CN113579138B - 一种igbt电加热花键温挤压成型成套设备及成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种IGBT电加热花键温挤压成型成套设备，其中，包括电加热装置和挤压装置，所述电加热装置包括感应线圈和用于向感应线圈输入交变电流的IGBT模块；所述挤压装置包括上模组件和下模组件，轴向定位组件和挤压组件，所述上模组件与下模组件能够进行开模和合模动作，待加工凸轮轴位于上模组件与下模组件之间，所述轴向定位组件抵顶在待加工凸轮轴的尾部以对待加工凸轮轴进行轴向定位，所述挤压组件包括挤压头和挤压油缸，所述挤压油缸带动挤压头移动以对待加工凸轮轴的头部进行挤压形成花键。与现有技术相比，本发明采用精密温挤压层析，保证精度后续无需加工，提高生产率，制得的产品组织纤维完好，提高了产品强度。

Description

一种IGBT电加热花键温挤压成型成套设备及成型工艺

技术领域

本发明涉及凸轮轴花键生产技术领域，具体涉及的是一种IGBT电加热花键温挤压成型成套设备及成型工艺。

背景技术

近年来,随着以汽车工业为代表的机械工业飞速发展和日趋白热化的国际市场竞争,提高零部件精度与性能、实现设计过程的高效率、低成本与生产工艺的低能耗已成为制造业提高市场竞争力的重要途径。沿袭多年的普通切削加工技术加工凸轮轴花键采用花键铣床加工，存在生产率低，产品组织被切断，影响产品质量的缺点,已难以满足目前的生产要求。

传统锻造技术是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，通过锻造可以消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构；同时由于保存了完整的金属流线，因此锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。按照锻造温度，锻造可以分为冷锻、温段以及热锻。其中温锻是指在钢的再结晶温度以下且高于常温的锻造，采用温锻工艺可以提高锻件的精度和质量，同时又没有冷锻那样大的成形力，一般适用于对质量和精度要求较高的部件的锻造成型。目前采用温挤压的方式生产凸轮轴花键为相关企业重点的研究方向。

有鉴于此，本申请人针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种IGBT电加热花键温挤压成型成套设备及成型工艺，其生产效率高，产品组织纤维完好，提高产品强度的特点。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种IGBT电加热花键温挤压成型成套设备，其中，包括电加热装置和挤压装置，所述电加热装置包括感应线圈和用于向感应线圈输入交变电流的IGBT模块；所述挤压装置包括上模组件和下模组件，轴向定位组件和挤压组件，所述上模组件与下模组件能够进行开模和合模动作，待加工凸轮轴位于上模组件与下模组件之间，所述轴向定位组件抵顶在待加工凸轮轴的尾部以对待加工凸轮轴进行轴向定位，所述挤压组件包括挤压头和挤压油缸，所述挤压油缸带动挤压头移动以对待加工凸轮轴的头部进行挤压形成花键。

进一步，所述电加热装置还包括机台、气缸、导杆、固定块，活动导块、活动板和V形块，所述导杆的两端通过所述固定块固定连接在所述机台上，所述活动板上固定安装有活动导块，所述活动导块滑动连接在所述导杆上，所述气缸带动所述活动导块沿着所述导杆前后移动；所述V形块固定设置在所述活动板上，待加工凸轮轴放置在所述V形块上；所述感应线圈固定设置在所述机台上，待加工凸轮轴的端部能够随着活动板的移动伸入至感应线圈中；所述机台上还设置有监控加热位置温度的温控器。

进一步，所述上模组件包括上模具、上模座和上底板；所述下模组件包括下模具、下模座和下底板；所述上模座安装在所述上底板下表面，所述上模具安装在所述上模座上；所述下模座安装在所述下底板上表面，所述下模具安装在所述下模座上。

进一步，所述上模组件包括上压紧模和固定安装在上压紧模上表面的上模座；所述下模组件包括下压紧模和固定安装在下压紧模下表面的下模座；所述挤压头包括三个挤压凹模，所述挤压组件还包括压板、移动凹模座、导轨和安装模板，所述安装模板固定连接在所述挤压油缸的活塞杆上，所述导轨固定安装在所述安装模板上，所述移动凹模座滑动连接在所述导轨上，三个挤压凹模沿着移动凹模座的移动方向间隔设置，所述挤压凹模通过压板固定安装在所述移动凹模座上，所述感应线圈设置在所述移动凹模座上；所述安装模板上还设置用于驱动移动凹模座滑动的工位切换油缸，所述工位切换油缸至少具有与述感应线圈和三个挤压凹模位置对应的四个工位。

