CN110666019B - 一种离合器毂毂齿多点辊轧成形装置与工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离合器毂毂齿多点辊轧成形装置，包括主动轴和三个围绕主动轴周向均匀分布的从动轴，且从动轴均与主动轴平行，主动轴上设置有主动齿轮，每个从动轴上均设置有与主动齿轮啮合的从动齿轮；主动轴的一端与驱动装置传动连接，主动轴的另一端与芯模的一端固连，芯模与主动轴同轴，芯模用于套设筒形坯料，芯模另一端设置有用于限制筒形坯料轴向移动的挡块，每个从动轴上均对应芯模设置有一个轧辊，芯模的侧壁上设置有芯模齿形，每个轧辊的侧壁上对应芯模齿形设置有轧辊齿形，且每个轧辊齿形的周向长度为离合器毂毂齿周向长度的三分之一。本发明离合器毂毂齿多点辊轧成形装置与工艺提高了离合器毂毂齿成形的效率和质量。

Description

一种离合器毂毂齿多点辊轧成形装置与工艺

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，特别是涉及一种离合器毂毂齿多点辊轧成形装置与工艺。

背景技术

离合器是车辆传动系统的关键部件之一，离合器的加工精度和质量都需要达到很高，才能够保证车辆的正常运行，尤其是离合器毂的加工。离合器毂是一种周向均布齿形的薄壳类零件，并且使用过程中需要与其他的零件进行配合，有一定的加工精度的要求，尤其是毂齿圆角的成形和填充更是其加工的难点。

目前已有的离合器毂毂齿成形方法主要有如下几种：

(1)冲挤成形工艺

冲挤成形工艺是一种冲压与挤压复合的成形工艺，根据成形方式的不同，冲挤成形工艺可以分为轴向冲挤成形和径向冲挤两种方式。离合器毂毂齿轴向冲挤成形工艺原理是通过带齿形的凸模轴向运动将筒形坯料挤压到带齿的凹模中，进而成形出离合器毂的毂齿形状；离合器毂毂齿的径向挤压成形工艺的原理是在侧壁带齿的凸模周围均布一圈凹模，凹模和凸模配合的表面带有齿形，将筒形坯料套在凸模上，凹模沿径向向凸模运动，进而挤压出离合器毂的毂齿形状。冲挤成形工艺的成形设备简单，效率高，但是存在成形载荷较大，成形离合器毂的表面质量和精度低等问题。

(2)辊挤成形工艺

辊挤成形工艺分为轴向辊挤成形工艺和径向辊挤成形工艺。离合器毂毂齿的轴向辊挤成形原理为在侧壁带齿的凸模周向均布一圈的辊轮，辊轮的数目根据所要加工的离合器毂毂齿的个数而定，辊轮周向带有一圈齿形，其形状与离合器毂毂齿的外表面相同，套有筒形坯料的凸模沿轴向垂直向下运动，辊轮是由其与坯料的摩擦的作用而发生相对转动，在辊轮与坯料的接触的位置由于受到挤压，而发生塑性变形，进行逐渐成形出整个离合器毂毂齿。辊挤成形设备简单，工件表面的质量较好，但是由于受到模具空间的限制，无法成形毂齿数量较多的离合器毂。

径向辊挤成形工艺原理是将筒形坯料固定到带内齿的凹模内，然后带齿形的凸模轴向向下运动到与坯料内表面相接触的位置，然后在压力作用下径向运动，挤压出毂齿形状，然后凸模沿着坯料的内表面旋转，旋转一圈后成形出所有的离合器毂毂齿。径向辊挤成形工艺制造出的工件的表面质量好，工件的精度较高，成形载荷较小，但是成形设备较为复杂，成形效率相对较低。

