水平滑块的下表面设有凹槽，凹槽的截面为工字型，水平滑块滑动连接在平行导轨A和平行导轨B上。在升降平移架的四根垂直支撑方管下端的水平方管两端的内侧设有固定块33，固定块的下部与液压缸挡板34相连。垂直支撑方管、水平方管、加固方管、升降导轨、竖直滑块、垂直平板、水平支撑板、液压座B、液压座C、成型套筒支撑板、成形套筒、滑块垫板、水平滑块、固定块和液压缸挡板组成升降平移装置。

在工作台架体的一侧置有空气锤35，在空气锤基座的上表面固定连接下模基座36，下模基座的截面为燕尾形，下模基座的上端固定连接下模支撑板37，下模支撑板为方形平板，在下模支撑板的上端设有下模38。下模由两个圆形平板，两个圆形平板的直径不同，直径大的圆形平板的上部设有直径小的圆形平板，直径小的圆形平板的外壁截面与活齿中心轮39的内齿廓线相同。在空气锤的空气锤锤头40下部固定连接上模41，上模为圆形平板，在上模的内部设有通孔，在上模的上端设有上模支撑板42，上模支撑板的上表面固定连接上模基座43，上模基座的截面呈倒燕尾形。上模的外径与成形套筒的内径相同，下模的直径小的圆形平板外径与上模的通孔的内径相同。

活齿中心轮成形方法按以下步骤实现：

(1)准备工作：液压缸A驱动平移升降装置沿导轨A和导轨B向空气锤一侧移动，通过限位机构将其固定，将加热到适合温度的坯料放入成形套筒中，液压缸B带动成形套筒及坯料沿升降导轨下降，与下模配合。

(2)成形过程：空气锤的空气锤锤头下部固定连接上模，启动空气锤，上模随空气锤锤头下压，上模、下模、成形套筒三部分配合形成封闭的成形空间，其内放置的坯料在上模压力作用下随形流动，主要为圆环形坯料轴向受力，径向流动填充中心轮齿形空间，形成所需的被加工件。

(3)脱模过程：被加工件成形后，空气锤锤头上升，液压缸B带动成形套筒及成形件沿升降导轨上升，实现已经成形的中心轮与下模脱离，同时解除平移升降装置的快卸销的锁紧，液压缸B驱动平移升降装置沿水平导轨A和水平导轨B向分模件一侧移动，通过限位机构和快卸销将其固定，此时成形套筒及成形件位于分模件上方，液压缸B带动成形套筒及成形件沿升降导轨下降，实现中心轮与成形套筒的分离。

Claims (3)

