变速箱齿部免加工高精密驻车棘轮锻造系统及其锻造方法与流程

本发明涉及一种驻车棘轮技术领域，更具体地说涉及一种变速箱齿部免加工高精密驻车棘轮锻造系统及其锻造方法。

背景技术：

驻车棘轮是汽车变速箱停车部分的一个重要零部件，其制造质量将直接影响汽车的运行安全，为提高驻车棘轮的机械强度和加工效率，驻车棘轮的制造工艺由滚齿改为精锻齿，较好的解决了锻造驻车棘轮存在的金属流线不完整和机加工效率低，在未来钢铁需求量日益增长的环境下，使用钢铁要求零浪费和减少材料的消耗，本发明涉及驻车棘轮锻件性能优化、提高机加工效率、降低原材料消耗。

针对传统的汽车自动变速箱内的驻车棘轮进行分析研究，目前普及的锻造工艺为闭式锻造。虽然该锻造工艺具有模具设计与制作简易、工人操作要求低和产品机械性能良好等优点，但是该锻造工艺制作驻车棘轮后道外圆时需要滚齿，传统的滚齿后齿部的金属流线存在断裂缺陷，导致该锻造工艺制作的驻车棘轮存在良品率不高的问题。

技术实现要素：

本发明为了克服传统的驻车棘轮锻造工艺制作的驻车棘轮存在良品率不高的问题，现提供具有可对驻车棘轮锻件性能优化、提高机加工效率和降低原材料消耗等优点的一种变速箱齿部免加工高精密驻车棘轮锻造系统及其锻造方法。

本发明的一种变速箱齿部免加工高精密驻车棘轮锻造系统及其锻造方法，包括用于切割料件的数控锯床，所述的数控锯床的右侧设有数控铣床，所述的数控锯床的左侧设有用于扫描工件原料的激光检测仪，所述的激光检测仪旁设有用于回收工件原料的回收装置，所述的回收装置与用于修整工件原料的修整机相连接，所述的回收装置旁设有用于加热工件原料的加热炉，所述的加热炉后设有用于对工件原料进行初段的压床，所述的压床旁设有用于对工件原料进行精锻的二号压床，所述的二号压床旁设有冷挤压床，所述的压床与冷却输送机相连接，所述的数控锯床、数控铣床、激光检测仪、回收装置、修整机、加热炉、压床、二号压床、冷挤压床和冷却输送机之间通过传送带相连接，所述的数控锯床、数控铣床、激光检测仪、回收装置、修整机、加热炉、压床、二号压床、冷挤压床和冷却输送机分别与总控制器相连接。过去，人们加工驻车棘轮采用的是滚齿机，但是用滚齿机的加工精度较低，导致驻车棘轮的良品率较低。现采用激光检测仪并结合加工模拟软件，既可以提高加工精准度，又可以减少工人的操作量，从而提高了驻车棘轮的生产效率。通过压床和二号压床对工件原料进行多级锻造，既可以在保证驻车棘轮的质量，又可以免去了采用滚齿机进行加工的步骤，从而减少了加工时间。所述的数控锯床和数控铣床与激光检测仪配合使用，从而提高了驻车棘轮的齿部精度。所述的回收装置和修整机，可以在激光检测仪检测到不合格的工件原料时，回收装置会对不合格的工件原料进行回收，回收后的工件原料会进入修整机中进行料件修整，修整完后的工件原料会再次进入激光检测仪中进行检测。利用回收装置和修整机可以提高工件原料的利用率，从而降低材料的浪费。所述的激光检测仪既可以自动检测工件原料的质量，又可以为操作人员提供工件原料的相应数据，操作人员可以通过对相应数据的操作来描绘工件原料的切割路线，之后数控锯床和数控铣床会根据切割路线对工件原料进行加工，从而提高了驻车棘轮整体的精准度且提高了驻车棘轮的机械性能。

作为优选，所述的数控铣床的外壳呈长方体状，所述的外壳上端两侧设有用于扫描切割路线的扫描器，所述的外壳侧面设有控制台，所述的外壳正面设有安全门，所述的数控铣床内设有工作架，所述的工作架上方设有铣刀，所述的铣刀两侧设有冷却喷管。所述的数控铣床工作时，扫描器会现对工件原料上的切割线路进行扫描，扫描完成之后，所述的铣刀会根据切割线路对工件原料进行切割。切割时，铣刀两侧的冷却喷管会对切割部位喷射冷却液，可以降低刀片的温度，从而延长刀片的使用寿命。