进一步，所述安装模板上还设置有监控加热位置温度的温控器。

进一步，所述上模座上端与压紧油缸连接，所述下模座放置在工作台上。

进一步，所述下模座上形成有向上竖直设置的导柱，所述上模座上形成有导向孔，所述上模组件和下模组件合模时，所述导柱滑动插入至所述导向孔内。

进一步，所述感应线圈上设置有线圈安装板，所述线圈安装板上设置若干个安装孔，所述线圈安装板通过所述安装孔安装在所述移动凹模座上。

一种IGBT电加热花键温挤压成型工艺，包括使用上述成型成套设备，还包括以下步骤：

①将待加工凸轮轴毛坯放置在下模组件上，通过轴向定位组件进行轴向的长度限位，上模组件向下压紧待加工凸轮轴；

②工位切换油缸带动移动凹模座移动，使得移动凹模座上的感应线圈对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸伸出带动感应线圈前进，并对凸轮轴花键位置进行加热，加热过程中，温控器监测加热温度，当温控器检测到加热达到设定温度，加热完成后挤压油缸带动感应线圈回程；

③工位切换油缸带动移动凹模座移动一个工位，一次粗成型凹模对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸伸出带动一次粗成型凹模前进对凸轮轴的花键位置进行第一次粗成型，完成后，挤压油缸回程；

④工位切换油缸带动移动凹模座移动一个工位，二次预成型凹模对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸伸出带动二次预成型凹模前进对凸轮轴的花键位置进行第二次预成型，二次预成型完成后，挤压油缸回程；

⑤工位切换油缸带动移动凹模座移动一个工位，三次精密成型凹模对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸伸出带动三次精密成型凹模前进对凸轮轴的花键位置进行第三次精密成型，三次预成型完成后，挤压油缸回程；

⑥完成凸轮轴花键部位挤压后，上压紧模上升，取出凸轮轴。

进一步，步骤②中，凸轮轴花键位置的加热温度为650-750摄氏度。

采用上述结构后，本发明涉及的一种IGBT电加热花键温挤压成型成套设备及成型工艺，其至少具有以下有益效果：

一、加热用的所述感应线圈所用的电源变频采用IGBT模块，其具有节能、安装维修方便、散热稳定的特点。待加工凸轮轴通过电加热装置的加热后，通过上模组件、下模组件和挤压组件的共同作用，实现凸轮轴上花键的成型。

二、通过设置的温控器实时监测加热部位的温度，当温度超过设置的温度后，控制系统将感应线圈从凸轮轴加热部位退出，进一步的，还可以设置警报器，当温度达到设定温度后，通过警报器进行发出警报，以提醒工作人员。

三、通过设置具有多工位的三个挤压凹模，实现一次压紧既可以实现加热、第一粗成型、二次预成型和三次精密成型的加工，全程可以自动完成，解决了过去使用专用花键铣床加工、生产率低、产品组织纤维被切断而影响产品品质的问题。

