一种谐波减速器用柔性齿轮的制作方法

1.本实用新型涉及一种谐波减速器用柔性齿轮。


背景技术：

2.谐波减速器具有高精度、高扭矩、低振动和响应快速性特点，因此广泛应用于工业机器人、机械设备、航空航天、通信设备、光学器材等不同领域。谐波减速器因其传动精度高、效率高、传动平稳、体积小等特点在应用于机器人部分关节时优势明显。
3.谐波减速器是由柔性齿轮、刚性齿轮和波发生器组成，其运动或动力的传递是在波发生器的作用下，迫使柔性齿轮产生弹性变形，并与刚性齿轮相互作用而达到传动的目的，因此柔性齿轮是谐波减速器中最为核心的基本构件。
4.柔性齿轮即柔轮，有薄壁杯型、薄壁圆筒形或平嵌式等多种，薄壁圆筒形柔性齿轮的开口端外面有齿圈，柔性齿轮在波发生器的强制形变下产生形变，并由波发生器驱动产生错齿啮合运动，在这种复杂的受力情况下长期运行时，易发生损坏，影响谐波减速器的使用寿命。


技术实现要素：

5.本实用新型目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种谐波减速器用柔性齿轮的技术方案，可以使波发生器直接作用于与柔性环上，经柔性环带动外齿圈和薄壁杯体转动，可以延长柔性齿轮的使用寿命，不易损坏，满足各种复杂情况下长期运行，该制造方法步骤简单，不仅可以实现多个柔性齿轮的同步浇注成型，提高加工效率，而且可以柔性齿轮的加工精度和质量，提高了其强度，延长了使用寿命。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种谐波减速器用柔性齿轮，其特征在于：包括薄壁杯体和柔性环，柔性环设于薄壁杯体的开口一侧，薄壁杯体的外圆周侧面上设置有外齿圈，柔性环内均匀设置有腔体，腔体内设有弹性体，柔性环的端面上均匀设有与腔体连通的通孔，通孔内设有塞子；通过柔性环的设计，可以使波发生器直接作用于与柔性环上，经柔性环带动外齿圈和薄壁杯体转动，可以延长柔性齿轮的使用寿命，不易损坏，满足各种复杂情况下长期运行，腔体用于放置弹性体，通过弹性体的设计可以使柔性环具有一定的弹性，满足谐波减速器的使用要求，可以起到缓冲减振的作用，提高传动的精度，通孔便于柔性环在加工时使弹性体浇注于腔体内，提高弹性体与柔性环之间的连接紧密性，塞子可以对通孔进行密封。
8.进一步，薄壁杯体的外侧面与柔性环之间均匀设置有加强筋，通过加强筋的设计可以提高薄壁杯体与柔性环之间的连接强度，避免柔性环与薄壁杯体之间发生断裂，影响柔性齿轮的使用寿命。
9.进一步，薄壁杯体的封闭一侧设置有端盖，端盖上设置有轴孔和安装孔，轴孔和安装孔便于将输出轴的安装连接，提高连接的可靠性。
10.进一步，薄壁杯体的口径由开口一侧向封闭一侧等比例减小。
11.进一步，腔体和弹性体均为柱形结构，弹性体与腔体相匹配，柱形结构的腔体和弹性体设计，可以使柔性环受力均匀，避免柔性环受力不均造成断裂。
12.如上述的一种谐波减速器用柔性齿轮的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
13.1)浇注装置安装
14.a、首先根据设计要求确定底座、侧板和顶板的尺寸，加工相应的底座、侧板和顶板，将两个侧板固定安装在底座的顶面上，且保证两个侧板平行设置，提高整个浇注装置的稳定性，进一步可以提高浇注的质量；
15.b、然后根据设计要求在两个侧板之间确定固定板的安装位置，将固定板从下往上依次固定安装在侧板的设定位置处，保证上下相邻两个固定板相互平行，在每个固定板的顶面上安装底板，底板上设置有浇注模具和弹性组件，固定板可以将两个侧板之间的空间进行等间距分隔，实现多个柔性齿轮同步加工，浇注模具便于柔性齿轮的浇注成型，提高柔性齿轮的加工效率，弹性组件可以在浇注夹持机构与浇注模具脱离时起到缓冲的作用，提高浇注质量；
