一种齿轮内孔分段式冲压工装及方法与流程

1.本发明涉及齿轮加工技术领域，尤其涉及一种齿轮内孔分段式冲压工装及方法。


背景技术：

2.现有的齿轮、齿盘制造工艺中，冲压方式加工齿轮、齿盘是较为常用的加工工艺，但是在采用冲压方式加工齿轮、齿盘时，内部的大孔径圆形槽占据的比例较大，在进行直接冲压时，容易受较强应力影响，导致内部的大孔径圆形槽周围的板块发生微形变，使盘面的平整度受到影响。因此，如何在冲压齿轮、齿盘的大孔径圆形槽时，降低大孔径圆形槽周围板块发生的微形变，保证盘面的平整度，成为冲压齿轮、齿盘过程中需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种齿轮内孔分段式冲压工装及方法，从而在冲压齿轮、齿盘的大孔径圆形槽时，降低大孔径圆形槽周围板块发生的微形变，保证盘面的平整度。
4.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
5.本发明提供一种齿轮内孔分段式冲压工装，冲压工装包括钻孔箱，钻孔箱内安装有钻孔装置，钻孔装置配置有用于对原料板材进行钻孔的钻孔刀头。冲压工装包括分段冲压箱，分段冲压箱内安装有用于固定支撑原料板材的支撑面板，支撑面板嵌入配置有若干自由转动的支撑转盘，支撑转盘中心位置开设有方形通孔，支撑转盘开设有若干均匀分布的分段冲压通槽。分段冲压箱内配置有位于原料板材上方的下压固定盘以及若干用于驱动下压固定盘升降移动的上位液压管，下压固定盘开设有若干下压圆形通槽。分段冲压箱内配置有位于下压固定盘下方的角位移机构，角位移机构包括伺服电机和由伺服电机驱动转动的若干轴向转动管，轴向转动管开设有开口朝上的方形盲孔。分段冲压箱内配置有位于下压固定盘上方的上位安装盘，分段冲压箱内配置有用于驱控调节上位安装盘动作的冲压驱动装置，上位安装盘下侧面转动安装有若干冲压盘，上位安装盘上侧安装有用于冲压盘恢复初始位置的发条结构，冲压盘下侧面的边缘位置设有若干均匀分布的分段冲压弧板，冲压盘下侧面的中心位置固定连接有配合插入方形盲孔位置处的从动方杆。
6.作为本发明中分段式冲压工装的一种优选技术方案：支撑面板开设有用于安装支撑转盘的通槽结构，支撑转盘包括边位支撑圈，边位支撑圈与支撑转盘之间配置有滚子结构。
7.作为本发明中分段式冲压工装的一种优选技术方案：分段冲压通槽的结构尺寸与分段冲压弧板的结构尺寸相配合，分段冲压弧板的外侧边为圆弧状，若干分段冲压弧板的圆心轴线共线。
8.作为本发明中分段式冲压工装的一种优选技术方案：若干上位液压管共同连接在同一液压驱动设备上，上位液压管配置有朝下设置的液压杆，液压杆下侧端与下压固定盘固定连接。
9.作为本发明中分段式冲压工装的一种优选技术方案：经过钻孔装置的钻孔刀头加工后的原料板材上形成若干中心钻孔，中心钻孔的孔直径尺寸大于从动方杆方形截面的对角线长度尺寸。
10.作为本发明中分段式冲压工装的一种优选技术方案：冲压盘的直径尺寸与下压圆形通槽的直径尺寸相配合，设下压固定盘的竖直厚度尺寸为ha，设原料板材的厚度尺寸为hb，设整个冲压盘的竖直厚度尺寸为h，设分段冲压弧板的竖直厚度尺寸为d，则h-d＝ha，d＝hb。
11.作为本发明中分段式冲压工装的一种优选技术方案：分段冲压箱内固定安装有位于支撑面板下方的下料斜坡架，下料斜坡架下方固定安装有齿轮安装架，若干轴向转动管包括一中心位置轴向转动管和围绕在中心位置轴向转动管外围的多个环侧位置轴向转动管，齿轮安装架内安装有与伺服电机输出轴固定连接的主驱动齿轮、与环侧位置轴向转动管固定连接的副侧齿轮，主驱动齿轮与副侧齿轮啮合连接。齿轮安装架上侧设置上位安装架，上位安装架位置处安装有中间齿轮，中心位置轴向转动管、任意一个环侧位置轴向转动管都安装有与中间齿轮啮合连接的上位转动齿轮。