(3)滚打成形工艺

离合器毂齿滚打成型工艺的原理是使凸模齿形轮廓与离合器毂内表面的齿形轮廓相配合，滚打轮的外型面与离合器毂的内表面相配合，筒形坯料套在凸模上，滚打轮对称分布在凸模的轴向，之间相隔180°，滚打轮绕着Z轴做高速旋转，旋转到某一位置，凸模两侧的滚打轮会同时对坯料做一次滚打，在滚打的位置，由于滚打轮和凸模的作用使得坯料发生塑性变形，并成形出一对离合器毂齿的形状，完成一次滚打后，凸模沿着X轴进给一定的位移，并旋转一个齿的角度，进行下一对齿形的滚打成形，直到完成所有齿形的成形。滚打成形工艺成形出来的离合器毂毂齿有很好的表面质量，有高的疲劳强度和扭转的刚度，常常采用这种工艺来加工贯通类离合器毂毂齿。但是这种成形工艺需要专用的成形设备，而且成形设备相对复杂，除此之外，滚打轮的要求高，使其制造困难，通用性较差。

(4)径向锻打成形工艺

离合器毂毂齿的径向锻打的成形原理是将筒形坯料套在凸模上，在凸模的周向对称均匀分布有一对凹模，凸模的齿形轮廓和凹模齿形轮廓与离合器毂工件的内外表面的齿形轮廓相配合，在成形的过程中，凹模沿着径向对筒形坯料进行锻打，每完成一次锻打，芯模旋转一个齿形的角度，进行下一对齿形的成形，在成形的过程中，毂齿的表面会有一定的压力，提高了成形工件的疲劳强度和寿命，常用这种成形工艺来成形阶梯形毂齿的离合器，但是径向锻打成形工艺对凸模和凹模的要求高，且不适合于齿形较长的离合器毂毂齿的成形。

(5)旋压成形工艺

旋压成形工艺是一种塑性加工的常用的加工的工艺，是一种通过旋转将坯料点成形的方式，来使金属按照一定的方向流动来成形出要求的形状。离合器毂毂齿的旋压成形工艺的原理是使芯模通过机床主轴来控制转动和轴向进给，将筒形坯料套在芯模上，并通过顶块来进行固定，在芯模的轴向均布三个旋轮，并以一定的速度和运动轨迹对筒形坯料施加力的作用，从而成形出毂齿的形状，完成离合器毂毂齿的成形。旋压成形工艺成形出的工件的表面质量较高，疲劳强度较高，但是这种成形方法只能成形带内齿的离合器毂。

发明内容

本发明的目的是提供一种离合器毂毂齿多点辊轧成形装置与工艺，以解决上述现有技术存在的问题，提高离合器毂毂齿成形的效率和质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种离合器毂毂齿多点辊轧成形装置，包括主动轴和三个围绕所述主动轴周向均匀分布的从动轴，且所述从动轴均与所述主动轴平行，所述主动轴上设置有主动齿轮，每个所述从动轴上均设置有与所述主动齿轮啮合的从动齿轮；所述主动轴的一端与驱动装置传动连接，所述主动轴的另一端与芯模的一端固连，所述芯模与所述主动轴同轴，所述芯模用于套设筒形坯料，所述芯模另一端设置有用于限制所述筒形坯料轴向移动的挡块，每个所述从动轴上均对应所述芯模设置有一个轧辊，所述芯模的侧壁上设置有芯模齿形，每个所述轧辊的侧壁上对应所述芯模齿形设置有轧辊齿形，且每个所述轧辊齿形的周向长度为离合器毂毂齿周向长度的三分之一。

优选地，所述芯模靠近所述主动轴的一端还固设有弹性卸料单元，所述弹性卸料单元包括套设在所述芯模上且与所述芯模固连的、环形的支撑板，一端与所述支撑板固连的橡胶圈，与所述支撑板另一端固连的卸料板；所述卸料板的侧壁为齿形，所述橡胶圈和所述卸料板能够相对所述芯模轴向移动。

优选地，所述主动轴水平，所述主动轴的侧壁上还固设有一个摆块；且当所述驱动装置没有驱动所述主动轴转动时，所述摆块能够在自身重力的作用下使得所述摆块位于所述主动轴的正下方。

