TWI558482B - 螺旋傘齒輪鍛造裝置 - Google Patents

Description

螺旋傘齒輪鍛造裝置

本發明是有關於一種鍛造裝置，特別是指一種將胚料成型為螺旋傘齒輪的鍛造裝置。

傳統螺旋傘齒輪的成型大都是以機械切削加工為主，然而此種加工方式會浪費較多的材料，且需要繁複的製程及冗長的加工時間，效率較低，而因切削過程使金屬纖維被切斷及不連續，故加工出的成品結構強度較低。一般業者多以鍛造方式來進行加壓成型，然而由於螺旋傘齒輪具有負拔模角的螺旋齒形，因此在拔模時無法直接脫模，使得螺旋齒形需另外以刀具切削，造成如前述切削加工之缺點。

而目前提出可直接脫模的鍛造方式主要分為兩種，一種是以旋轉沖桿並推頂加工完成的螺旋傘齒輪，使其順著模仁內的齒槽旋轉脫模，但此種方式需在沖桿上設置如齒輪等傳動元件，且還需配合馬達、齒條或鍊條等元件，配置複雜且破壞沖桿強度，而另一種方法是不對沖桿加工以保持沖桿強度，改旋轉模仁並以沖桿將螺旋傘齒輪頂出以脫模，然而此種方式雖可保持沖桿強度，卻需另對 模仁進行穿孔、挖槽等加工，反而破壞模仁強度及封閉性，仍需改善。

因此，本發明之目的，即在提供一種保持沖桿及模仁完整性的螺旋傘齒輪鍛造裝置。

於是，本發明螺旋傘齒輪鍛造裝置，用以成型一胚料，該螺旋傘齒輪鍛造裝置包含一第一模具單元，及一連動該第一模具單元的一脫模單元。該第一模具單元包括一用以置放該胚料的第一模仁，及一可移動地穿設該第一模仁且一端頂抵該胚料底部的第一沖桿。該脫模單元連動該第一模仁，並包括至少一可帶動該第一模仁以該第一沖桿為軸旋轉的推抵機構，及一推動該推抵機構的驅動機構。該驅動機構受控制地在一成型位置與一頂出位置間移動，當該驅動機構由該成型位置朝該頂出位置間移動時，可推動該推抵機構及該第一沖桿，使該推抵機構帶動該第一模仁相對於該第一沖桿旋轉，並使該第一沖桿將該胚料頂出該第一模仁。

本發明之功效在於：藉由該推抵機構可使該第一模仁以該第一沖桿為軸地旋轉，進而將該胚料頂出該第一模仁完成脫模，在設計上不需破壞該第一沖桿及該第一模仁的完整性。

1‧‧‧螺旋傘齒輪鍛造裝置

2‧‧‧第一模具單元

21‧‧‧第一模座

22‧‧‧第一模仁

221‧‧‧傳動部

23‧‧‧第一沖桿

231‧‧‧定位端

24‧‧‧第一彈性件

25‧‧‧旋轉件

3‧‧‧第二模具單元

31‧‧‧第二模座

32‧‧‧第二模仁

33‧‧‧第二沖桿

34‧‧‧第二彈性件

4‧‧‧脫模單元

41‧‧‧驅動機構

411‧‧‧頂料板

412‧‧‧頂出桿

413‧‧‧歸位彈性件

42‧‧‧推抵機構

421‧‧‧第一滑塊

422‧‧‧第二滑塊

423‧‧‧復位件

424‧‧‧本體部

425‧‧‧齒條部

426‧‧‧第一斜導面

427‧‧‧第二斜導面

A‧‧‧框示處

B‧‧‧胚料

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的 實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一剖視圖，說明本發明螺旋傘齒輪鍛造裝置之一實施例；圖2是一俯視圖，說明本實施例之一第一模仁及一推抵機構；圖3是一局部放大圖，用以輔助說明圖1中假想線框示處A；圖4是一剖視圖，說明本實施例中的合模成型過程；及圖5是一剖視圖，說明本實施例中的脫模過程。

參閱圖1及圖2，為本發明螺旋傘齒輪鍛造裝置之一實施例，且在本實施例中，該螺旋傘齒輪鍛造裝置1是採直立式設置以方便說明，但不以此為限。該螺旋傘齒輪鍛造裝置1，包含一第一模具單元2、一與該第一模具單元2對合的第二模具單元3，及一設置於該第一模具單元2內的脫模單元4。該第一模具單元2包括一第一模座21、一設置於該第一模座21內的第一模仁22、一可移動地穿設該第一模仁22的第一沖桿23、一個兩端分別頂抵該第一沖桿23及該第一模仁22的第一彈性件24，及三個卡置於該第一模座21及該第一模仁22間減輕摩擦力的旋轉件25。該第一模仁22外緣是如圖2所示地凸設有多個呈齒形的傳動部221。該第一沖桿23具有一定位端231，該定位端231不為圓形，而可以是橢圓、矩形、三角形，或其他之形狀。

