一种基于内齿圈锻压的成型模具及其控制方法与流程

本发明涉及一种零件的锻压设备,更具体地说，它涉及一种基于内齿圈锻压的成型模具及其控制方法。

背景技术：

1、内齿圈作为一种环形齿轮，其齿加工于圆环内侧，通常与行星架保持同轴线，通过与行星齿轮啮合实现动力的传递以及转速的调节，同时可以改变输出轴的旋转方向，是传动结构中重要的组件。

2、而锻压是锻造以及冲压加工的总称，通过锻压装置对原料施加压力，使得原料产生塑性变形，从而能够获得所需形状和尺寸的成型件，通过锻压能够消除金属在冶炼的过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，使得成品铸件的机械性能较好。

3、但是目前，内齿圈的加工方法通常为切削加工，通过加工机床对工件进行加工形成内齿圈，但是切削加工的加工效率低下，需要工作人员手动的进行操作调整，加工的成本较高，并且在切削的过程中需要对工件进行装夹，需要较高的定位精度来保证加工成品的一致性以及合格率，整体的加工难度较大。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够保证成品的一致性，具有较高的加工效率，并且能够保证加工精度的一种基于内齿圈锻压的成型模具及其控制方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于内齿圈锻压的成型模具，包括成型底座以及设置于成型底座上方的冲压机构，所述成型底座内设置有成型腔室，所述成型腔室内端面还设有成型凸起，所述成型腔室底部设有出料推杆，所述冲压机构包括冲压底座、设置于冲压底座上的加工冲头以及设置于加工冲头上的导向凸起，所述冲压底座、加工冲头以及导向凸起的直径渐缩设置，且所述加工冲头以及导向凸起的直径小于成型腔室的内径，所述冲压机构进入成型腔室后，冲压结构外壁与成型腔室内壁形成用于模具成型的加工腔。

3、本发明进一步设置为：所述的成型腔室顶部还设有限位台阶，所述限位台阶具有内径较大的第一台阶以及内径较小的第二台阶，所述第一台阶的内径与冲压底座的外径相匹配，所述第二台阶的内径小于冲压底座的外径，在冲压时第一台阶与冲压底座的端面配合形成对加工腔的密封。

4、本发明进一步设置为：所述的出料推杆包括设置于成型腔室底部中心的容纳凸起，所述容纳凸起中空设置，且容纳凸起内贯穿成型底座的设置有推料杆，所述推料杆与容纳凸起同心同轴设置。

5、本发明进一步设置为：所述的冲压底座外还套设有固定座，所述固定座上还设有驱动气缸，所述驱动气缸被配置为用于控制冲压机构朝成型腔室方向移动，所述驱动气缸包括与固定座固定连接的安装部分以及设置于安装部分上的驱动部分，所述驱动部分内还设有检测装置，所述检测装置被配置为在驱动气缸推动冲压机构进行加工时用于检测冲压机构的移动距离以及冲压机构受到的压力。

6、本发明进一步设置为：所述的成型腔室外侧还设有隔离套，所述隔离套具有用于固定成型底座的内端面以及用于支撑的外端面，所述隔离套包括若干直径沿冲压机构的冲压方向依次递减且相互套设的保温缓冲罩。

7、优选的，各个所述的保温缓冲罩外侧设有缓冲板，所述缓冲板分别设置于隔离套的底部以及顶部，且相对所述缓冲板之间还设有升降机构，所述升降机构包括互为交叉设计的若干升降板，所述升降板的底部与顶部分别与各个缓冲板相互铰接。

8、优选的，各个所述的隔离罩的外罩相互堆叠，各个所述隔离罩的内罩相互堆叠并设置于外罩内部，所述保温缓冲罩在非工作状态层叠设置于成型腔室底部，并在工作状态通过升降机构展开为直径递减的筒状结构。

9、优选的，所述的升降机构底部与缓冲板之间还设有移动滑轨，所述移动滑轨与升降板之间还设有移动滑块，所述移动滑轨内还设有升降气缸，所述升降气缸用于推动缓冲板控制升降机构上升并使得升降机构维持于指定高度。