与现有技术相比，本发明采用精密温挤压层析，保证精度后续无需加工，提高生产率，制得的产品组织纤维完好，提高了产品强度。

附图说明

图1为电加热装置的结构示意图。

图2为挤压装置的剖面结构示意图。

图3为俯视状态的挤压装置的剖面结构示意图。

图4为V形块的结构示意图。

图5为感应线圈的结构示意图。

图6为本发明第二种实施例的挤压装置的侧视剖面结构示意图。

图7为挤压组件的正面结构示意图。

图8为挤压组件的俯视结构示意图。

图9为挤压凹模、压板和移动凹模座的分解结构示意图。

图10为移动凹模座的正面结构示意图。

图中：

感应线圈11；线圈安装板111；温控器12；警报器121；机台13；气缸14；导杆15；固定块16；活动导块17；活动板18；V形块19；

上模组件2；上模具21；上模座22；导向孔221；上底板23；上压紧模24；压紧油缸25；

下模组件3；下模具31；下模座32；导柱321；下底板33；下压紧模34；工作台35；

轴向定位组件4；调节器41；

挤压组件5；挤压头51；挤压油缸52；挤压凹模53；限位凸缘531；压板54；通孔541；移动凹模座55；限位凹槽551；上凸缘552；下凸缘553；工位切换油缸554；导轨56；上L形限位部561；下L形限位部562；安装模板57。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1至图10所示，其为本发明涉及的一种IGBT电加热花键温挤压成型成套设备，包括电加热装置和挤压装置，所述电加热装置包括感应线圈11和用于向感应线圈11输入交变电流的IGBT模块(图中未示出)；所述挤压装置包括上模组件2和下模组件3，轴向定位组件4和挤压组件5，所述上模组件2与下模组件3能够进行开模和合模动作，待加工凸轮轴位于上模组件2与下模组件3之间，所述轴向定位组件4抵顶在待加工凸轮轴的尾部以对待加工凸轮轴进行轴向定位，所述挤压组件5包括挤压头51和挤压油缸52，所述挤压油缸52带动挤压头51移动以对待加工凸轮轴的头部进行挤压形成花键。

这样，本发明涉及的一种IGBT电加热花键温挤压成型成套设备及成型工艺，加热用的所述感应线圈11所用的电源变频采用IGBT模块，IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。其具有节能、安装维修方便、散热稳定的特点。待加工凸轮轴通过电加热装置的加热后，通过上模组件2、下模组件3和挤压组件5的共同作用，实现凸轮轴上花键的成型。所述轴向定位组件4包括调节器41，由调节器41预先调节长度限位，以实现对凸轮轴轴向的定位。

如图1至图4所示，本发明提供IGBT电加热花键温挤压成型成套设备的第一种实施方式，所述电加热装置与挤压装置分体设置；所述电加热装置还包括机台13、气缸14、导杆15、固定块16，活动导块17、活动板18和V形块19，所述导杆15的两端通过所述固定块16固定连接在所述机台13上，所述活动板18上固定安装有活动导块17，所述活动导块17滑动连接在所述导杆15上，所述气缸14带动所述活动导块17沿着所述导杆15前后移动；所述V形块19固定设置在所述活动板18上，待加工凸轮轴放置在所述V形块19上；所述感应线圈11固定设置在所述机台13上，待加工凸轮轴的端部能够随着活动板18的移动伸入至感应线圈11中；所述机台13上还设置有监控加热位置温度的温控器12。通过设置的温控器12实时监测加热部位的温度，当温度超过设置的温度后，控制系统的将感应线圈11从凸轮轴加热部位退出，进一步的，还可以设置警报器121，当温度达到设定温度后，通过警报器121进行发出警报，以提醒工作人员。警报器121连接控制器(图中未示出)，控制器控制气缸14动作，从而实现将电加热装置与凸轮轴脱离。

凸轮轴放置在V形块19上，通过V形块19的定位作用，使得凸轮轴能够稳定进行放置。感应线圈11随着气缸14的带动活动板18移动下对凸轮轴的花键位置进行加热，温控器12实时监测加热部位的温度，待加热温度达到设定的温度如650-750摄氏度后，人工或者采用机械手将待加工的凸轮轴转移至挤压装置中进行加工花键。

优选地，所述上模组件2包括上模具21、上模座22和上底板23；所述下模组件3包括下模具31、下模座32和下底板33；所述上模座22安装在所述上底板23下表面，所述上模具21安装在所述上模座22上；所述下模座32安装在所述下底板33上表面，所述下模具31安装在所述下模座32上。待加工凸轮轴放置在下模座32上，通过轴向定位组件4进行轴向定位，随后上模座22和挤压头51对凸轮轴的端部进行挤压，通过预先形成有模腔内形状，形成花键造型。采用第一种实施方式进行加工时，可以设置多组挤压装置，实现粗加工至精密加工的多步加工，从而保证加工质量。

如图5至图10所示，本发明提供IGBT电加热花键温挤压成型成套设备的第二种实施方式，所述上模组件2包括上压紧模24和固定安装在上压紧模24上表面的上模座22；所述下模组件3包括下压紧模34和固定安装在下压紧模34下表面的下模座32；所述挤压头51包括三个挤压凹模53，所述挤压组件5还包括压板54、移动凹模座55、导轨56和安装模板57，所述安装模板57固定连接在所述挤压油缸52的活塞杆上，所述导轨56固定安装在所述安装模板57上，所述移动凹模座55滑动连接在所述导轨56上，三个挤压凹模53沿着移动凹模座55的移动方向间隔设置，所述挤压凹模53通过压板54固定安装在所述移动凹模座55上，所述感应线圈11设置在所述移动凹模座55上；所述安装模板57上还设置用于驱动移动凹模座55滑动的工位切换油缸554，所述工位切换油缸554至少具有与述感应线圈11和三个挤压凹模53位置对应的四个工位。