該第二模具單元3包括一與該第一模座21對合的第二模座31、一設置於該第二模座31內且與該第一模仁22對合的第二模仁32、一設置於於該第二模座31內且穿設該第二模仁32的第二沖桿33，及一設置於該第二模座31內且兩端分別頂抵該第二模座31及該第二模仁32的第二彈性件34。

該脫模單元4包括一驅動機構41，及二推抵機構42。該驅動機構41具有一設置於該第一模座21內且承接該第一沖桿23的頂料板411、一設置於該頂料板411相反於該第一沖桿23之一面上且朝遠離該第一沖桿23的方向穿設該第一模座21的頂出桿412，及兩個兩端分別頂抵該頂料板411及該第一模座21的歸位彈性件413。該頂出桿412是連接氣缸或油壓缸等動力源而可相對於該第一模座21上下移動。每一推抵機構42具有一個一端與該第一模仁22之該等傳動部221相嚙合的第一滑塊421、一個兩端分別頂抵該第一滑塊421及該驅動機構41之該頂料板411的第二滑塊422，及一穿設該第一模座21且固定於該第一滑塊421上的復位件423。該等第一滑塊421是如圖2所示地間隔且平行設置。圖3是圖1假想線框示處A的局部放大圖。每一第一滑塊421具有一本體部424、一設置於該本體部424上且嚙合該第一模仁22之該等傳動部221的齒條部425，及一設置於該本體部424上且如圖3所示地貼抵該第二滑塊422的第一斜導面426。該第二滑塊422具有一如圖3所示地貼抵該第一斜導面426的第二斜導面 427。

參閱圖1及圖4，本發明的操作步驟如下：先將該胚料B置入具有負拔模角之螺旋齒形特徵的第一模仁22內，再將該第二模具單元3下壓使其與該第一模具單元2對合，此時該第一模座21及該第二模座31上下相互對合。該第一模仁22及該第二模仁32對合。此時該第一沖桿23及第二沖桿33是分別位於該胚料B的底部及頂部。接著進行鍛造成型，驅動該第二模具單元3繼續下壓，使該第二沖桿33向下壓抵該胚料B並與向上頂抵該胚料B的第一沖桿23配合，擠壓該胚料B使其變形，並均勻地填充於該第一模仁22內，進而成型出如圖4所示的齒型特徵而成型為一螺旋傘齒輪。在該第二模具單元3下壓的過程中，該第二彈性件34會受到該第二模座31的推抵而被壓縮，進而產生一迫使該第二模仁32緊貼該第一模仁22的彈性偏移力，使該第一模仁22及第二模仁32在鍛造成型過程中是相互緊抵而密閉。

參閱圖2、圖3，及圖5，在完成鍛造成型後，將該第二模具單元3(見圖4)向上復位，並啟動動力源(圖未示)使該驅動機構41由一如圖4所示的成型位置移動至一如圖5所示的頂出位置，在此一移動過程中，該驅動機構41之頂出桿412推動該頂料板411向上移動，並帶動該等第二滑塊422及該第一沖桿23向上推頂，使該等第二滑塊422之該等第二斜導面427分別與該等第一滑塊421之該等第一斜導面426產生相對滑移，並使該等第一滑塊 421朝彼此的方向移動，藉由相互嚙合的該等齒條部425及該等傳動部221，使該第一模仁22順著該胚料B的齒型特徵方向以該第一沖桿23為軸旋轉。而該第一沖桿23之定位端231是卡置於該胚料B的底部，且藉由該定位端231的形狀使被插置的胚料B無法旋轉，以配合該第一模仁22的旋轉動作將該胚料B頂出該第一模仁22而完成脫模動作。在該驅動機構41由該成型位置移動至該頂出位置的過程中，該第一彈性件24、該等歸位彈性件413，及該等復位件423受到壓縮，並於脫模動作完成後分別使該第一沖桿23、該頂料板411，及該等第一滑塊421復位。此一定位機制可避免該第一模仁22在進行旋轉後無法轉回原位，並可直接進行下一次加工而不需重新校準，提升加工精準度並節省時間。