16.c、接着制作相应的移动板，在移动板上对称安装套筒，将底层的移动板放置在位于底部的两个固定板之间，将中间层的移动板放置在中间的两个固定板之间，选取合适尺寸的固定导杆，将固定导杆从上层的固定板竖直向下贯穿各个固定板和移动板，使其与底部的固定板固定连接，且各个移动板通过套筒连接在固定导杆上，同时将上层的移动板套设于固定导杆上，使其位于上部的固定板上方，再根据各个移动板之间的间距选取合适尺寸的衔接杆，将衔接杆从上层的移动板竖直向下依次管过中间层的固定板和移动板，再穿过底层的移动板，将各个移动板通过螺母与衔接杆固定连接，保证每个移动板的底面与其相应底部的固定板之间的间距保持一致，通过从下往上的方式装配移动板，不仅可以保证各个移动板能顺利安装，而且便于调节各个移动板的高度位置，满足不同尺寸柔性齿轮的加工，移动板可以经套筒沿着固定导杆上下移动，防止移动板在上下移动过程中发生倾斜，影响浇注的质量，衔接杆可以将各个移动板进行固定连接，保证各个移动板同步上下移动，实现多个柔性齿轮的同步浇注，提高加工效率；
17.d、在每个移动板的侧面上安装浇注夹持机构，将浇注夹持机构通过输料管与外部供料设备连通，便于箱浇注夹持机构内连续输送浇注料；
18.e、最后将顶板水平固定安装在两个侧板的顶部之间，固定导杆的顶端与顶板固定连接，并在顶板的顶面上安装第一气缸，将第一气缸通过第一活塞杆连接上层的移动板，通过第一气缸经第一活塞杆带动上层的移动板上下移动，可以实现其余的移动板同步上下移动，提高浇注效率；
19.2)浇注成型
20.a、首先根据设计要求制作相应的弹性体，将弹性体依次放置在浇注模具内，再将浇注模具推入相应的底板上固定，直至每一个底板上的浇注模具安装完毕，提高浇注的精度，避免产生泄漏；
21.b、然后启动第一气缸，通过第一活塞杆带动上层的移动板向下移动，同时经衔接杆带动中间层和底层的移动板同步向下移动，浇注夹持机构推动弹性组件靠近浇注模具，直至浇注夹持机构与浇注模具完全配合；
22.c、接着启动外部的供料设备，向各个浇注模具内同步浇注物料，直至所有的浇注
模具浇注完毕；
23.d、最后通过第一气缸带动第一活塞杆反向移动，使各个浇注夹持机构脱离浇注模具，依次取下浇注模具，更换下一批浇注模具；
24.3)冷却脱模
25.将取出的浇注模具冷却至室温后进行脱模，形成所需的柔性齿轮坯体，薄壁杯体、柔性环和外齿圈一体成型，沿柔性环上的通孔安装塞子；
26.4)端盖安装
27.首先沿着柔性齿轮坯体的封闭端部开设圆孔，并根据圆孔的尺寸加工相应的端盖，在端盖上开设轴孔和安装孔，然后将端盖卡入圆孔内，通过焊接进行固定；
28.5)热处理
29.a、先将柔性齿轮坯体进行球化退火热处理，升温至700～900℃，保温30～50min，再降温至500～600℃空冷，进行粗车加工；
30.b、然后对粗车加工后的柔性齿轮坯体先升温至700～900℃，保温30～50min，经淬火油冷至50～80℃后清洗，再升温至500～600℃，保温30～50min后空冷降温，进行半精加工；
31.c、接着对半精加工后的柔性齿轮坯体先升温至700～900℃，保温30～50min，冷却至50～80℃后清洗，再进行回火处理，最后进行精加工得到所需的柔性齿轮。
32.该制造方法步骤简单，不仅可以实现多个柔性齿轮的同步浇注成型，提高加工效率，而且可以柔性齿轮的加工精度和质量，提高了其强度，延长了使用寿命。
33.进一步，浇注模具包括上模具和下模具，上模具和下模具的侧面均设置有耳板，上下相邻两个耳板之间通过螺栓连接，下模具的底面上设置定位板，定位板的顶面上设置有芯模和固定杆，芯模位于定位板的中心处，固定杆呈环形均匀分布在定位板上，上模具上设置有浇注孔，通过螺栓便于上模具和下模具的安装拆卸，芯模与上模具和下模具内的空腔配合形成柔性齿轮的结构，便于外齿圈、柔性环和薄壁杯体的一体成型，固定杆便于安装弹性体，使弹性体均匀的浇注于柔性环内，提高柔性环的整体稳定性。
