CN111558641A - 一种外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法，包括箱体、花键轴和控制系统，所述箱体的顶部通过固定螺栓固定连接有固定块，所述固定块的内部开设有加工腔，所述固定块的正面开设有花键轴槽，所述花键轴位于花键轴槽的内部，所述箱体内腔的底部开设有滑动槽，所述滑动槽内腔的顶部滑动连接有电机壳，所述电机壳的内表面固定连接有转动电机，本发明涉及花键轴技术领域。该外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法，通过在第二伺服电缸的输出端设置安装块，配合安装块上的切刀，能够对凹槽进行进一步精加工，通过此结构对花键轴进行精加工，在保证承载能力的同时能够保证精度，进一步提高其实用性。

Description

一种外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法

技术领域

本发明涉及花键轴技术领域，具体为一种外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法。

背景技术

花键轴是机械传动一种，和平键、半圆键、斜键作用一样，都是传递机械扭矩的，在轴的外表有纵向的键槽，套在轴上的旋转件也有对应的键槽，可保持跟轴同步旋转，在旋转的同时，有的还可以在轴上作纵向滑动，如变速箱换档齿轮等，花键轴分矩形花键轴和渐开线花键轴两大种类,花键轴中的矩形花键轴应用广泛,而渐开线花键轴用于载荷较大，定心精度要求高，以及尺寸较大的连接，矩形花键轴通常应用于飞机、汽车、拖拉机、机床制造业、农业机械及一般机械传动等装置，由于矩形花键轴多齿工作，所以承载能力高，对中性、导向性不错，而其齿根较浅的特点可以使其应力集中小。

现有的花键轴槽在进行加工时基本上都是采用切屑的方式对其进行加工，从而导致齿形的金属纤维流线被切断，进而导致花键轴承载能力差，虽然市面上存在一些冷挤压成型的方式，但是该花键轴的加工精度并不精细，因此本发明提供一种外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法，解决了目前对花键轴进行加工后，要么承载能力差，要么加工精度不高的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种外花键轴冷挤压精确成形装置，包括箱体、花键轴和控制系统，所述箱体的顶部通过固定螺栓固定连接有固定块，所述固定块的内部开设有加工腔，所述固定块的正面开设有花键轴槽，所述花键轴位于花键轴槽的内部，所述箱体内腔的底部开设有滑动槽，所述滑动槽内腔的顶部滑动连接有电机壳，所述电机壳的内表面固定连接有转动电机，所述转动电机的输出端依次贯穿电机壳、箱体和固定块并延伸固定块的内部，所述转动电机的输出端通过联轴器固定连接转动轴，所述转动轴的外表面固定连接有挤压辊，所述挤压辊的外表面固定连接凸条，所述箱体内腔底部的右侧固定连接有第一伺服电缸，所述第一伺服电缸的输出端与电机壳的右侧固定连接。

优选的，所述箱体内腔顶部的左侧固定连接有第二伺服电缸，所述第二伺服电缸的输出端贯穿箱体和固定块并延伸至固定块的内部，所述第二伺服电缸的输出端固定连接有安装块，所述安装块的右侧固定连接有切刀。

优选的，所述花键轴槽的内部与加工腔的内部连通，所述花键轴槽的内表面滑动连接有接料斗，所述接料斗的底部与箱体的顶部相接触，并且接料斗内腔的底部与花键轴的底端相接触。

优选的，所述固定块的顶部转动连接有夹紧机构，所述夹紧机构包括转动盘，所述转动盘的两侧均转动连接有限位螺栓，两个所述限位螺栓相对的一端均贯穿转动盘并延伸至转动盘的内部，两个所述限位螺栓相对的一端均转动连接有限位套，所述限位套的内表面与花键轴的外表面相接触。

优选的，所述转动盘的底部开设有环形槽，所述环形槽的内表面固定连接有钢珠，所述钢珠的外表面与固定块的顶部滚动连接。

优选的，所述控制系统包括控制面板、中央处理器、定时模块和驱动模块，所述控制面板的输出端与中央处理器的输入端电性连接，所述中央处理器的输出端与定时模块的输出端电性连接，所述定时模块的输出端与驱动模块的输入端电性连接。

优选的，所述加工腔内腔的底部开设有限位槽，所述限位槽的内表面与转动轴的外表面滑动连接。

本发明还公开了一种外花键轴冷挤压精确成形方法，具体包括以下步骤：

S1、首先将接料斗插入花键轴槽的底部，再将花键轴从转动盘的上方插入花键轴槽的内部，并与接料斗内腔的底部相接触，然后转动两根限位螺栓，使得两个限位螺栓推动限位套将转动盘上的花键轴进行夹紧；

