长轴类零件径向与端部自动化挤压成形系统及其成形方法与流程

本发明涉及的是一种机械加工领域的技术，具体是一种长轴类零件径向与端部自动化挤压成形系统及其成形方法。

背景技术：

在现代制造业中，长轴类零件的应用愈来愈多，某些长轴类零件中间区域存在不等截面台阶的特征，轴两端分布有齿形或法兰等特征。目前，该类零件的一般加工方式是通过锻造首先完成中间区域的变径加工，然后对端部特征进行机加工；或者采用多工序锻造方式，首先在闭式模具或径向锻造模具中完成径向的截面变形，然后依次对坯料两端进行端部成形，端部成形前为了增加材料的塑性变形能力有时还需要对坯料端部进行局部加热。坯料移动过程中采用人工夹持或机械手夹持。由于整个工艺过程中进行了多次装模脱模过程，生产效率不高，对中度不好控制。同时坯料移动轨迹繁复，若采用机械手移料，存在多次变向及掉头过程，生产效率较低。综上所述的，现阶段急需一种精密高效、通用性强的适用于长轴类零件的长轴类零件径向与端部自动化挤压成形系统及其成形方法。

技术实现要素：

本发明针对现有装置无法实现长轴类零件的中间部位与端部几何特征的一次定位精密成形的缺陷，提出了一种长轴类零件径向与端部自动化挤压成形系统及其成形方法，目的在于实现该类零件截面变形与端部成形过程的自动化，同时简化工序，提高生产效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种长轴类零件径向与端部自动化挤压成形系统，包括：机架以及依次设置于其上的径向锻造机构、加热机构以及端部成形机构，其中：径向锻造机构活动设置于机架上，加热机构以及端部成形机构分别对称设置于径向锻造机构的两端。

所述的机架上设有径向锻造区、加热区和端部成形区，其中：径向锻造区上布置有径向锻造机构及相应的进给机构，加热区上设有加热机构，端部成形区在两端均布置有端部成形机构。

所述的径向锻造机构包括：锻造机构以及正对其中心设置的进给机构，其中：锻造机构包括多个径向设置的伺服驱动的独立锻造工作单元，进给机构通过轴向输送并控制旋转坯料，由锻造工作单元实现径向柔性旋转锻造。

所述的加热机构对称设置于径向锻造机构的两端，每一侧采用但不限于电阻丝加热、高频感应加热等多种加热装置形式。

所述的端部成形机构对称设置于径向锻造机构的两端，每一侧包括：抱紧模具与挤压头，其中：抱紧模具由上下瓣模组成，挤压头与待加工的零件同轴设置且沿轴向运动以实现挤压。

本发明涉及一种基于上述装置的成形方法，包括以下步骤：

第一步，将坯料移动至径向锻造机构中，径向锻造机构沿导轨运动至机架的径向锻造区，配合进给机构的轴向进给与旋转进给，径向锻造机构的四个锻头周期性的锻打坯料，完成零件的变截面径向成形。

第二步，通过径向锻造机构的锻头合拢，夹紧坯料，然后径向锻造机构整体通过导轨运动至加热区，加热机构开始工作，完成零件的端部加热。

第三步，继续沿导轨移动径向锻造机构整体至端部成形区，然后两端通过抱紧机构抱紧，挤压杆对端部进行挤压，完成端部加粗或挤法兰等相应的端部变形。

技术效果

与现有技术相比，本发明的采用一套径向锻造机构同时实现长轴类零件的中部变截面径向锻造以及端部成形时的工件夹持，与传统成形方法相比，省去了中间件在不同中部成形设备与端部成形设备之间中转过程，使得多特征长轴类零件制造流程集约化，提高生产效率，节省制造成本；整个工艺过程仅需一次装夹定位，大幅度提高长轴类零件的同轴度，从而提高其成形精度；同时，整个工艺流程过程中的坯料移动轨迹为直线运动，智能控制容易实现，自动化程度较高。