作为优选，所述的激光检测仪呈长环筒状，所述的激光检测仪包括壳体，所述的壳体上端两侧设有滑道，所述的滑道上滑动连接有激光扫描仪，所述的壳体内部设有工作台，所述的工作台两侧设有机械手，所述的壳体前端设有隔离门，所述的壳体侧面设有触摸屏。利用滑道和激光扫描仪，可以精确地测量出工件原料的各项尺寸，并将测量结果发送到触摸屏上。利用触摸屏和机器手的配合使用，可轻松的完成对工件原料的划分，从而减少了测量步骤和缩短了测量时间。

作为优选，所述的激光扫描仪呈圆筒状，所述的激光扫描仪的尾部设有滑轮，所述的激光扫描仪腰部设有旋转导向块，所述的激光扫描仪头部设有激光收发器，所述的工作台呈长方体状，所述的工作台两侧设有夹紧滑道，所述的夹紧滑道上滑动连接有用于夹紧工件原料的夹紧块。所述的滑轮和旋转导向块的配合使用可以对角度的对工件原料进行测量，提高测量数据的全面性。该设计可方便夹紧多种尺寸的工件原料，提高该激光测量仪的使用范围。

作为优选，所述的加热炉包括加热器，所述的加热器前方设有机械爪，所述的加热器包括一号加热环，所述的一号加热环圆心处设有加热块，所述的一号加热环与加热块之间设有二号加热环，所述的一号加热环、二号加热环和加热块上表面都设有升降柱。所述的一号加热环、二号加热环和加热块形成多级加热结构，利用多级加热结构可以应对工件原料各个加热位置，确保了工件原料各个加热位置都受热均匀，从而为后续的锻造提供良好的工件温度。

作为优选，所述的机械爪底部设有圆形的旋转底座，所述的旋转底座上设有升降轴，所述的机械爪安装在升降轴的两侧，所述的机械爪与升降轴之间设有用于转动机械爪的旋转臂。利用旋转底座、升降轴和旋转臂可以大幅度地提高机械爪的灵活性。

作为优选，所述的压床内设有圆盘状的压机，所述的压机前端设有喷枪，所述的喷枪由喷墨机构和转座机构组成，所述的压床周围设有安全护栏，所述的压机的控制端和喷枪的控制端分别与总控制器相连接。所述的压机可以对工件原料进行部分加工，加工后的工件原料经过喷墨机构后可实现不易被空气氧化和在传输过程中不易出现损坏，所述的安全护栏可以有效地保护工人。

作为优选，所述的冷却输送机包括支架，所述的支架上设有链条传送机，所述的链条传送机上方设有吹风装置，所述的吹风装置出口处设有分离滑道，所述的分离滑道上方设有温度传感器。吹风装置的控制端、链条传送机的控制端、温度传感器和分离滑道的驱动控制端分别与总控制器相连接。所述的分离滑道的2个端口处都设有物料传感器和挡料滑块，所述的物料传感器和挡料滑块的控制端分别与总控制器相连接。利用分离滑道可以对冷却后未达标的工件原料进行再次冷却，确保工件原料的温度达标后再进行之后的加工处理，大幅度地提高了驻车棘轮的良品率和工件原料的利用率。

作为优选，所述的分离滑道的2个端口处都设有物料传感器和挡料滑块，所述的吹风装置呈凹字形，吹风装置顶部设有至少4个风扇，吹风装置的两边设有通风口，吹风装置的底部设有风道，吹风装置的进出口都设有物料检测传感器和挡板。所述的至少4个风扇配合通风口可以实现对工件原料的快速降温。利用总控制器、物料检测传感器和挡板相互配合工作，可以实现工件原料有序地进入吹风装置中。