优选地，所述挡块固设在单轴机器人的机械手上，所述单轴机器人能够通过所述挡块对所述筒形坯料施加轴向压力。

优选地，所述主动齿轮为三个，且三个所述主动齿轮与三个所述从动齿轮一一对应，所述从动齿轮与对应的所述主动齿轮啮合。

优选地，所述从动齿轮与所述主动齿轮的直径相等，所述轧辊与所述筒形坯料成形毂齿部位的直径相等。

优选地，还包括机架和控制器，所述主动轴和所述从动轴分别通过轴承转动设置在机架上，所述驱动装置为驱动电机，所述驱动电机和所述单轴机器人分别与所述控制器电连接。

本发明还提供一种基于上述离合器毂毂齿多点辊轧成形装置的离合器毂毂齿多点辊轧成形工艺，包括以下步骤：

(1)进料，将筒形坯料嵌套在芯模上，然后控制器控制单轴机器人通过挡块对所述筒形坯料施加轴向压力，所述筒形坯料与卸料板紧密接触，并通过所述卸料板压缩所述橡胶圈，从而将弹性卸料单元压紧；

(2)毂齿成形，控制器通过驱动电机驱动主动轴转动，所述主动轴带动三个从动轴转动，从而使得芯模和三个轧辊等速旋转；在成形的过程中，轧辊齿形与离合器毂毂齿的外表面相匹配，芯模齿形与离合器毂毂齿的内表面相匹配，所述芯模和三个所述轧辊等速旋转的度数根据不同零件的特点和成形情况而定；

(3)卸料，毂齿成形完成后，控制器通过单轴机器人控制挡块移开，由所述筒形坯料成形的离合器毂工件会在弹性卸料单元的轴向力的作用下完成成形脱模，进而完成卸料；

(4)卸料完成后，固联在主动轴上的摆块会在自身重力的作用下，使所述主动轴恢复到初始位置，所述主动轴驱动所述芯模和所述轧辊都恢复到初始的配合位置，以进行下一次的进料及加工。

本发明离合器毂毂齿多点辊轧成形装置与工艺相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明离合器毂毂齿多点辊轧成形装置与工艺提高了离合器毂毂齿成形的效率和质量。本发明离合器毂毂齿多点辊轧成形装置与工艺采用周向呈120°布置的轧辊和芯模的配合来辊轧出离合器毂齿的形状，这种三点对称辊轧成形可以避免成形过程中筒形坯料在芯模上滑动，提高成形的稳定性，还提高了加工的效率；只需要绕轴旋转就可以完成成形，与旋压和滚打等成形工艺相比，成形设备简单，降低了加工的成本；可以通过更换芯模和轧辊来成形不同尺寸和形状的离合器毂毂齿，既可以加工贯通性毂齿，也可以加工非贯通性毂齿，这种成形工艺的通用性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明离合器毂毂齿多点辊轧成形装置的结构示意图一；