S2、然后启动电机壳内部的转动电机，转动电机带动转动轴进行转动，从而带动挤压辊和凸条进行同步转动，再启动第一伺服电缸，使得推动电机壳在滑动槽的内部向左运动，进而带动转动轴在限位槽的内部向左运动；

S3、当挤压辊上的凸条与花键轴相接触，能够以静压力的方法式挤压花键轴并带动花键轴进行转动，从而在花键轴的表面形成凹槽，与此同时第一伺服电缸持续向左推动电机壳，当推动到一定位置后，第一伺服电缸停止工作；

S4、待一段时间后，启动第二伺服电缸，与此同时，通过启动控制面板启动控制系统，控制面板将信号传至中央处理器，经处理将信号传递至定时模块，定时模块将信号传递至与驱动模块电性连接的转动电机，此时转动电机每转动一定角度停止一定的时间；

S5、此时第二伺服电缸带动安装块向上运动，与此同时安装块上的切刀对凸条留下的凹槽进行精切屑，切屑下的废屑，落至接料斗的内部，当切屑完成后，再次启动第一伺服电缸带动电机壳向右运动，再切断电源将花键轴从花键轴槽的内部取出，并将接料斗取出即可。

(三)有益效果

本发明提供了一种外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法，通过固定块的内部开设有加工腔，固定块的正面开设有花键轴槽，花键轴位于花键轴槽的内部，箱体内腔的底部开设有滑动槽，滑动槽内腔的顶部滑动连接有电机壳，电机壳的内表面固定连接有转动电机，转动电机的输出端依次贯穿电机壳、箱体和固定块并延伸固定块的内部，转动电机的输出端通过联轴器固定连接转动轴，转动轴的外表面固定连接有挤压辊，挤压辊的外表面固定连接凸条，箱体内腔底部的右侧固定连接有第一伺服电缸，第一伺服电缸的输出端与电机壳的右侧固定连接，通过在电机壳的内部设置转动电机，利用转动电机上的转动轴和挤压辊上凸条，再配合第一伺服电缸能够推动电机壳在滑动槽的内部滑动，能够挤压花键轴的表面，从而在花键轴表面留下凹槽，此时凹槽的硬度较高，通过此结构能够提高花键轴的承载能力，此结构较为简单，易于推广。

(2)、该外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法，通过箱体内腔顶部的左侧固定连接有第二伺服电缸，第二伺服电缸的输出端贯穿箱体和固定块并延伸至固定块的内部，第二伺服电缸的输出端固定连接有安装块，安装块的右侧固定连接有切刀，通过在第二伺服电缸的输出端设置安装块，配合安装块上的切刀，能够对凹槽进行进一步精加工，通过此结构对花键轴进行精加工，在保证承载能力的同时能够保证精度，进一步提高其实用性。

(3)、该外花键轴冷挤压精确成形装置及成形方法，通过固定块的顶部转动连接有夹紧机构，夹紧机构包括转动盘，转动盘的两侧均转动连接有限位螺栓，两个限位螺栓相对的一端均贯穿转动盘并延伸至转动盘的内部，两个限位螺栓相对的一端均转动连接有限位套，限位套的内表面与花键轴的外表面相接触，通过在转动盘的两侧设置限位螺栓，配合限位螺栓上的限位套，能够将花键轴进行夹紧，防止在对花键轴进行加工时，花键轴的位置改变，通过此结构能够一定程度的提高花键轴加工的合格率。

附图说明

图1为本发明固定块的内部结构的主视图；

图2为本发明箱体的内部结构的主视图；

图3为本发明固定块的内部结构的俯视图；

图4为本发明夹紧机构的内部结构的主视图；

图5为本发明控制系统的工作原理图。

图中，1-箱体、2-花键轴、3-控制系统、31-控制面板、32-中央处理器、33-定时模块、34-驱动模块、4-固定块、5-加工腔、6-花键轴槽、7-滑动槽、8-电机壳、9-限位槽、10-转动电机、11-转动轴、12-挤压辊、13-凸条、14-第一伺服电缸、15-第二伺服电缸、16-安装块、17-切刀、18-接料斗、19-夹紧机构、191-转动盘、192-限位螺栓、193-限位套、20-环形槽、21-钢珠。