12.作为本发明中分段式冲压工装的一种优选技术方案：原料板材在冲压过程中依次形成有多个前段冲压通槽、多个后段冲压区域以及在完成多个后段冲压区域冲压后形成的成型内孔。
13.本发明提供一种齿轮内孔分段式冲压方法，包括以下步骤：
14.㈠原料板材经过钻孔装置下方时，钻孔装置驱动其多个钻孔刀头动作，在原料板材上加工出多个中心钻孔。
15.㈡原料板材的中心钻孔区域进入分段冲压箱，上位液压管驱动下压固定盘压合住原料板材的待加工区域，冲压驱动装置驱动上位安装盘下移一定距离，使从动方杆穿过支撑转盘的方形通孔后插接在轴向转动管的方形盲孔中。
16.㈢冲压驱动装置驱动上位安装盘下侧位置的冲压盘对处于支撑面板与下压固定盘之间的原料板材区域进行冲压处理：
①
先按支撑转盘、分段冲压弧板的初始位置对原料板材进行第一次冲压，原料板材上形成多个前段冲压通槽；
②
冲压驱动装置带动上位安装盘上移，冲压盘的分段冲压弧板与原料板材分离，伺服电机带动主驱动齿轮转动，使轴向转动管转动一定角度，带动支撑转盘、冲压盘同步旋转一定角度；
③
冲压驱动装置驱动分段冲压弧板对原料板材二次冲压，再重复
②
中方式调节好三次冲压位置；
④
冲压驱动装置驱动分段冲压弧板对原料板材完成三次冲压，原料板材形成若干成型内孔。
17.㈣冲压驱动装置带动上位安装盘上移，直至从动方杆下端处于原料板材上方位置时上位安装盘停止上移，上位液压管带动下压固定盘上移，原料板材上游已经开设好中心钻孔的板材区域进入下压固定盘的下方位置，重复第㈡、㈢步中的冲压操作。
18.作为本发明中分段式冲压方法的一种优选技术方案：设冲压盘的分段冲压弧板数目为n，分段冲压弧板对应的圆心角为α，则n
·
α＝π，完成对原料板材第一次冲压后，支撑转盘、冲压盘后续每次旋转的角度值为λα，其中1/2＜λ＜1。
19.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
20.1.本发明通过先对原料板材进行钻孔，在采用同步转动的冲压盘、支撑转盘，在保证支撑转盘对原料板材较好支撑性的条件下，对原料板材需要开设成型内孔的边缘区域进
行多次多位置式冲压，从而在冲压齿轮、齿盘的大孔径圆形槽时，降低大孔径圆形槽周围板块发生的微形变，保证盘面的平整度。
21.2.本发明在对原料板材进行多段多次冲压时，无需移动连续性传动的原料板材，便于长尺寸原料板材的连续性冲压操作。
附图说明
22.图1为本发明中分段式冲压工装的整体装置结构示意图。
23.图2为图1中a处局部放大的结构示意图。
24.图3为图1中b处局部放大的结构示意图。
25.图4为本发明中下压固定盘的(俯视)示意图。
26.图5为本发明中上位安装盘下侧位置的冲压盘的(仰视)结构示意图。
27.图6为本发明中支撑面板上支撑转盘的(俯视)示意图。
28.图7为本发明中原料板材在完成第一次冲压时的首段冲压通槽的示意图。
29.图8为本发明中原料板材在完成最后一次冲压后所形成的成型内孔的示意图。
30.附图标记说明：
31.1-钻孔箱；2-钻孔装置，201-钻孔刀头；3-原料板材，301-中心钻孔位置，302-前段冲压位置，303-后段冲压区域，304-成型内孔；4-分段冲压箱；5-支撑面板，501-支撑转盘，502-边位支撑圈，503-滚子结构，504-方形通孔，505-分段冲压通槽；6-下压固定盘，601-下压圆形通槽；7-上位安装盘；8-冲压盘，801-分段冲压弧板；9-冲压驱动装置；10-冲压轴杆；11-冲压固定架；12-上位液压管；13-液压杆；14-齿轮安装架；15-伺服电机；16-主驱动齿轮；17-副侧齿轮；18-轴向转动管；19-方形盲孔；20-上位转动齿轮；21-上位安装架；22-中间齿轮；23-从动方杆；24-下料斜坡架；25-发条结构。