附图说明

图1为本发明所述的一体机锻造机构示意图；

图2为本发明所述的机架工作台面示意图；

图3为本发明所述的具有径向特征与端部特征的长轴类零件示意图；

图4为本发明所述的径向锻造机构的锻头示意图；

图中：径向锻造机构1、抱紧模具2、挤压头3、机架4、旋锻锻头5、导轨6、加热机构7、坯料8、独立锻造工作单元9、动力机构10、一级减速机构11、曲柄连杆机构12、锻头5、导向机构13、曲轴14、连杆15、导向部分16、工作部分17。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2和图4所示，本实施例涉及一种如图3所示长轴类零件的径向与端部自动化挤压成形系统，包括：机架4以及依次设置于其上的径向锻造机构1、加热机构7以及端部成形机构，其中：径向锻造机构1活动设置于机架4上，加热机构7以及端部成形机构分别对称设置于径向锻造机构1的两端。

所述的活动设置，通过机架4上设有两条用于安装径向锻造机构1的导轨6得以实现。

所述的机架4上设有径向锻造区、加热区和端部成形区，其中：径向锻造区上布置有径向锻造机构1及相应的进给机构，加热区上设有加热机构7，端部成形区在两端均布置有端部成形机构。

所述的径向锻造机构1包括：包括多个径向设置的独立锻造工作单元9的锻造机构以及正对其中心设置的进给机构(图中未示出)，其中：进给机构通过轴向输送并控制旋转坯料8，由锻造工作单元9实现径向柔性旋转锻造。

所述的锻造工作单元9包括：依次相连的动力机构10、一级减速机构11、曲柄连杆机构12、锻头5和导向机构13，其中：动力机构将转动扭矩通过一级减速机构输出至曲柄连杆机构并转换为往复运动，锻头5与导向机构相接触以实现限位精确锻造。

所述的曲柄连杆机构12包括：曲轴14和连杆15，其中：曲轴14的一端与一级减速机构11相连，连杆15套接于曲轴中部并与锻头5相连。

所述的锻头5包括：导向部分16与工作部分17，其中：导向部分16与导向机构13相接触，工作部分17开口的截面形状为锥形，与工件接触的工作型面根据锻件形状决定。

各个锻造工作单元的锻头5工作型面形状分别与锻件的不同部分的表面相对应。

所述的导向机构优选为一滑槽，所述锻头5在滑槽内上下滑动设置。

当四组锻造机构锻头5工作型面一致时，随着工件的轴向与旋转进给，可以实现圆棒件或空心管件的变径锻造；当四组锻造机构锻头5依锻件异形截面表面的不同部分而不同时，随着工件的轴向进给，可以实现异形断面零件的锻造；当四组锻造机构锻头5型面形状不同，随着工件的轴向与旋转进给，可以在锻件上锻出呈螺旋线分布的特征。

所述的加热机构7对称设置于径向锻造机构1的两端，每一侧采用但不限于电阻丝加热、高频感应加热等多种加热装置形式。

所述的端部成形机构对称设置于径向锻造机构1的两端，每一侧包括：抱紧模具2与挤压头，其中：抱紧模具2由上下瓣模组成，挤压头与待加工的零件同轴设置且沿轴向运动以实现挤压。

所述的抱紧模具2与挤压头的工作型面与待加工的零件的端部形状相匹配。

如图3所示，本实施例将一根圆棒料加工成图中所示的具有径向特征与端部特征长轴类零件，通过以下成形工艺方法，可以完成该长轴类零件的径向成形及端部成形，其步骤包括：

第一步，通过机械手将坯料8移动至径向锻造机构1中，径向锻造机构沿导轨6运动至机架的径向锻造区，配合进给机构的轴向进给与旋转进给，径向锻造机构的四个锻头周期性的锻打坯料，完成零件的变截面径向成形。

第二步，通过径向锻造机构的锻头5合拢，夹紧坯料，然后径向锻造机构1整体通过导轨6运动至加热区，通过高频感应加热装置7将坯料端部加热至奥氏体温度，提高待变形区域坯料塑性，便于后续端部加工。

第三步，继续沿导轨移动径向锻造机构整体至端部成形区，然后两端通过抱紧机构2抱紧，挤压杆3对端部进行挤压，完成端部成形。

与传统成形方法相比，省去了中间件在不同中部成形设备与端部成形设备之间中转过程，使得多特征长轴类零件制造流程集约化，提高生产效率，节省制造成本；整个工艺过程仅需一次装夹定位，大幅度提高长轴类零件的同轴度，从而提高其成形精度；同时，整个工艺流程过程中的坯料移动轨迹为直线运动，智能控制容易实现，自动化程度较高。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。