專利名稱：齒輪熱沖壓設備及齒輪熱沖壓方法
技術領域：
本發明涉及沖壓設備及齒輪沖壓方法，尤其涉及一種加工齒輪的熱沖壓設備以及通過熱沖壓工藝加工齒輪的方法。
背景技術：
齒輪的傳統加工方式一般分為滾齒、插齒、銑齒，剃齒、磨齒、刨齒、拉齒，注塑成形，冷沖壓等加工工藝，以上齒輪加工工藝要么加工效率低，或齒輪精度不高，齒面粗糙；而熱沖壓加工齒輪在效率上和齒輪精度要求均能完全滿足要求；齒輪冷沖壓加工時，一般需要3-4個工序才能完成一片齒輪的沖壓成型，對模具的強度有非常高的要求。為了改變上述問題，現有技術人員基于齒輪冷沖壓加工新開發的一種新工藝熱沖壓加工工藝，這種工藝非常適合材料厚度2. 0-20. Omm的圓柱齒輪的熱沖壓加工，適用35、40、45、50、55、 60、40Cr、42SiMn、35SiMn、45MnB、40Mn、50Mn2、34CrNi3、S34CrNi、40CrNiM、42CrMo4、42CrM、 37SiMn2M、35CrM等板材的齒輪熱沖壓加工。使用熱沖壓工藝具有以下優勢①材料加熱后有效降低了材料的硬度和抗剪力，使精細齒輪沖壓生產得以實現；②材料在加熱到一定溫度后變軟，在模具沖壓過程中能有效提高剪切面的光潔度，提高齒輪使用壽命和精度；③簡化沖壓工序毛坯制備后通過加熱可一次沖壓成形；④生產較大齒輪時無需大噸位的沖壓機，降低沖壓機噸位要求；⑤減少沖壓機床，減少修模工作量；然而，由于齒輪熱沖壓前需要進行加熱，現有技術人員考慮到期生產成本，往往對材料熔點小的齒輪進行熱沖壓加工，而對于錳、鋼等材質的齒輪，往往采用傳統冷沖壓工藝。因此，急需一種可加工高熔點材料的齒輪熱沖壓方法。另一方面，傳統的齒輪沖壓完成后，需要對沖壓好的齒輪半成品進行淬火，現有技術人員為了提高生產效率，在熱沖壓結束后往往將沖壓好的半成品存放在一個存儲箱內， 直至存儲箱內的半成品累積到一定數量時，再通過機械手等抓取機構將這些沖壓好的半成品輸送至淬火裝置中進行加熱淬火，大大浪費了生產資源且生產效率低，工序復雜。因此， 急需一種可節約生產資源且生產效率高、工序簡單的齒輪熱沖壓設備。
發明內容
本發明的目的是提供一種不但可以節約生產資源、提高生產效率并確保齒輪加工精度和使用壽命的齒輪熱沖壓設備。本發明的另一目的是提供一種可加工高熔點材料并確保齒輪加工精度和使用壽命的齒輪熱沖壓方法。為了實現上述目的，本發明提供了一種齒輪熱沖壓設備，用于通過熱沖壓的方法加工齒輪，所述齒輪熱沖壓設備包括加熱系統、沖壓模具、淬火箱、周轉槽和輸送系統，所述加熱系統用于加熱毛胚料；所述沖壓模具將加熱好的毛胚料沖壓成齒輪；所述周轉箱包括向下傾斜的滑槽并通過所述滑槽將熱沖壓好的齒輪導入淬火箱；所述淬火箱內盛放有冷卻介質并用于對沖壓好的齒輪淬火；所述輸送系統包括伺服電機和用于抓取釋放工件的抓取機構，所述伺服電機控制所述抓取機構將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具內并將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱內。較佳地，所述沖壓模具包括上沖壓板、下沖壓板和沖壓驅動部，所述沖壓驅動部控制所述上沖壓板和下沖壓板壓合以將毛胚料沖壓成齒輪，所述上沖壓板和下沖壓板內開設有與冷卻水供應系統相連的冷卻水管。由于齒輪的沖壓模具上必須具有刃口，而使用熱沖壓工藝加工時，因沖壓模具在生產中需要同加熱過的毛胚料頻繁接觸，使得沖壓模具在高溫的毛胚料作用下產生溫度變化，不但降低了沖壓模具的硬度和壽命，并使得沖壓模具的刃口不能有效切割出齒輪的輪齒處，降低齒輪加工的精度和效率，因此本發明齒輪熱沖壓設備的沖壓模具中具有與冷卻水供應系統相連的冷卻水管，使得沖壓時，冷卻水管內的冷卻水持續循環，使得沖壓模具的表面溫度不高于380攝氏度，解決了在熱沖壓過程中沖壓模具的刀口受溫度影響硬度不夠的問題，使得本發明齒輪熱沖壓設備模具壽命長硬度高、 齒輪加工精度高且效率高。
