伺服驅動小變形徑向精密鍛造裝置的制作方法

本發(fā)明涉及的是一種機械加工領域的技術，具體是一種伺服驅動小變形徑向精密鍛造裝置。

背景技術：

面向不同的功能要求，具有異形截面的長軸類零件的應用愈來愈廣泛，而輕量化的需求則希望使用空心管狀零件進行替代。采用高強材料是實現(xiàn)這種替代的重要途徑，基于連續(xù)多次小變形累計的徑向精密鍛造成形技術可以較好地實現(xiàn)高強長軸類零件精密成形。目前，關于基于連續(xù)多次小變形累計的徑向精密鍛造成形裝備的研究報道較少。因此現(xiàn)階段急需一種柔性化、智能化、機構相對簡單且通用性強的徑向精密鍛造成形設備。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有鍛造機構結構過于復雜，控制各構件之間的配合與傳動的累計誤差以及協(xié)調控制比較困難等缺陷，提出一種伺服驅動小變形徑向精密鍛造裝置，能夠實現(xiàn)設備的柔性化與智能化的同時拓展設備的應用范圍，提高其通用性；同時簡化機構，降低設備成本。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：鍛造機構以及正對其中心設置的進給機構，其中：鍛造機構包括多個徑向設置的伺服驅動的獨立鍛造工作單元，進給機構通過軸向輸送并控制旋轉坯料，由鍛造工作單元實現(xiàn)徑向柔性小變形旋轉鍛造。

所述的鍛造工作單元包括：依次相連的動力機構、一級減速機構、曲柄連桿機構、鍛頭和導向機構，其中：動力機構將轉動扭矩通過一級減速機構輸出至曲柄連桿機構并轉換為往復運動，鍛頭與導向機構相接觸以實現(xiàn)位移可控的精確鍛造。

所述的動力機構，采用交流伺服電機提供動力源，協(xié)調控制多個鍛造工作單元的運動軌跡，實現(xiàn)小變形柔性鍛造。

所述的曲柄連桿機構包括：曲軸和連桿，其中：曲軸的一端與一級減速機構相連，連桿套接于曲軸中部并與鍛頭相連。

所述的鍛頭包括：導向部分與工作部分，其中：導向部分與導向機構相接觸，工作部分開口的截面形狀為錐形，與工件接觸的工作型面根據(jù)鍛件形狀決定。

各個鍛造工作單元的鍛頭工作型面形狀分別與鍛件的不同部分的表面相對應。

所述的導向機構優(yōu)選為一滑槽，所述鍛頭在滑槽內(nèi)上下滑動設置。

所述的進給機構包括旋轉驅動機構和與之相連的水平推進機構，從而同時進行軸向進給與周向進給。

當四組鍛造機構鍛頭工作型面一致時，隨著工件的軸向與旋轉進給，可以實現(xiàn)圓棒件或空心管件的變徑鍛造；當四組鍛造機構鍛頭依鍛件異形截面表面的不同部分而不同時，隨著工件的軸向進給，可以實現(xiàn)異形斷面零件的鍛造；當四組鍛造機構鍛頭型面形狀不同，隨著工件的軸向與旋轉進給，可以在鍛件上鍛出呈螺旋線分布的特征。

技術效果

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術效果包括：

1、本發(fā)明采用交流伺服電機，經(jīng)一級減速齒輪后直接驅動曲柄連桿機構，與傳統(tǒng)機械壓力機相比，取消了飛輪、離合器和制動器，縮小了齒輪的尺寸，簡化了設備機構與調試安裝工作；

2、本發(fā)明的鍛頭由曲柄連桿機構驅動，在伺服電機恒速驅動時的運動曲線為正弦曲線，鍛頭在靠近下死點時，速度自動降低，增力比增大，因而可降低對電機的調速比要求。與此同時引入伺服控制技術，實現(xiàn)了快速響應的無極變速，使得每個鍛頭的運動曲線均可以在正弦曲線的基礎上任意修正，從而實現(xiàn)最佳工藝條件。徹底改變了傳統(tǒng)旋鍛設備工作特性不可調的缺點，提高了設備的柔性化與智能化；

3、本發(fā)明采用了四組(或三組)獨立可調的鍛造單元，通過多點控制配合不同的工件進給方式，同時搭配可替換的具有不同成形型面的工具頭，可以分別實現(xiàn)圓棒件或空心管件的變徑鍛造、異形斷面零件的鍛造以及鍛件上呈螺旋線分布特征的鍛造，大大拓展了設備的應用范圍，提升了設備的柔性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的鍛造機構的示意圖；