10、本技术还公开了一种基于内齿圈锻压的成型模具的控制方法，包括以下步骤：s1、在加工前，升降气缸驱动升降机构提升各个保温缓冲罩形成顶部缓冲板低于成型腔室顶部的筒状结构，等待工作人员对成型腔室内部进行上料；

11、s2、将待锻压的原料放置于成型腔室内部，等待冲压机构对成型腔室内部的原料进行锻压；

12、s3、驱动气缸控制冲压机构向成型腔室的方向移动，对成型腔室内的原料进行锻压，在锻压的过程中，设置加工完成后冲压机构的移动距离为l，持续对冲压机构的移动距离进行检测，检测值为l0，若l0≠l，则判断未锻压完成，驱动气缸继续驱动冲压机构对原料进行锻压，反之，若l0=l，则判断冲压机构移动至对应位置，对成型腔室内进行保压，持续时间为t；

13、s4、在t时间段后，对成型腔室的保压状态进行检测，若保压完成，则判断当前原料锻压完成，对成品进行出料，反之，则以l的移动距离继续进行保压；

14、s5、驱动气缸控制冲压机构回退，在成型腔室顶部预留用于出料的间隙，同时成型腔室底部的推料杆顶起成品进行出料。

15、优选的，所述的步骤s4的保压检测方法包括以下步骤：s41、在保压完成后，驱动气缸取消对冲压机构的施压，并驱动冲压机构向远离工件的方向移动，在检测装置检测冲压机构受到成型腔室端的作用力为0时停止移动，并保持于该位置，持续t2时间；

16、s42、在t2时间段内，对检测机构受到的成型腔室端作用力进行检测，检测值为p，若p＞0，则判断当前工件存在回弹，保压效果差，需要重新进行保压，反之，则判断保压完成。

17、通过采用上述技术方案，有益效果：1、本技术通过设置有成型底座以及成型底座内的成型腔室，为原料的放置以及锻压过程中的定位提供基础，并在成型腔室顶部设置冲压机构实现对原料的锻压加工，在加工完成后通过成型腔室底部的容纳凸起完成成品的出料，具体的说，在锻压的过程中，通过成型腔室内端面的成型凸起实现锻压过程中原料的成型，同时，在冲压机构进给的过程中，通过设置于加工冲头上的导向凸起，在进给过程中预先在原料上表面形成定位孔，并使得后续锻压位置均在定位孔内，有效保证了锻压的精度，同时，由于原料直接设置于成型腔室内，并在锻压的过程中使得原料外表面与成型腔室内表面相互贴合完成成型，在锻压的过程中无需进行装夹从而产生外侧的施加力，有效保证了加工的精度，并且通过设置第一台阶以及第二台阶，第一台阶与第二台阶相互配合，能够在锻压过程中保证内部加工腔的密封，且所述第一台阶能够允许冲压机构在成型腔室内具有一定浮动量，且在冲压机构浮动的同时保证加工腔的密封效果，有效防止锻压过程中金属原料从加工腔顶部溢料，保证了成型压力的有效传递和齿形的完整填充，所述的用于出料的推料杆与成型腔室底部中心的容纳凸起同心同轴设置，确保脱模力均匀作用于成品底部，避免了因脱模力偏斜导致的成品变形或拉伤，最后，在锻压过程中，通过设置有保温缓冲罩，能够在冲压底座对工件施加压力时降低工件的冷却速度，延长工件的可锻造时间，并且通过交叉设计的升降板在冲压过程中对设备进行缓冲保护，整体流程自动化的程度以及成品一致性高。