1.一种活齿中心轮成形装置，主要包括支撑腿、支撑腿垫板、地脚螺栓、方管、导轨支撑板、平行导轨A、平行导轨B、导轨支撑杆、限位机构、分模件支撑板、分模件、底座、分模件主体、液压座A、液压缸A、水平方管A、垂直支撑方管、水平方管B、加固方管、升降导轨、竖直滑块、垂直平板、水平支撑板A、套筒支撑架、液压座B、液压缸B、液压座C、成型套筒支撑板、成形套筒、滑块垫板、水平滑块、固定块、液压缸挡板、空气锤、下模基座、下模支撑板、下模、活齿中心轮、空气锤锤头、上模、上模支撑板和上模基座，其特征在于：四根支撑腿为方管，在支撑腿的下端固定连接支撑腿垫板，支撑腿垫板为方形平板，在支撑腿垫板上设有螺纹通孔，在螺纹通孔内插接地脚螺栓，在两根对应位置的支撑腿之间通过连接方管相连，两根连接方管两端分别通过导轨支撑板相连，两个导轨支撑板的上端分别设有平行导轨A和平行导轨B，在平行导轨A和平行导轨B上设有沉头孔，通过螺钉分别固定平行导轨A和平行导轨B，平行导轨A和平行导轨B的截面均为工字型，上述支撑腿、连接方管、平行导轨A和平行导轨B组成工作台架体，限位块分别设有螺纹通孔、定位销孔及快卸销孔，在限位块的螺纹通孔内插接螺钉，定位销孔插接定位销，快卸销孔内插接快卸销，限位块与定位销、螺钉和快卸销组成限位机构，在平行导轨A的下端导轨支撑板上一个通孔内设有限位机构，限位机构的定位销和螺钉下端插接在平行导轨A的下端导轨支撑板上销孔和螺纹孔内，在平行导轨B的下端导轨支撑板上一个通孔内设有限位机构，限位机构的定位销和螺钉下端插接在平行导轨A的下端导轨支撑板上销孔和螺纹孔内，平行导轨A上的限位机构和平行导轨B上的限位机构位置相对应，在平行导轨A限位机构的一个通孔内设有快卸销，在平行导轨B限位机构的一个通孔内设有快卸销，平行导轨A上的快卸销和平行导轨B上的快卸销的位置相对应，在平行导轨A和平行导轨B的内侧之间固定连接分模件支撑板，分模件支撑板为方形平板，在分模件支撑板的上部固定连接分模件，分模件由底座和分模件主体组成，底座为圆形平板，在底座的上表面固定连接分模件主体，分模件主体为圆柱形筒体，底座与分模件主体通过螺栓连接，在一根连接方管的两端的内侧分别固定连接液压座A，在每个液压座A上设有液压缸A的固定端，在平行导轨A和平行导轨B上滑动连接升降平移装置，升降平移架由四根垂直支撑方管和六根水平方管组成，四根相邻的水平方管A的端部依次相连，在四根水平方管A的下端固定连接一根垂直支撑方管，在相连的垂直支撑方管的下端固定连接水平方管B，垂直支撑方管的下端的水平方管B与平行导轨A相平行，在垂直支撑方管之间设有加固方管，加固方管与平行导轨A相垂直，在每根垂直支撑方管的内侧设有竖直的升降导轨，升降导轨的截面为工字型，每个升降导轨上滑动连接竖直滑块，竖直滑块的一侧面设有凹槽，凹槽的截面为工字型，相邻的两个竖直滑块之间通过螺栓与套筒支撑架的垂直平板的两端相连，垂直平板与加固方管相平行，在两个垂直平板的一端下部之间固定连接水平支撑板A，在两个垂直平板的另一端下部之间固定连接水平支撑板B，水平支撑板A、水平支撑板B与两个垂直平板组成套筒支撑架，在水平支撑板A和水平支撑板B的上表面的中部分别固定连接液压座B，每个液压座B分别与一个液压缸B的活塞杆相连，液压缸B的固定端与液压座C相连，液压座C置于水平方管的下表面，在水平支撑板A和水平支撑板B的上部分别通过螺栓与成型套筒支撑板活动连接，成型套筒支撑板为方形平板，在成型套筒支撑板的中部设有通孔，在成型套筒支撑板的中部的通孔内固定连接成形套筒，成形套筒为上下开口的圆柱形壳体，在升降平移架的四根垂直支撑方管下端的水平方管两端的下部，固定连接滑块垫板，滑块垫板为方形平板，在滑块垫板的下表面设有水平滑块，水平滑块的下表面设有凹槽，凹槽的截面为工字型，水平滑块滑动连接在平行导轨A和平行导轨B上，在升降平移架的四根垂直支撑方管下端的水平方管两端的内侧设有固定块，固定块的下部与液压缸挡板相连，垂直支撑方管、水平方管、加固方管、升降导轨、竖直滑块、垂直平板、水平支撑板、液压座B、液压座C、成型套筒支撑板、成形套筒、滑块垫板、水平滑块、固定块和液压缸挡板组成升降平移装置，在工作台架体的一侧置有空气锤，在空气锤基座的上表面固定连接下模基座，下模基座的截面为燕尾形，下模基座的上端固定连接下模支撑板，下模支撑板为方形平板，在下模支撑板的上端设有下模，下模由两个圆形平板组成，两个圆形平板的直径不同，直径大的圆形平板的上部设有直径小的圆形平板，直径小的圆形平板的外壁截面与活齿中心轮的内齿廓线相同，在空气锤的空气锤锤头下部固定连接上模，上模为圆形平板，在上模的内部设有通孔，在上模的上端设有上模支撑板，上模支撑板的上表面固定连接上模基座，上模基座的截面呈倒燕尾形，上模的外径与成形套筒的内径相同，下模的直径小的圆形平板外径与上模的通孔的内径相同。

2.根据权利要求1所述的一种活齿中心轮成形装置，其特征在于：在各个支撑腿的中部固定连接导轨支撑杆，导轨支撑杆的一端与支撑腿的上部相连，导轨支撑杆的另一端与导轨支撑板下表面相连。

3.一种活齿中心轮成形方法，其特征在于：活齿中心轮成形方法按以下步骤实现：(1)准备工作：液压缸A驱动平移升降装置沿导轨A和导轨B向空气锤一侧移动，通过限位机构将其固定，将加热到适合温度的坯料放入成形套筒中，液压缸B带动成形套筒及坯料沿升降导轨下降，与下模配合；(2)成形过程：空气锤的空气锤锤头下部固定连接上模，启动空气锤，上模随空气锤锤头下压，上模、下模、成形套筒三部分配合形成封闭的成形空间，其内放置的坯料在上模压力作用下随形流动，主要为圆环形坯料轴向受力，径向流动填充中心轮齿形空间，形成所需的被加工件；(3)脱模过程：被加工件成形后，空气锤锤头上升，液压缸B带动成形套筒及成形件沿升降导轨上升，实现已经成形的中心轮与下模脱离，同时解除平移升降装置的快卸销的锁紧，液压缸B驱动平移升降装置沿水平导轨A和水平导轨B向分模件一侧移动，通过限位机构和快卸销将其固定，此时成形套筒及成形件位于分模件上方，液压缸B带动成形套筒及成形件沿升降导轨下降，实现中心轮与成形套筒的分离。