34.进一步，弹性组件包括升降板和伸缩杆，升降板通过伸缩杆移动连接在底板的上方，每个伸缩杆上均套设有弹簧，升降板的中心处设置有通孔，伸缩杆可以使升降板靠近或远离浇注模具，弹簧可以起到缓冲作用。
35.进一步，浇注夹持机构包括第二气缸、悬臂和浇注头，第二气缸通过悬挂板固定连接在移动板上，第二气缸上设置有接头，悬臂通过第二活塞杆连接第二气缸，浇注头设于悬臂的端部，浇注头与通孔相匹配，浇注头的侧面上设置有浇注管，浇注头的底部设置有出料孔，浇注管与出料孔连通，通过第二气缸经第二活塞杆可以带动悬臂水平移动，进而可以带动浇注头水平移动，调节浇注头的水平位置，浇注管与外部的供料设备连通，浇注物料经浇注管输入出料孔，并进入浇注孔内。
36.本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
37.1、通过柔性环的设计，可以使波发生器直接作用于与柔性环上，经柔性环带动外齿圈和薄壁杯体转动，可以延长柔性齿轮的使用寿命，不易损坏，满足各种复杂情况下长期运行。
38.2、腔体用于放置弹性体，通过弹性体的设计可以使柔性环具有一定的弹性，满足
谐波减速器的使用要求，可以起到缓冲减振的作用，提高传动的精度。
39.3、通孔便于柔性环在加工时使弹性体浇注于腔体内，提高弹性体与柔性环之间的连接紧密性，塞子可以对通孔进行密封。
40.4、该制造方法步骤简单，不仅可以实现多个柔性齿轮的同步浇注成型，提高加工效率，而且可以柔性齿轮的加工精度和质量，提高了其强度，延长了使用寿命。
附图说明：
41.下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
42.图1为本实用新型一种谐波减速器用柔性齿轮的效果图；
43.图2为本实用新型中柔性齿轮的结构示意图；
44.图3为本实用新型中柔性环与外齿圈的连接示意图；
45.图4为本实用新型中端盖的结构示意图；
46.图5为本实用新型中浇注装置的结构示意图；
47.图6为图5中ⅰ处的局部放大图；
48.图7为本实用新型中浇注模具的结构示意图；
49.图8为本实用新型中浇注夹持机构的结构示意图。
50.图中：1
‑
薄壁杯体；2
‑
柔性环；3
‑
外齿圈；4
‑
塞子；5
‑
加强筋；6
‑
端盖；7
‑
腔体；8
‑
弹性体；9
‑
轴孔；10
‑
安装孔；11
‑
底座；12
‑
侧板；13
‑
顶板；14
‑
固定板；15
‑
移动板；16
‑
固定导杆；17
‑
套筒；18
‑
衔接杆；19
‑
第一气缸；20
‑
第一活塞杆；21
‑
第二气缸；22
‑
悬挂板；23
‑
接头；24
‑
悬臂；25
‑
浇注头；26
‑
底板；27
‑
升降板；28
‑
伸缩杆；29
‑
定位板；30
‑
浇注模具；31
‑
下模具；32
‑
上模具；33
‑
芯模；34
‑
固定杆；35
‑
浇注孔；36
‑
耳板；37
‑
螺栓；38
‑
浇注管。
具体实施方式
51.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
52.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
53.需要说明书的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