具体实施方式
32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
33.实施例一
34.请参阅图1至图8，本发明中齿轮内孔分段式冲压工装的主要结构如下：
35.钻孔箱1：钻孔箱1内固定安装了朝下设置的钻孔装置2，钻孔装置2设置了多个位置的钻孔刀头201，对原料板材3上需要钻孔的位置进行加工。
36.原料板材3：原料板材3在加工过程中先后形成了中心钻孔301、前段冲压通槽302、后段冲压区域303，后段冲压区域303其实在最后一次进行冲压所形成的空缺区域，在完成最后一次冲压后，后段冲压区域303就融入到了整个成型内孔304区域中。而且本发明中至少进行三次不同位置的冲压，冲压的更加光滑、而且在第二次、第三次冲压时，伴随所要冲压的板块面积越来越小，冲压对整个原料板材3的冲击力越来越小，原料板材形变概率大幅度降低。
37.分段冲压箱4：分段冲压箱4内设置了支撑面板5、下压固定盘6、上位安装盘7，支撑面板5对原料板材3进行直接支撑，下压固定盘6位于支撑面板5上侧，下压固定盘6能够自由
升降移动，下压固定盘6上侧面固定连接了多个上位液压管12的液压杆13，多个上位液压管12与同一个液压设备连接，因此多个上位液压管12的输出液压强度都是相同的，能够对下压固定盘6形成稳定施压。上位安装盘7位于下压固定盘6上侧，上位安装盘7上侧固定安装了冲压固定架11，冲压固定架11上侧连接在冲压驱动装置9的冲压轴杆10下侧端。
38.支撑面板5：支撑面板5安装了多个位置的支撑转盘501，支撑转盘501的上侧面与支撑面板5的上侧面齐平，支撑面板5开设了能够恰好安装支撑转盘501的槽体结构，支撑转盘501还包括了边位支撑圈502，边位支撑圈502与支撑面板5之间配置滚子结构503，便于支撑转盘501的自由转动。支撑转盘501的中心位置开设了方形通孔504，支撑转盘501开设了围绕在方形通孔504外围的多个分段冲压通通槽505。
39.上位安装盘7：上位安装盘7下侧面安装了多个位置的冲压盘8，冲压盘8下侧面的边缘位置设置了多个分段冲压弧板801，分段冲压弧板801的厚度尺寸应与原料板材3的厚度相配合。
40.下压固定盘6：下压固定盘6开设了下压圆形通槽601，冲压盘除去分段冲压弧板801外的厚度尺寸应与下压圆形通槽601纵向深度尺寸相配合，下压圆形通槽601的直径尺寸与冲压盘8的结构尺寸相配合，在保证冲压盘8能够在下压圆形通槽601中自由升降前提下，最大程度对原料板材3上侧面进行压紧。
41.齿轮安装架14：齿轮安装架14安装在支撑面板5下方，齿轮安装架14固定安装了伺服电机15，伺服电机15的输出轴朝上设置，伺服电机15的输出轴上侧端固定安装了主驱动齿轮16，齿轮安装架14还配置有多个副侧齿轮17，副侧齿轮17分布在主驱动齿轮16周围，副侧齿轮17都与主驱动齿轮16相啮合。齿轮安装架14上还安装了多个轴向转动管18，包括一个位于伺服电机15输出轴正上方的中心位置轴向转动管18和多个位于中心位置轴向转动管18外围的环侧位置轴向转动管18，环侧位置轴向转动管18下侧端与副侧齿轮17固定连接，齿轮安装架14上侧还设有上位安装架21，上位安装架安装了一个中间齿轮22，中心位置轴向转动管18、其中一个环侧位置轴向转动管18上都有固定安装了上位转动齿轮20，两个上位转动齿轮20都与中间齿轮22啮合连接。轴向转动管18还开设了方形盲孔19，方形盲孔19开口朝上，冲压盘8下侧面的中心位置固定连接了从动方杆23，从动方杆23穿过原料板材3的中心钻孔301(中心钻孔301宽度大于从动方杆23方形截面的对角线宽度)、方形通孔504并插入轴向转动管18的方形盲孔19中。使得伺服电机15转动时，所有的从动方杆23所转动角度的绝对值都相等。