藉由旋轉脫模的機制只需一道次即可成型出形狀更為複雜、尺寸更加精確的鍛件，並解決負拔模角鍛件難以脫模之問題，且不需額外切削加工而能節省材料、減少成型道次及降低成本。而在鍛造成型時該第一模仁22及該第二模仁32為密閉狀態，故鍛件可大量減少毛邊量，金屬流線可沿鍛件輪廓分布，從而可避免鍛件流線末端外露，提高鍛件的機械性能。

綜上所述，藉由該等第一滑塊421及該等第二滑塊422的連動，可使該第一模仁22以該第一沖桿23為軸地旋轉，進而將該胚料B頂出該第一模仁22完成脫模，在設計上不需破壞該第一沖桿23及該第一模仁22的完整 性，提升強度及精確度，且解決負拔模角不易脫模之問題，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧螺旋傘齒輪鍛造裝置

2‧‧‧第一模具單元

21‧‧‧第一模座

22‧‧‧第一模仁

23‧‧‧第一沖桿

231‧‧‧定位端

24‧‧‧第一彈性件

25‧‧‧旋轉件

3‧‧‧第二模具單元

31‧‧‧第二模座

32‧‧‧第二模仁

33‧‧‧第二沖桿

34‧‧‧第二彈性件

4‧‧‧脫模單元

41‧‧‧驅動機構

411‧‧‧頂料板

412‧‧‧頂出桿

413‧‧‧歸位彈性件

42‧‧‧推抵機構

421‧‧‧第一滑塊

422‧‧‧第二滑塊

423‧‧‧復位件

A‧‧‧框示處

B‧‧‧胚料

Claims (10)

1. 一種螺旋傘齒輪鍛造裝置，用以成型一胚料，該螺旋傘齒輪鍛造裝置包含：一第一模具單元，包括一用以置放該胚料的第一模仁，及一可移動地穿設該第一模仁且一端頂抵該胚料底部的第一沖桿；及一脫模單元，連動該第一模仁，並包括：至少一推抵機構，可帶動該第一模仁以該第一沖桿為軸旋轉，及一驅動機構，受控制地在一成型位置與一頂出位置間移動，當該驅動機構由該成型位置朝該頂出位置間移動時，可推動該推抵機構及該第一沖桿，使該推抵機構帶動該第一模仁相對於該第一沖桿旋轉，並使該第一沖桿將該胚料頂出該第一模仁。
2. 如請求項1所述的螺旋傘齒輪鍛造裝置，其中，該驅動機構具有一承接該第一沖桿的頂料板，該推抵機構具有一可推動該第一模仁旋轉的第一滑塊，及一設置於該驅動機構之頂料板上並頂抵該第一滑塊的第二滑塊。
3. 如請求項2所述的螺旋傘齒輪鍛造裝置，其中，該第一滑塊具有一本體部，及一設置於該本體部上且貼抵該第二滑塊的第一斜導面，該第二滑塊具有一貼抵該第一斜導面的第二斜導面。
4. 如請求項3所述的螺旋傘齒輪鍛造裝置，其中，該第一 模仁外緣凸設有多個呈齒形的傳動部，該第一滑塊還具有一設置於該本體部上且與該等傳動部嚙合的齒條部。
5. 如請求項1所述的螺旋傘齒輪鍛造裝置，其中，該第一沖桿具有一卡置於該胚料底部以限制該胚料旋轉的定位端。
6. 如請求項2所述的螺旋傘齒輪鍛造裝置，其中，該第一模具單元還包括一供該第一模仁設置的第一模座，及一個兩端分別頂抵該第一沖桿及該第一模仁的第一彈性件。
7. 如請求項6所述的螺旋傘齒輪鍛造裝置，還包含一與該第一模具單元對合的第二模具單元，該第二模具單元包括一與該第一模座對合的第二模座、一設置於該第二模座內並與該第一模仁對合的第二模仁、一設置於該第二模座內且穿設該第二模仁的第二沖桿，及一設置於該第二模座內且兩端分別頂抵該第二模座及該第二模仁的第二彈性件。
8. 如請求項7所述的螺旋傘齒輪鍛造裝置，其中，該推抵機構之該第一滑塊是設置於該第一模座內，該推抵機構還具有一設置於該第一滑塊上的復位件。
9. 如請求項2所述的螺旋傘齒輪鍛造裝置，其中，該驅動機構還具有至少一個兩端分別頂抵該頂料板及該第一模座的歸位彈性件。
10. 如請求項6所述的螺旋傘齒輪鍛造裝置，其中，該第一 模具單元還包括至少一卡置於該第一模座及該第一模仁間，減輕該第一模仁及該第一模座之間摩擦力的旋轉件，該驅動機構還具有一設置於該頂料板上的頂出桿，該頂出桿是朝遠離該第一沖桿的方向穿設該第一模座。