18、2、进一步的，为了在锻造完成后保证冲压工序的精准度以及锻压成品的物理性能，在锻造的过程中，本技术通过导向凸起在原料表面锻造形成用于定位的凹槽，并以该凹槽为基准进行进一步的锻造加工，能够使：原料的外表面与成型腔室的内表面相贴合形成对应形状，在锻造加工工序完成后，驱动气缸以恒定的压力控制冲压机构朝成型腔室方向移动，成型腔室内的物料在冲压过程中进一步产生形变，能够对加工腔进一步进行填充，保证了最终成品的形状符合要求，并且在冲压时设置有保压步骤，通过对冲压机构的移动距离进行检测，在冲压机构的移动距离与设定距离相同后，判断当前加工腔内的物料成型完成，通过对成型腔室内进行保压，持续t时间段，使得工件与成型腔室保持紧密贴合，能够确保材料能够充分填充成型腔室内部，让工件在约束状态下完成内部应力的重新分布，保证成品的形态稳定，在保压完成后，并非直接进行出料，而是驱动冲压机构向远离工件的方向移动，并在检测装置检测冲压机构受到成型腔室端的作用力为0的瞬间停止移动，冲压机构位于当前位置时，冲压机构不与工件相接触且冲压机构与工件之间的间隙极小，冲压机构保持当前位置t2时间，在t2时间段内，检测冲压机构受到的压力p，若p=0，则判断在t2时间段内，保压后的工件未向冲压机构方向回弹，在检测到工件具有回弹趋势后重新进行保压工序，确保每一件成品均在回弹被有效抑制后才进入出料工序，从而在批量生产中实现了内齿圈尺寸精度的高度一致性。

19、3、同时，为了保证锻压过程中的精度，在冲压机构进给时，以导向凸起作为对原料的中心定位，在定位完成后通过加工冲头对工件进行进一步加工，在锻造的过程中保证原料与成型腔室底部相匹配，在冲压的过程中，冲压机构通过第一台阶以及第二台阶进行定位，保证冲压以及保压过程中能够具有较好的定位精度以及成型腔室内部的密封性，具体的说，第一台阶的内径与冲压底座的外径相匹配，所述第二台阶的内径小于冲压底座的外径，在冲压阶段后期，导向凸起、加工冲头以及冲压底座均位于成型腔室内部，在冲压的过程中，冲压机构的位置通过第一台阶与冲压底座相匹配，且导向凸起、加工冲头以及冲压底座同心同轴设置，使得第一台阶与冲压底座配合导向的同时，导向凸起以及加工冲头相对设置于成型腔室的中部，工件的形状匹配冲压结构外壁与成型腔室内壁形成用于模具成型的加工腔的形状，并通过第一台阶与冲压底座的端面配合将原料完全约束于加工腔内，使得冲压压力能够高效、均匀地传递至原料各部位，保证了内齿圈齿形的完整填充和轮廓的清晰成型，并且，通过在成型腔室底部中心设置有出料推杆，能够直接从成型腔室底部顶起工件，在脱模出料的过程中，能够使得推料杆施加的脱模力沿成品轴线方向均匀施加，避免了由于受力不均导致的成品表面拉伤、齿形变形或内壁划痕等问题，有效保证了脱模后内齿圈的齿形精度。

20、4、并且，在锻压的过程中，特别是锻造阶段的后期，冲压底座的位置与成型腔室的顶部距离较短，若冲压机构出现偏移，会使得冲压底座与成型腔室之间出现碰撞，影响使用过程中的安全性，通过设置有能够相互套设的保温缓冲罩形成隔离套，所述的保温缓冲罩顶部以及底部设置有缓冲板，缓冲板之间通过升降机构进行高度的调整，且升降机构底部与缓冲板之间还设有移动滑轨，所述移动滑轨与升降板之间还设有移动滑块，所述移动滑轨内还设有升降气缸，所述升降气缸用于推动缓冲板控制升降机构上升并使得升降机构维持于指定高度，在顶部的缓冲板受到压力时，升降机构能够起到缓冲的作用，因此，在锻造的过程中，能够在冲压底座相对位于成型腔室外侧的部分向下延伸设置有用于缓冲的挡块，或升降机构驱动缓冲板使得缓冲板的高度高于成型腔室顶部，能够在冲压底座进入成型腔室前，预先与缓冲板相接触并进行缓冲，防止冲压底座直接进入成型腔室产生刚性碰撞，同时，由于各个保温缓冲罩为相互堆叠设置的，在工作状态下，展开后的筒状结构会在其内壁与成型腔室外壁之间形成空腔，在冲压以及保压的过程中，能够通过向空腔内通入惰性气体，能够降低空腔的等效导热系数，显著提升保温的性能。