本发明具有以下有益效果：提高了驻车棘轮的机械性能，提高了工件原料的利用率，提高了驻车棘轮的良品率，减轻了工人的工作强度，提高了产品的综合利润。

附图说明

附图1为本发明的系统流程图。

附图2为本发明的激光检测仪的结构示意图。

附图3为本发明的数控铣床的结构示意图。

附图4为本发明的加热炉的结构示意图。

附图5为本发明的压床的结构示意图。

附图6为本发明的冷却输送机的结构示意图。

附图7为本发明的扫描器的结构示意图。

附图8为本发明的工作台的结构示意图。

数控锯床1，数控铣床2，激光检测仪3，回收装置4，修整机5，加热炉6，压床7，二号压床8，冷却输送机9，外壳10，扫描器11，控制台12，安全门13，工作架14，有铣刀15，冷却喷管16，壳体17，滑道18，激光扫描仪19，工作台20，机械手21，触摸屏22，滑轮23，旋转导向块24，激光收发器25，夹紧滑道26，夹紧块27，机械爪28，一号加热环29，二号加热环30，加热块31，升降柱32，旋转底座33，升降轴34，旋转臂35，压机36，喷枪37，喷墨机构38，转座机构39，安全护栏40，支架41，链条传送机42，吹风装置43，分离滑道44，温度传感器45，物料传感器46，挡料滑块47，风扇48，通风口49，风道50，物料检测传感器51，挡板52，隔离门53，冷挤压床54。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：根据附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6、附图7和附图8进行进一步说明，本例的一种变速箱齿部免加工高精密驻车棘轮锻造系统及其锻造方法，包括用于切割料件的数控锯床1，所述的数控锯床1的右侧设有数控铣床2，所述的数控铣床2的外壳呈长方体状，所述的外壳10上端两侧设有用于扫描切割路线的扫描器11，所述的外壳10侧面设有控制台12，所述的外壳10正面设有安全门13，所述的数控铣床2内设有工作架14，所述的工作架14上方设有铣刀15，所述的铣刀15两侧设有冷却喷管16。

所述的数控锯床2的左侧设有用于扫描工件原料的激光检测仪3，所述的激光检测仪3呈长环筒状，所述的激光检测仪3包括壳体，所述的壳体17上端两侧设有滑道18，所述的滑道18上滑动连接有激光扫描仪19，所述的激光扫描仪19呈圆筒状，所述的激光扫描仪19的尾部设有滑轮23，所述的激光扫描仪19腰部设有旋转导向块24，所述的激光扫描仪19头部设有激光收发器25，所述的工作台20呈长方体状，所述的工作台20两侧设有夹紧滑道26，所述的夹紧滑道26上滑动连接有用于夹紧工件原料的夹紧块27。所述的激光检测仪3内设有工作台20，所述的工作台20两侧设有机械手21，所述的壳体17正面设有隔离门21，所述的壳体17侧面设有触摸屏22。

所述的激光检测仪3旁设有用于回收工件原料的回收装置4，所述的回收装置4与用于修整工件原料的修整机5相连接，所述的回收装置4旁设有用于加热工件原料的加热炉6，所述的加热炉6包括加热器，所述的加热器前方设有机械爪28，所述的机械爪28底部设有圆形的旋转底座33，所述的旋转底座33上设有升降轴34，所述的机械爪28安装在升降轴34的两侧，所述的机械爪28与升降轴34之间设有用于转动机械爪28的旋转臂35。所述的加热器包括一号加热环29，所述的一号加热环29圆心处设有加热块31，所述的一号加热环29与加热块31之间设有二号加热环30，所述的一号加热环29、二号加热环30和加热块31上表面都设有升降柱32。

所述的加热炉6后设有用于对工件原料进行初段的压床7，所述的压床7内设有圆盘状的压机36，所述的压机36前端设有喷枪37，所述的喷枪37由喷墨机构38和转座机构39组成，所述的压床7周围设有安全护栏40。

所述的压床7旁设有用于对工件原料进行精锻的二号压床8，所述的二号压床8旁设有冷挤压床54，所述的压床7与冷却输送机9相连接，所述的冷却输送机9包括支架41，所述的支架41上设有链条传送机42，所述的链条传送机42上方设有吹风装置43，所述的吹风装置43出口处设有分离滑道44，所述的分离滑道44上方设有温度传感器45，所述的分离滑道44的2个端口处都设有物料传感器46和挡料滑块47，所述的吹风装置43呈凹字形，吹风装置43顶部设有4个风扇48，吹风装置43的两边设有通风口49，吹风装置43的底部设有风道50，吹风装置43的进出口都设有物料检测传感器51和挡板52。

所述的数控锯床1、数控铣床2、激光检测仪3、回收装置4、修整机5、加热炉6、压床7、二号压床8、冷挤压床54和冷却输送机9之间通过传送带相连接，所述的数控锯床1、数控铣床2、激光检测仪3、回收装置4、修整机5、加热炉6、压床7、二号压床8、冷挤压床54和冷却输送机9分别与总控制器相连接。

锻造方法：

1）首先将工件原料放入用于检测工件原料的激光检测仪3中，之后将工件原料固定在激光检测仪3的工作台20上。

2）固定完工件之后，打开激光检测仪3的电源，然后按下扫描按钮，此时激光检测仪3的隔离门53会自动闭合，之后激光检测仪3上的激光扫描仪19会对该工件原料进行扫描。

3）扫描完成后，扫描结果会显示在激光检测仪3的触摸屏22上，此时触摸屏22上会出现工件原料的三维立体模型图和对应的三维数据。

4）当触摸屏22上的数据出现后，操作人员会根据三维立体模型图和对应的三维数据来判断该工件原料是否合格。

5）当工件原料不合格时，不合格的工件原料会通过传送带进入回收装置4中进行回收处理。

6）回收后的工件原料，会被送入修整机5中进行修整处理，修整处理完成之后，会再次进入激光检测仪3中进行检测。

7）当工件原料合格时，合格的工件原料会通过传送带进入加热炉6中进行加热处理。

8）当加热炉6前的料件检测装置检测到工件原料后，工件原料会暂时停止在加热炉前，之后总控制器发送加热指令给加热炉6中的加热器。

9）加热器收到指令之后，加热器上的一号加热环29、二号加热环30和加热块31的温度会开始上升，之后一号加热环29的温度会到达1000℃，二号加热环30的温度会到达1100℃，加热块31的温度会到达1200℃。