图2为本发明离合器毂毂齿多点辊轧成形装置的结构示意图二；

图3为筒形坯料的结构示意图；

图4为离合器毂的结构示意图；

图5为筒形坯料进料时轧辊的位置示意图；

图6为芯模与轧辊的周向布置示意图；

图7为芯模和轧辊辊轧成形的示意图；

图8为本发明离合器毂毂齿多点辊轧成形装置中摆块的结构示意图；

图9为本发明离合器毂毂齿多点辊轧成形装置中弹性卸料单元的结构示意图；

其中：1-主动轴，2-第一主动齿轮，3-第二主动齿轮，4-第三主动齿轮，5-摆块，6-弹性卸料单元，7-挡块，8-筒形坯料，9-第一从动轴，10-第一从动齿轮，11-第一轧辊，12-第二从动轴，13-第二从动齿轮，14-第二轧辊，15-第三从动轴，16-第三从动齿轮，17-第三轧辊，18-芯模，19-卸料板，20-橡胶圈，21-支撑板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种离合器毂毂齿多点辊轧成形装置与工艺，以解决上述现有技术存在的问题，提高离合器毂毂齿成形的效率和质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图9所示：本实施例离合器毂毂齿多点辊轧成形装置包括主动轴1和三个围绕主动轴1周向均匀分布的从动轴，三个从动轴分别为第一从动轴9、第二从动轴12和第三从动轴15，且第一从动轴9、第二从动轴12和第三从动轴15均与主动轴1平行，主动轴1上设置有第一主动齿轮2、第二主动齿轮3和第三主动齿轮4，第一从动轴9上设置有与第二主动齿轮3啮合的第一从动齿轮10，第二从动轴12上设置有与第三主动齿轮4啮合的第二从动齿轮13，第三从动轴15上设置有与第一主动齿轮2啮合的第三从动齿轮16；主动轴1的右端与驱动装置传动连接，主动轴1的左端与芯模18的右端固连，芯模18与主动轴1同轴，芯模18用于套设筒形坯料8，芯模18左设置有用于限制筒形坯料8轴向移动的挡块7，挡块7固设在单轴机器人的机械手上，单轴机器人能够通过挡块7对筒形坯料8施加轴向压力。

第一从动轴9上对应芯模18设置有第一轧辊11，第二从动轴12上对应芯模18设置有第二轧辊14，第三从动轴15上对应芯模18设置有第三轧辊17，芯模18的侧壁上设置有芯模18齿形，第一轧辊11、第二轧辊14和第三轧辊17的侧壁上均对应芯模18齿形设置有轧辊齿形，轧辊齿形的形状与离合器毂毂齿的外表面相匹配，芯模18齿形的形状与离合器毂毂齿的内表面相匹配，且每个轧辊齿形的周向长度为离合器毂毂齿周向长度的三分之一。

芯模18的右端还固设有弹性卸料单元6，弹性卸料单元6包括套设在芯模18上且与芯模18固连的、环形的支撑板21，一端与支撑板21固连的橡胶圈20，与支撑板21另一端固连的卸料板19；卸料板19的侧壁为齿形，橡胶圈20和卸料板19能够相对芯模18轴向移动。

主动轴1水平，主动轴1的侧壁上还固设有一个摆块5，摆杆5通过螺栓与主动轴1连接；且当驱动装置没有驱动主动轴1转动时，摆块5能够在自身重力的作用下使得摆块5位于主动轴1的正下方，从而使主动轴1恢复在初始位置。从动齿轮与主动齿轮的直径相等，轧辊的直径与离合器毂毂齿的外直径相等。本实施例离合器毂毂齿多点辊轧成形装置还包括机架和控制器，主动轴1和从动轴分别通过轴承转动设置在机架上，驱动装置为驱动电机，驱动电机和单轴机器人分别与控制器电连接，本实施例中控制器的为HG CNC709M单轴控制器，单轴机器人选用雅马哈的FLIP-N15型单轴机器人。

本实施例还提供一种基于上述离合器毂毂齿多点辊轧成形装置的离合器毂毂齿多点辊轧成形工艺，包括以下步骤：

(1)进料，将筒形坯料8嵌套在芯模18上，然后控制器控制单轴机器人通过挡块7对筒形坯料8施加轴向压力，筒形坯料8与卸料板19紧密接触，并通过卸料板19压缩橡胶圈20，从而将弹性卸料单元6压紧；

(2)毂齿成形，控制器通过驱动电机驱动主动轴1转动，主动轴1带动三个从动轴转动，从而使得芯模18和三个轧辊等速旋转；在成形的过程中，轧辊齿形与离合器毂毂齿的外表面相匹配，芯模18齿形与离合器毂毂齿的内表面相匹配，芯模18和三个轧辊等速旋转的度数根据不同零件的特点和成形情况而定；