42.下料斜坡架24：下料斜坡架24能够收集多次冲压时原料板材3上掉落零碎金属料，随后一次冲压后，原料板材3的成型内孔304中剩余的大面积金属废料伴随原料板材3不断前进，成型内孔304脱离分段冲压箱4后，进行对应的掉落收集。
43.发条结构25：发条结构25的中间设置了活动贯穿上位安装盘7的轴杆结构，轴杆结构的下侧端固定连接在冲压盘8上侧面的中心位置。在完成当前成型内孔304的多次冲压后，冲压驱动装置9带动整个上位安装盘7上移至高位初始位置，发条结构25缩紧，带动从动方杆23恢复到初始位置的状态。同样的，伺服电机15将轴向转动管18的方形盲孔19也恢复到初始位置的状态，便于后续再次冲压时的插接配合。
44.实施例二
45.本发明涉及一种齿轮内孔分段式冲压方法，主要包括以下步骤：
46.第一步，原料板材3经过钻孔装置2下方时，钻孔装置2驱动其多个钻孔刀头201动作，在原料板材3上加工出多个中心钻孔301；
47.第二步，原料板材3的中心钻孔301区域进入分段冲压箱4，上位液压管12驱动下压固定盘6压合住原料板材3的待加工区域，冲压驱动装置9驱动上位安装盘7下移一定距离，使从动方杆23穿过支撑转盘501的方形通孔504后插接在轴向转动管18的方形盲孔19中；
48.第三步，冲压驱动装置9驱动上位安装盘7下侧位置的冲压盘8对处于支撑面板5与下压固定盘6之间的原料板材3区域进行冲压处理：
①
先按支撑转盘501、分段冲压弧板801的初始位置对原料板材3进行第一次冲压，原料板材3上形成多个前段冲压通槽302；
②
冲压驱动装置9带动上位安装盘7上移(但要保证从动方杆23下端仍插接在轴向转动管18的方形盲孔19中)，冲压盘8的分段冲压弧板801与原料板材3分离，伺服电机15带动主驱动齿轮16转动，使轴向转动管18转动一定角度，带动支撑转盘501、冲压盘8同步旋转一定角度；
③
冲压驱动装置9驱动分段冲压弧板801对原料板材3二次冲压，再重复
②
中方式调节好三次冲压位置；
④
冲压驱动装置9驱动分段冲压弧板801对原料板材3完成三次冲压(三次冲压的位置就是对原料板材3的后段冲压区域303进行冲压)，原料板材3形成若干成型内孔304。
49.第四步，冲压驱动装置9带动上位安装盘7上移，直至从动方杆23下端处于原料板材3上方位置时上位安装盘7停止上移，上位液压管12带动下压固定盘6上移，原料板材3上游已经开设好中心钻孔301的板材区域进入下压固定盘6的下方位置，重复第㈡、㈢步中的冲压操作。
50.另外，设冲压盘8的分段冲压弧板801数目为n，分段冲压弧板801对应的圆心角为α，则n
·
α＝π，完成对原料板材3第一次冲压后，支撑转盘501、冲压盘8后续每次旋转的角度值为λα，其中1/2＜λ＜1。例如冲压盘8的分段冲压弧板801数目为10个，分段冲压弧板801对应的圆心角为18
°
，完成对原料板材3第一次冲压后，支撑转盘501、冲压盘8后续第二次、第三次进行转动的角度都为12
°
，三次冲压重叠交叉了一定的冲压区域，降低了冲压对冲压位置周围的附带影响。
51.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。