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做出创造性劳动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。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种外花键轴冷挤压精确成形装置，包括箱体1、花键轴2和控制系统3，通过控制系统3能够使得挤压辊12进行间歇性转动，从而使得花键轴2进行间歇性转动，为切刀17上下运动的切屑留下足够的时间，箱体1的顶部通过固定螺栓固定连接有固定块4，固定块4的内部开设有加工腔5，对花键轴2进行加工时在加工腔5的内部，固定块4的正面开设有花键轴槽6，花键轴槽6的贯穿固定块4的正面，花键轴2位于花键轴槽6的内部，箱体1内腔的底部开设有滑动槽7，滑动槽7内腔的顶部滑动连接有电机壳8，电机壳8的内表面固定连接有转动电机10，转动电机10与外部电源电性连接，转动电机10的输出端依次贯穿电机壳8、箱体1和固定块4并延伸固定块4的内部，转动电机10的输出端通过联轴器固定连接转动轴11，转动轴11的外表面固定连接有挤压辊12，挤压辊12的外表面固定连接凸条13，凸条13为弧形，通过凸条13挤压花键轴2的表面能够使得花键轴2的表面硬度提高，箱体1内腔底部的右侧固定连接有第一伺服电缸14，第一伺服电缸14与外部电源电性连接，第一伺服电缸14的输出端与电机壳8的右侧固定连接，箱体1内腔顶部的左侧固定连接有第二伺服电缸15，第二伺服电缸15与外部电源电性连接，第二伺服电缸15的输出端贯穿箱体1和固定块4并延伸至固定块4的内部，第二伺服电缸15的输出端固定连接有安装块16，安装块16的右侧固定连接有切刀17，切刀17的外形为花键轴2表面凹槽的外形，并且能够将凸条13在花键轴2表面留下的凹槽进行切屑，花键轴槽6的内部与加工腔5的内部连通，花键轴槽6的内表面滑动连接有接料斗18，切屑下来的废料落至接料斗18的内部，接料斗18的底部与箱体1的顶部相接触，并且接料斗18内腔的底部与花键轴2的底端相接触，固定块4的顶部转动连接有夹紧机构19，夹紧机构19能够将花键轴2顶端的表面进行夹紧，并且该夹紧机构19在进行转动时不会发生左右或前后位移，夹紧机构19包括转动盘191，转动盘191的两侧均转动连接有限位螺栓192，两个限位螺栓192相对的一端均贯穿转动盘191并延伸至转动盘191的内部，两个限位螺栓192相对的一端均转动连接有限位套193，限位套193的内表面与花键轴2的外表面相接触，转动盘191的底部开设有环形槽20，环形槽20的内表面固定连接有钢珠21，通过钢珠21能够减小转动盘191转动的摩擦，钢珠21的外表面与固定块4的顶部滚动连接，控制系统3包括控制面板31、中央处理器32、定时模块33和驱动模块34，中央处理器32为ARMR9系列的微处理器，定时模块33为PJ-62C型号的定时器，驱动模块34与转动电机10电性连接，控制面板31的输出端与中央处理器32的输入端电性连接，中央处理器32的输出端与定时模块33的输出端电性连接，定时模块33的输出端与驱动模块34的输入端电性连接，加工腔5内腔的底部开设有限位槽35，限位槽35的内表面与转动轴11的外表面滑动连接。

本发明还公开了一种外花键轴冷挤压精确成形方法，具体包括以下步骤：

S1、首先将接料斗18插入花键轴槽6的底部，再将花键轴2从转动盘191的上方插入花键轴槽6的内部，并与接料斗18内腔的底部相接触，然后转动两根限位螺栓192，使得两个限位螺栓192推动限位套193将转动盘191上的花键轴2进行夹紧；

S2、然后启动电机壳8内部的转动电机10，转动电机10带动转动轴11进行转动，从而带动挤压辊12和凸条13进行同步转动，再启动第一伺服电缸14，使得推动电机壳8在滑动槽7的内部向左运动，进而带动转动轴11在限位槽35的内部向左运动；

S3、当挤压辊12上的凸条13与花键轴2相接触，能够以静压力的方法式挤压花键轴2并带动花键轴2进行转动，从而在花键轴2的表面形成凹槽，与此同时第一伺服电缸14持续向左推动电机壳8，当推动到一定位置后，第一伺服电缸14停止工作；

S4、待一段时间后，启动第二伺服电缸15，与此同时，通过启动控制面板31启动控制系统3，控制面板31将信号传至中央处理器32，经处理将信号传递至定时模块33，定时模块33将信号传递至与驱动模块34电性连接的转动电机10，此时转动电机10每转动一定角度停止一定的时间；