54.如图1至图8所示，为本实用新型一种谐波减速器用柔性齿轮，包括薄壁杯体1和柔性环2，柔性环2设于薄壁杯体1的开口一侧，薄壁杯体1的外圆周侧面上设置有外齿圈3，柔性环2内均匀设置有腔体7，腔体7内设有弹性体8，柔性环2的端面上均匀设有与腔体7连通的通孔，通孔内设有塞子4；通过柔性环2的设计，可以使波发生器直接作用于与柔性环2上，经柔性环2带动外齿圈3和薄壁杯体1转动，可以延长柔性齿轮的使用寿命，不易损坏，满足各种复杂情况下长期运行，腔体7用于放置弹性体8，通过弹性体8的设计可以使柔性环2具
有一定的弹性，满足谐波减速器的使用要求，可以起到缓冲减振的作用，提高传动的精度，通孔便于柔性环2在加工时使弹性体8浇注于腔体7内，提高弹性体8与柔性环2之间的连接紧密性，塞子4可以对通孔进行密封。
55.薄壁杯体1的外侧面与柔性环2之间均匀设置有加强筋5，通过加强筋5的设计可以提高薄壁杯体1与柔性环2之间的连接强度，避免柔性环2与薄壁杯体1之间发生断裂，影响柔性齿轮的使用寿命。
56.薄壁杯体1的封闭一侧设置有端盖6，端盖6上设置有轴孔9和安装孔10，轴孔9和安装孔10便于将输出轴的安装连接，提高连接的可靠性。
57.薄壁杯体1的口径由开口一侧向封闭一侧等比例减小。
58.腔体7和弹性体8均为柱形结构，弹性体8与腔体7相匹配，柱形结构的腔体7和弹性体8设计，可以使柔性环2受力均匀，避免柔性环2受力不均造成断裂。
59.如上述的一种谐波减速器用柔性齿轮的制造方法，包括以下步骤：
60.1)浇注装置安装
61.a、首先根据设计要求确定底座11、侧板12和顶板13的尺寸，加工相应的底座11、侧板12和顶板13，将两个侧板12固定安装在底座11的顶面上，且保证两个侧板12平行设置，提高整个浇注装置的稳定性，进一步可以提高浇注的质量；
62.b、然后根据设计要求在两个侧板12之间确定固定板14的安装位置，将固定板14从下往上依次固定安装在侧板12的设定位置处，保证上下相邻两个固定板14相互平行，在每个固定板14的顶面上安装底板26，底板26上设置有浇注模具30和弹性组件，固定板14可以将两个侧板12之间的空间进行等间距分隔，实现多个柔性齿轮同步加工，浇注模具30便于柔性齿轮的浇注成型，提高柔性齿轮的加工效率，弹性组件可以在浇注夹持机构与浇注模具30脱离时起到缓冲的作用，提高浇注质量；
63.浇注模具30包括上模具32和下模具31，上模具32和下模具31的侧面均设置有耳板36，上下相邻两个耳板36之间通过螺栓37连接，下模具31的底面上设置定位板29，定位板29的顶面上设置有芯模33和固定杆34，芯模33位于定位板29的中心处，固定杆34呈环形均匀分布在定位板29上，上模具32上设置有浇注孔35，通过螺栓37便于上模具32和下模具31的安装拆卸，芯模33与上模具32和下模具31内的空腔配合形成柔性齿轮的结构，便于外齿圈3、柔性环2和薄壁杯体1的一体成型，固定杆34便于安装弹性体8，使弹性体8均匀的浇注于柔性环2内，提高柔性环2的整体稳定性。
64.弹性组件包括升降板27和伸缩杆28，升降板27通过伸缩杆28移动连接在底板26的上方，每个伸缩杆28上均套设有弹簧，升降板27的中心处设置有通孔，伸缩杆28可以使升降板27靠近或远离浇注模具30，弹簧可以起到缓冲作用。
65.c、接着制作相应的移动板15，在移动板15上对称安装套筒17，将底层的移动板15放置在位于底部的两个固定板14之间，将中间层的移动板15放置在中间的两个固定板14之间，选取合适尺寸的固定导杆16，将固定导杆16从上层的固定板14竖直向下贯穿各个固定板14和移动板15，使其与底部的固定板14固定连接，且各个移动板15通过套筒17连接在固定导杆16上，同时将上层的移动板15套设于固定导杆16上，使其位于上部的固定板14上方，再根据各个移动板15之间的间距选取合适尺寸的衔接杆18，将衔接杆18从上层的移动板15竖直向下依次管过中间层的固定板14和移动板15，再穿过底层的移动板15，将各个移动板