(3)卸料，毂齿成形完成后，控制器通过单轴机器人控制挡块7移开，由筒形坯料8成形的离合器毂工件会在弹性卸料单元6的轴向力的作用下完成成形脱模，进而完成卸料；

(4)卸料完成后，固联在主动轴1上的摆块5会在自身重力的作用下，使主动轴1恢复到初始位置，主动轴1驱动芯模18和轧辊都恢复到初始的配合位置，以进行下一次的进料及加工。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种离合器毂毂齿多点辊轧成形装置，其特征在于：包括主动轴和三个围绕所述主动轴周向均匀分布的从动轴，且所述从动轴均与所述主动轴平行，所述主动轴上设置有主动齿轮，每个所述从动轴上均设置有与所述主动齿轮啮合的从动齿轮；所述主动轴的一端与驱动装置传动连接，所述主动轴的另一端与芯模的一端固连，所述芯模与所述主动轴同轴，所述芯模用于套设筒形坯料，所述芯模另一端设置有用于限制所述筒形坯料轴向移动的挡块，每个所述从动轴上均对应所述芯模设置有一个轧辊，所述芯模的侧壁上设置有芯模齿形，每个所述轧辊的侧壁上对应所述芯模齿形设置有轧辊齿形，且每个所述轧辊齿形的周向长度为离合器毂毂齿周向长度的三分之一；

所述芯模靠近所述主动轴的一端还固设有弹性卸料单元，所述弹性卸料单元包括套设在所述芯模上且与所述芯模固连的、环形的支撑板，一端与所述支撑板固连的橡胶圈，与所述橡胶圈另一端固连的卸料板；所述卸料板的侧壁为齿形，所述橡胶圈和所述卸料板能够相对所述芯模轴向移动；

所述主动轴水平，所述主动轴的侧壁上还固设有一个摆块；且当所述驱动装置没有驱动所述主动轴转动时，所述摆块能够在自身重力的作用下使得所述摆块位于所述主动轴的正下方；所述挡块固设在单轴机器人的机械手上，所述单轴机器人能够通过所述挡块对所述筒形坯料施加轴向压力。

2.根据权利要求1所述的离合器毂毂齿多点辊轧成形装置，其特征在于：所述主动齿轮为三个，且三个所述主动齿轮与三个所述从动齿轮一一对应，所述从动齿轮与对应的所述主动齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的离合器毂毂齿多点辊轧成形装置，其特征在于：所述从动齿轮与所述主动齿轮的直径相等，所述轧辊与所述筒形坯料成形毂齿部位的直径相等。

4.根据权利要求3所述的离合器毂毂齿多点辊轧成形装置，其特征在于：还包括机架和控制器，所述主动轴和所述从动轴分别通过轴承转动设置在机架上，所述驱动装置为驱动电机，所述驱动电机和所述单轴机器人分别与所述控制器电连接。

5.一种基于权利要求1-4任意一项所述的离合器毂毂齿多点辊轧成形装置的离合器毂毂齿多点辊轧成形工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）进料，将筒形坯料嵌套在芯模上，然后控制器控制单轴机器人通过挡块对所述筒形坯料施加轴向压力，所述筒形坯料与卸料板紧密接触，并通过所述卸料板压缩所述橡胶圈，从而将弹性卸料单元压紧；

（2）毂齿成形，控制器通过驱动电机驱动主动轴转动，所述主动轴带动三个从动轴转动，从而使得芯模和三个轧辊等速旋转；在成形的过程中，轧辊齿形与离合器毂毂齿的外表面相匹配，芯模齿形与离合器毂毂齿的内表面相匹配，所述芯模和三个所述轧辊等速旋转的度数根据不同零件的特点和成形情况而定；

（3）卸料，毂齿成形完成后，控制器通过单轴机器人控制挡块移开，由所述筒形坯料成形的离合器毂工件会在弹性卸料单元的轴向力的作用下完成成形脱模，进而完成卸料；

（4）卸料完成后，固联在主动轴上的摆块会在自身重力的作用下，使所述主动轴恢复到初始位置，所述主动轴驱动所述芯模和所述轧辊都恢复到初始的配合位置，以进行下一次的进料及加工。

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