S5、此时第二伺服电缸15带动安装块16向上运动，与此同时安装块16上的切刀17对凸条13留下的凹槽进行精切屑，切屑下的废屑，落至接料斗18的内部，当切屑完成后，再次启动第一伺服电缸14带动电机壳8向右运动，再切断电源将花键轴2从花键轴槽6的内部取出，并将接料斗取出即可。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种外花键轴冷挤压精确成形装置，包括箱体(1)、花键轴(2)和控制系统(3)，所述箱体(1)的顶部通过固定螺栓固定连接有固定块(4)，其特征在于：所述固定块(4)的内部开设有加工腔(5)，所述固定块(4)的正面开设有花键轴槽(6)，所述花键轴(2)位于花键轴槽(6)的内部，所述箱体(1)内腔的底部开设有滑动槽(7)，所述滑动槽(7)内腔的顶部滑动连接有电机壳(8)，所述电机壳(8)的内表面固定连接有转动电机(10)，所述转动电机(10)的输出端依次贯穿电机壳(8)、箱体(1)和固定块(4)并延伸固定块(4)的内部，所述转动电机(10)的输出端通过联轴器固定连接转动轴(11)，所述转动轴(11)的外表面固定连接有挤压辊(12)，所述挤压辊(12)的外表面固定连接凸条(13)，所述箱体(1)内腔底部的右侧固定连接有第一伺服电缸(14)，所述第一伺服电缸(14)的输出端与电机壳(8)的右侧固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种外花键轴冷挤压精确成形装置，其特征在于：所述箱体(1)内腔顶部的左侧固定连接有第二伺服电缸(15)，所述第二伺服电缸(15)的输出端贯穿箱体(1)和固定块(4)并延伸至固定块(4)的内部，所述第二伺服电缸(15)的输出端固定连接有安装块(16)，所述安装块(16)的右侧固定连接有切刀(17)。

3.根据权利要求1所述的一种外花键轴冷挤压精确成形装置，其特征在于：所述花键轴槽(6)的内部与加工腔(5)的内部连通，所述花键轴槽(6)的内表面滑动连接有接料斗(18)，所述接料斗(18)的底部与箱体(1)的顶部相接触，并且接料斗(18)内腔的底部与花键轴(2)的底端相接触。

4.根据权利要求1所述的一种外花键轴冷挤压精确成形装置，其特征在于：所述固定块(4)的顶部转动连接有夹紧机构(19)，所述夹紧机构(19)包括转动盘(191)，所述转动盘(191)的两侧均转动连接有限位螺栓(192)，两个所述限位螺栓(192)相对的一端均贯穿转动盘(191)并延伸至转动盘(191)的内部，两个所述限位螺栓(192)相对的一端均转动连接有限位套(193)，所述限位套(193)的内表面与花键轴(2)的外表面相接触。

5.根据权利要求4所述的一种外花键轴冷挤压精确成形装置，其特征在于：所述转动盘(191)的底部开设有环形槽(20)，所述环形槽(20)的内表面固定连接有钢珠(21)，所述钢珠(21)的外表面与固定块(4)的顶部滚动连接。

6.根据权利要求1所述的一种外花键轴冷挤压精确成形装置，其特征在于：所述控制系统(3)包括控制面板(31)、中央处理器(32)、定时模块(33)和驱动模块(34)，所述控制面板(31)的输出端与中央处理器(32)的输入端电性连接，所述中央处理器(32)的输出端与定时模块(33)的输出端电性连接，所述定时模块(33)的输出端与驱动模块(34)的输入端电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种外花键轴冷挤压精确成形装置，其特征在于：所述加工腔(5)内腔的底部开设有限位槽(9)，所述限位槽(9)的内表面与转动轴(11)的外表面滑动连接。

8.一种外花键轴冷挤压精确成形方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、首先将接料斗(18)插入花键轴槽(6)的底部，再将花键轴(2)从转动盘(191)的上方插入花键轴槽(6)的内部，并与接料斗(18)内腔的底部相接触，然后转动两根限位螺栓(192)，使得两个限位螺栓(192)推动限位套(193)将转动盘(191)上的花键轴(2)进行夹紧；

S2、然后启动电机壳(8)内部的转动电机(10)，转动电机(10)带动转动轴(11)进行转动，从而带动挤压辊(12)和凸条(13)进行同步转动，再启动第一伺服电缸(14)，使得推动电机壳(8)在滑动槽(7)的内部向左运动，进而带动转动轴(11)在限位槽(9)的内部向左运动；

S3、当挤压辊(12)上的凸条(13)与花键轴(2)相接触，能够以静压力的方法式挤压花键轴(2)并带动花键轴(2)进行转动，从而在花键轴(2)的表面形成凹槽，与此同时第一伺服电缸(14)持续向左推动电机壳(8)，当推动到一定位置后，第一伺服电缸(14)停止工作；

S4、待一段时间后，启动第二伺服电缸(15)，与此同时，通过启动控制面板(31)启动控制系统(3)，控制面板(31)将信号传至中央处理器(32)，经处理将信号传递至定时模块(33)，定时模块(33)将信号传递至与驱动模块(34)电性连接的转动电机(10)，此时转动电机(10)每转动一定角度停止一定的时间；

S5、此时第二伺服电缸(15)带动安装块(16)向上运动，与此同时安装块(16)上的切刀(17)对凸条(13)留下的凹槽进行精切屑，切屑下的废屑，落至接料斗(18)的内部，当切屑完成后，再次启动第一伺服电缸(14)带动电机壳(8)向右运动，再切断电源将花键轴(2)从花键轴槽(6)的内部取出，并将接料斗取出即可。

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