通过设置具有多工位的三个挤压凹模53，实现一次压紧既可以实现加热、第一粗成型、二次预成型和三次精密成型的加工，全程可以自动完成，解决了过去使用专用花键铣床加工、生产率低、产品组织纤维被切断而影响产品品质的问题。

优选地，所述挤压凹模53靠近所述移动凹模座55的一端形成有限位凸缘531，所述移动凹模座55上形成供限位凸缘531部分嵌入的限位凹槽551，所述压板54中部形成有通孔541，所述挤压凹模53穿过所述通孔541，所述压板54抵在所述限位凸缘531上，所述压板54通过螺钉锁紧在所述移动凹模座55上。

进一步，移动凹模座55的上端和下端分别具有上凸缘552和下凸缘553，所述导轨56具有上L形限位部561和下L形限位部562，所述上L形限位部561和下L形限位部562固定在所述安装模板57上。

优选地，所述安装模板57上还设置有监控加热位置温度的温控器12。通过设置的温控器12实时监测加热部位的温度，当温度超过设置的温度后，控制系统将感应线圈11从凸轮轴加热部位退出，在第一粗成型、二次预成型和三次精密成型加工的间隙，如果温度低于设定值，也可以采用感应线圈11进行重新加热。

优选地，所述上模座22上端与压紧油缸25连接，所述下模座32放置在工作台35上。使用时压紧油缸25带动上模座22下降，使得上压紧模24和下压紧模34能够将待加工凸轮轴压紧。

优选地，所述下模座32上形成有向上竖直设置的导柱321，所述上模座22上形成有导向孔221，所述上模组件2和下模组件3合模时，所述导柱321滑动插入至所述导向孔221内。通过设置导柱321，使得所述上模座22和下模座32能够在移动时进行更好的对正，保证产品质量。

优选地，所述感应线圈11上设置有线圈安装板111，所述线圈安装板111上设置若干个安装孔，所述线圈安装板111通过所述安装孔安装在所述移动凹模座55上。如此感应线圈11能够方便的安装在所述移动凹模座55上。

本发明还提供一种IGBT电加热花键温挤压成型工艺，包括使用上述成型成套设备，还包括以下步骤：

①将待加工凸轮轴毛坯放置在下模组件3上，通过轴向定位组件4进行轴向的长度限位，上模组件2向下压紧待加工凸轮轴；

②工位切换油缸554带动移动凹模座55移动，使得移动凹模座55上的感应线圈11对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸52伸出带动感应线圈11前进，并对凸轮轴花键位置进行加热，加热过程中，温控器12监测加热温度，当温控器12检测到加热达到设定温度。如650-750摄氏度后，挤压油缸52带动感应线圈11回程；

③工位切换油缸554带动移动凹模座55移动一个工位，一次粗成型凹模对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸52伸出带动一次粗成型凹模前进对凸轮轴的花键位置进行第一次粗成型，完成后，挤压油缸52回程；

④工位切换油缸554带动移动凹模座55移动一个工位，二次预成型凹模对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸52伸出带动二次预成型凹模前进对凸轮轴的花键位置进行第二次预成型，二次预成型完成后，挤压油缸52回程；

⑤工位切换油缸554带动移动凹模座55移动一个工位，三次精密成型凹模对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸52伸出带动三次精密成型凹模前进对凸轮轴的花键位置进行第三次精密成型，三次预成型完成后，挤压油缸52回程；

⑥完成凸轮轴花键部位挤压后，上压紧模24上升，取出凸轮轴。

与现有技术相比，本发明采用精密温挤压层析，保证精度后续无需加工，提高生产率，制得的产品组织纤维完好，提高了产品强度。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (8)

1.一种IGBT电加热花键温挤压成型工艺，其特征在于，包括使用成型成套设备，成型成套设备包括电加热装置和挤压装置，所述电加热装置包括感应线圈和用于向感应线圈输入交变电流的IGBT模块；所述挤压装置包括上模组件和下模组件，轴向定位组件和挤压组件，所述上模组件与下模组件能够进行开模和合模动作，待加工凸轮轴位于上模组件与下模组件之间，所述轴向定位组件抵顶在待加工凸轮轴的尾部以对待加工凸轮轴进行轴向定位，所述挤压组件包括挤压头和挤压油缸，所述挤压油缸带动挤压头移动以对待加工凸轮轴的头部进行挤压形成花键；