10）当一号加热环29、二号加热环30和加热块31都达到设定的温度时，工件原料会通过传送带进入加热炉6中，当工件原料到达加热位置时，工件原料会被加热炉6中的机械爪28夹紧。

11）当工件原料被夹紧完成后，一号加热环29会先给工件原料的正面进行加热，加热时间为50分钟，当一号加热环29加热至第30分钟时，二号加热环30开始对工件原料进行加热，加热时间为50分钟，当二号加热环30加热至第30分钟时，加热块31开始对工件原料进行加热，加热时间为50分钟。

12）当加热块31对工件原料的正面加热结束后，所述的机械爪28先将工件原料抬高，然后机械爪28会将工件原料进行翻转。

13）工件原料翻转完成后，一号加热环29会先给工件原料的背面进行加热，加热时间为50分钟，当一号加热环29加热至第30分钟时，二号加热环30开始对工件原料进行加热，加热时间为50分钟，当二号加热环30加热至第30分钟时，加热块31开始对工件原料进行加热，加热时间为50分钟。

14）当工件原料的正面和背面都加热完成之后，机械爪28会将工件原料放置到加热炉6的出料口，之后加热炉的出料口前端的机器人会将工件原料送到压床7前端。

15）当压床7前端的感应器检测到工件原料时，压床7前的料件检测装置会发送信号给总控制器，之后总控制器会发送信号给压床7，压床7收到信号之后，压床7会将工件原料送入压床7内进行初次锻造。

16）当初次锻造完成之后，工件原料会通过传送带进入二号压床8中，之后二号压床8内的电动螺旋压力机会对工件原料进行精锻处理。

17）工件原料经过精锻处理之后，工件原料会被运到二号压床8的出料口，当二号压床8的出料口处的物料检测装置检测到工件原料后，所述的物料检测装置会向总控制器发送信号，之后总控制器会给机器人和冷却输送机9发送信号。

18）当机器人收到信号后，机器人会将工件原料搬运到冷却输送机9前，之后冷却输送机9会对锻压后的工件原料进行冷却。

19）工件原料冷却完成之后，工件原料会通过传送带再次进入激光检测仪3中进行检测，之后激光检测仪3上的隔离门53会自动闭合，然后激光检测仪3上的激光扫描仪19会对该工件原料进行扫描。

20）扫描完成后，扫描结果会显示在激光检测仪3的触摸屏22上，此时触摸屏22上会出现工件原料的三维立体模型图和对应的三维数据。

21）触摸屏22出现数据之后，操作人员可对该三维立体模型图和对应的三维数据进行数据操作，规划出客户所需的切割部分。

22）数据操作完成之后，激光检测仪3会将数据保存，然后激光检测仪3内的机械手21会在工件原料表面描绘出切割路线。

23）切割路线描绘完成之后，激光检测仪3上的隔离门22会自动打开，之后工件原料会通过传送带进入数控锯床1中进行切片处理。

24）当工件原料到达数控锯床1的工作台时，数控锯床1的工作台上的挡块会将工件原料固定，之后数控锯床1上的扫描仪会对工件原料上的切割路线进行扫描。

25）扫描完成之后，数控锯床1内的锯刀会沿着之前描绘的切割路线对进行工件原料切割，切割完成后的工件原料的厚度为24.9mm，割完成后的工件原料的直径为80.50mm。

26）切片处理完成之后，工件原料会通过传送带进入数控铣床2中进行冲孔处理。

27）当工件原料到达数控铣床2的工作架时，工作架14会将工件原料固定，之后数控铣床2上的扫描仪会对工件原料上的切割路线进行扫描。

28）扫描完成之后，数控铣床2内的铣刀会沿着之前描绘的切割路线对进行工件原料切割，切割完成后的工件原料的内孔直径为14.2mm。

29）冲孔处理完成之后，工件原料会通过传送带进入冷挤压床54中进行最后的冷挤压处理。

30）经过冷挤压处理后的工件原料即为工件，所述的工件的厚度为230.9mm，工件的内孔直径为77.9mm。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。