15通过螺母与衔接杆18固定连接，保证每个移动板15的底面与其相应底部的固定板14之间的间距保持一致，通过从下往上的方式装配移动板15，不仅可以保证各个移动板15能顺利安装，而且便于调节各个移动板15的高度位置，满足不同尺寸柔性齿轮的加工，移动板15可以经套筒17沿着固定导杆16上下移动，防止移动板15在上下移动过程中发生倾斜，影响浇注的质量，衔接杆18可以将各个移动板15进行固定连接，保证各个移动板15同步上下移动，实现多个柔性齿轮的同步浇注，提高加工效率；
66.d、在每个移动板15的侧面上安装浇注夹持机构，将浇注夹持机构通过输料管与外部供料设备连通，便于箱浇注夹持机构内连续输送浇注料；
67.浇注夹持机构包括第二气缸21、悬臂24和浇注头25，第二气缸21通过悬挂板22固定连接在移动板15上，第二气缸21上设置有接头23，悬臂24通过第二活塞杆连接第二气缸21，浇注头25设于悬臂24的端部，浇注头25与通孔相匹配，浇注头25的侧面上设置有浇注管38，浇注头25的底部设置有出料孔，浇注管38与出料孔连通，通过第二气缸21经第二活塞杆可以带动悬臂24水平移动，进而可以带动浇注头25水平移动，调节浇注头25的水平位置，浇注管38与外部的供料设备连通，浇注物料经浇注管38输入出料孔，并进入浇注孔35内。
68.e、最后将顶板13水平固定安装在两个侧板12的顶部之间，固定导杆16的顶端与顶板13固定连接，并在顶板13的顶面上安装第一气缸19，将第一气缸19通过第一活塞杆20连接上层的移动板15，通过第一气缸19经第一活塞杆20带动上层的移动板15上下移动，可以实现其余的移动板15同步上下移动，提高浇注效率；
69.2)浇注成型
70.a、首先根据设计要求制作相应的弹性体8，将弹性体8依次放置在浇注模具30内，再将浇注模具30推入相应的底板26上固定，直至每一个底板26上的浇注模具30安装完毕，提高浇注的精度，避免产生泄漏；
71.b、然后启动第一气缸19，通过第一活塞杆20带动上层的移动板15向下移动，同时经衔接杆18带动中间层和底层的移动板15同步向下移动，浇注夹持机构推动弹性组件靠近浇注模具30，直至浇注夹持机构与浇注模具30完全配合；
72.c、接着启动外部的供料设备，向各个浇注模具30内同步浇注物料，直至所有的浇注模具30浇注完毕；
73.d、最后通过第一气缸19带动第一活塞杆20反向移动，使各个浇注夹持机构脱离浇注模具30，依次取下浇注模具30，更换下一批浇注模具30；
74.3)冷却脱模
75.将取出的浇注模具30冷却至室温后进行脱模，形成所需的柔性齿轮坯体，薄壁杯体1、柔性环2和外齿圈3一体成型，沿柔性环2上的通孔安装塞子4；
76.4)端盖6安装
77.首先沿着柔性齿轮坯体的封闭端部开设圆孔，并根据圆孔的尺寸加工相应的端盖6，在端盖6上开设轴孔9和安装孔10，然后将端盖6卡入圆孔内，通过焊接进行固定；
78.5)热处理
79.a、先将柔性齿轮坯体进行球化退火热处理，升温至700～900℃，保温30～50min，再降温至500～600℃空冷，进行粗车加工；
80.b、然后对粗车加工后的柔性齿轮坯体先升温至700～900℃，保温30～50min，经淬
火油冷至50～80℃后清洗，再升温至500～600℃，保温30～50min后空冷降温，进行半精加工；
81.c、接着对半精加工后的柔性齿轮坯体先升温至700～900℃，保温30～50min，冷却至50～80℃后清洗，再进行回火处理，最后进行精加工得到所需的柔性齿轮。
82.该制造方法步骤简单，不仅可以实现多个柔性齿轮的同步浇注成型，提高加工效率，而且可以柔性齿轮的加工精度和质量，提高了其强度，延长了使用寿命。
83.以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。