所述上模组件包括上压紧模和固定安装在上压紧模上表面的上模座；所述下模组件包括下压紧模和固定安装在下压紧模下表面的下模座；所述挤压头包括三个挤压凹模，所述挤压组件还包括压板、移动凹模座、导轨和安装模板，所述安装模板固定连接在所述挤压油缸的活塞杆上，所述导轨固定安装在所述安装模板上，所述移动凹模座滑动连接在所述导轨上，三个挤压凹模沿着移动凹模座的移动方向间隔设置，所述挤压凹模通过压板固定安装在所述移动凹模座上，所述感应线圈设置在所述移动凹模座上；所述安装模板上还设置用于驱动移动凹模座滑动的工位切换油缸，所述工位切换油缸至少具有与述感应线圈和三个挤压凹模位置对应的四个工位；

还包括以下步骤：

①将待加工凸轮轴毛坯放置在下模组件上，通过轴向定位组件进行轴向的长度限位，上模组件向下压紧待加工凸轮轴；

②工位切换油缸带动移动凹模座移动，使得移动凹模座上的感应线圈对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸伸出带动感应线圈前进，并对凸轮轴花键位置进行加热，加热过程中，温控器监测加热温度，当温控器检测到加热达到设定温度，加热完成后挤压油缸带动感应线圈回程；

③工位切换油缸带动移动凹模座移动一个工位，一次粗成型凹模对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸伸出带动一次粗成型凹模前进对凸轮轴的花键位置进行第一次粗成型，完成后，挤压油缸回程；

④工位切换油缸带动移动凹模座移动一个工位，二次预成型凹模对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸伸出带动二次预成型凹模前进对凸轮轴的花键位置进行第二次预成型，二次预成型完成后，挤压油缸回程；

⑤工位切换油缸带动移动凹模座移动一个工位，三次精密成型凹模对准凸轮轴花键位置，所述挤压油缸伸出带动三次精密成型凹模前进对凸轮轴的花键位置进行第三次精密成型，三次预成型完成后，挤压油缸回程；

⑥完成凸轮轴花键部位挤压后，上压紧模上升，取出凸轮轴。

2.如权利要求1所述的一种IGBT电加热花键温挤压成型工艺，其特征在于，所述电加热装置还包括机台、气缸、导杆、固定块，活动导块、活动板和V形块，所述导杆的两端通过所述固定块固定连接在所述机台上，所述活动板上固定安装有活动导块，所述活动导块滑动连接在所述导杆上，所述气缸带动所述活动导块沿着所述导杆前后移动；所述V形块固定设置在所述活动板上，待加工凸轮轴放置在所述V形块上；所述感应线圈固定设置在所述机台上，待加工凸轮轴的端部能够随着活动板的移动伸入至感应线圈中；所述机台上还设置有监控加热位置温度的温控器。

3.如权利要求1所述的一种IGBT电加热花键温挤压成型工艺，其特征在于，所述上模组件包括上模具、上模座和上底板；所述下模组件包括下模具、下模座和下底板；所述上模座安装在所述上底板下表面，所述上模具安装在所述上模座上；所述下模座安装在所述下底板上表面，所述下模具安装在所述下模座上。

4.如权利要求1所述的一种IGBT电加热花键温挤压成型工艺，其特征在于，所述安装模板上还设置有监控加热位置温度的温控器。

5.如权利要求1所述的一种IGBT电加热花键温挤压成型工艺，其特征在于，所述上模座上端与压紧油缸连接，所述下模座放置在工作台上。

6.如权利要求1所述的一种IGBT电加热花键温挤压成型工艺，其特征在于，所述下模座上形成有向上竖直设置的导柱，所述上模座上形成有导向孔，所述上模组件和下模组件合模时，所述导柱滑动插入至所述导向孔内。

7.如权利要求1所述的一种IGBT电加热花键温挤压成型工艺，其特征在于，所述感应线圈上设置有线圈安装板，所述线圈安装板上设置若干个安装孔，所述线圈安装板通过所述安装孔安装在所述移动凹模座上。

8.如权利要求1所述的一种IGBT电加热花键温挤压成型工艺，步骤②中，凸轮轴花键位置的加热温度为650-750摄氏度。

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