圖2是本發(fā)明的鍛造工作單元的示意圖；

圖3是本發(fā)明的整體設備示意圖；

圖中：滑槽盤1、中心孔2、交流伺服電機3、滑槽4、連桿5、曲軸6、齒輪副7、鍛頭8、鍛造機構9、絲杠10、步進電機11、工件夾具12。

具體實施方式

實施例1

如圖1～圖3所示，本實施例鍛造機構9以及正對其中心設置的進給機構，其中：鍛造機構9包括多個徑向設置的伺服驅動的獨立鍛造工作單元，進給機構通過軸向輸送并控制旋轉坯料，由鍛造工作單元實現(xiàn)徑向柔性旋轉鍛造。

所述的鍛造工作單元包括：依次相連的動力機構、一級減速機構、曲柄連桿5機構、鍛頭8和導向機構，其中：動力機構將轉動扭矩通過一級減速機構輸出至曲柄連桿機構并轉換為往復運動，鍛頭8與導向機構相接觸以實現(xiàn)限位精確鍛造。

所述動力機構采用交流伺服電機3提供動力源，協(xié)調控制多個鍛造工作單元的運動軌跡，實現(xiàn)小變形柔性鍛造。

所述的一級減速機構優(yōu)選通過一組齒輪副7實現(xiàn)。

所述的曲柄連桿5機構包括：曲軸6和連桿5，其中：曲軸6的一端與一級減速機構相連，連桿5套接于曲軸6中部并與鍛頭8相連。

所述的鍛頭8包括：導向部分與工作部分，其中：導向部分與導向機構相接觸，工作部分開口的截面形狀為錐形，與工件接觸的工作型面根據(jù)鍛件形狀決定。

各個鍛造工作單元的鍛頭8工作型面形狀分別與鍛件的不同部分的表面相對應。

所述的導向機構優(yōu)選為一滑槽4，所述鍛頭8在滑槽4內(nèi)上下滑動設置。

所述的鍛造機構9中優(yōu)選設有用于連接各個鍛造工作單元的滑槽4盤1，該滑槽4盤1與各個滑槽4固定連接從而進一步提高鍛造精度。

所述的徑向精密鍛造裝置中進一步設有安裝架，該安裝架位于鍛造機構9和進給機構之間，安裝架上設有一用于安裝定位芯棒的中心孔2。

所述的動力機構優(yōu)選為數(shù)字化控制的交流伺服電機3，通過曲柄連桿5機構傳動，可以使鍛頭8實現(xiàn)快速響應的無極變速鍛打。

所述的進給機構包括旋轉驅動機構和與之相連的水平推進機構，從而同時進行軸向進給與周向進給。

所述的旋轉驅動機構優(yōu)選通過步進電機11實現(xiàn)。

所述的水平推進機構優(yōu)選通過絲杠10螺母實現(xiàn)。

當四組鍛造機構9鍛頭8工作型面一致時，隨著工件的軸向與旋轉進給，可以實現(xiàn)圓棒件或空心管件的變徑鍛造；當四組鍛造機構9鍛頭8依鍛件異形截面表面的不同部分而不同時，隨著工件的軸向進給，可以實現(xiàn)異形斷面零件的鍛造；當四組鍛造機構9鍛頭8型面形狀不同，隨著工件的軸向與旋轉進給，可以在鍛件上鍛出呈螺旋線分布的特征。

所述的鍛造工作單元的結構可以完全相同，以便在各自的伺服電機控制下周期性鍛打工件，同時工件在進給機構的作用下作均勻的軸向運動與旋轉運動，實現(xiàn)了圓棒件的變徑鍛造。

所述的鍛造工作單元也可以根據(jù)鍛頭工作型面的不同而分為兩組，每兩個相對布置的鍛頭形狀一致，四個鍛頭運動至下死點時圍成一個工字型截面型腔，當工件在進給機構的作用下作均勻的軸向運動，不作旋轉運動，最終實現(xiàn)了工字型異形斷面零件的鍛造。

所述的鍛造工作單元也可以三組鍛頭的工作部分開口截面形狀為錐形+圓弧形，剩下一組鍛頭的工作部分為異形特征，當四組鍛造工作單元在各自的伺服電機控制下周期性鍛打工件，同時工件在進給機構的作用下作勻速的軸向運動與旋轉運動，最終實現(xiàn)了鍛件表面呈螺旋線分布的特征的零件的鍛造。

上述具體實施可由本領域技術人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進行局部調整，本發(fā)明的保護范圍以權利要求書為準且不由上述具體實施所限，在其范圍內(nèi)的各個實現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。