較佳地，所述抓取機構包括第一抓取部、第二抓取部和控制所述第一抓取部和第二抓取部抓取或釋放工件的抓取驅動部，所述伺服電機控制所述第一抓取部和第二抓取部沿沖壓生產線同步移動，所述第一抓取部將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具內的同時，所述第二抓取部將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱內。所述加熱系統、沖壓模具和周轉箱位于同一直線上并構成沖壓生產線，同步運行在沖壓生產線上的第一抓取部和第二抓取部有效提高加工效率、節省生產資源。具體地，所述輸送系統還包括安裝在所述第一抓取部前方的氣咀和控制所述氣咀吹氣的電磁閥，所述電磁閥在所述氣咀位于所述沖壓模具上方時打開。使得第一抓取部將毛胚料放入沖壓模具前，氣咀對沖壓模具進行，達到清潔模具的目的。較佳地，所述加熱系統包括高頻加熱機和送料機構，所述送料機構將儲料槽內的毛胚料輸送至高頻加熱機的感應圈內，所述高頻加熱機通過高頻感應的方式加熱毛胚料。 使用高頻加熱機通過高頻感應加熱的方式加熱毛胚料，可以快速的將毛胚料加熱至451攝氏度以上，不但加熱效率高且易于控制。具體地，所述送料機構包括儲料槽、送料軌道、推料板、壓料塊、推料氣缸和壓料氣缸，所述儲料槽儲存毛胚料，且所述儲料槽的側壁底端開設有貫穿儲料槽的出料口，所述送料軌道一端與儲料槽的出料口相連，另一端臨近所述高頻加熱機的感應圈；所述推料氣缸與所述推料板相連并控制所述推料板沿所述出料口和送料軌道將所述儲料槽內的毛胚料送入所述感應圈內；所述壓料氣缸與所述壓料塊相連并控制在所述感應圈內的毛胚料加熱時抵壓該毛胚料。這樣，可以一次性的在儲料槽內放置若干個毛胚料，通過推料板的動作， 將儲料槽內最底層的毛胚料輸送出去，上一層的毛胚料在重力作用下向下移一層，實現持續送料，當儲料槽少料時可以直接在儲料槽內加料，加料時無需停機，而壓料氣缸用以穩定感應圈內的毛胚料，使其完成加熱。較佳地，本發明齒輪熱沖壓設備還包括智能控制系統，所述智能控制系統包括控制所述加熱系統動作的加熱控制模塊、控制所述輸送系統和沖壓模具動作的送件控制模塊以及控制所述溫度控制模塊和送件控制模塊之間的數據傳輸的中央處理模塊。本發明齒輪熱沖壓設備通過智能控制系統協調控制加熱系統、沖壓模具和輸送系統之間的操作以及相應的物料周轉，實現齒輪的自動化生產，節省了大量人力和物料周轉時間，可實現一個工人能操作多臺沖床的生產，生產效率高。具體地，所述加熱控制模塊包括第一傳感器、紅外線溫度傳感器和加熱控制單元， 所述第一傳感器檢測感應圈內有無毛胚料，所述紅外線溫度傳感器監控感應圈中毛胚料的加熱溫度，所述加 熱控制單元控制所述加熱系統將毛胚料加熱至預定溫度并控制所述送料機構將儲料槽內的毛胚料輸送至感應圈中；所述送件控制模塊包括抓件檢測單元和送件控制單元，所述抓件檢測單元檢測所述抓取機構的工作狀態，所述送件控制單元控制輸送系統將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具后控制沖壓模具沖壓毛胚料，并控制輸送系統將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱內。更具體地，所述加熱控制模塊還包括儲料傳感器和報警控制單元，所述儲料傳感器檢測所述儲料槽的儲料狀態并依據預定的警戒儲料值發出相應的少料信號和無料信號； 所述報警控制單元依據所述少料信號控制報警裝置發出預警信號，依據無料信號控制報警裝置發出缺料信號并控制加熱系統和輸送系統停止工作。確保齒輪熱沖壓設備工作的穩定性和有效性。為了實現上有目的，本發明還提供了一種齒輪熱沖壓方法，包括以下步驟(1)提供待加工的毛胚料；(2)對毛胚料進行加熱，加熱溫度為451-1300攝氏度；(3)將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具內進行熱沖壓得到沖壓好的齒輪。較佳地，所述齒輪熱沖壓方法還包括以下步驟(4)將沖壓好的齒輪直接送入冷卻介質中淬火。更具體地，所述冷卻介質為鹽水、水或油類，其中鹽水濃度為10%。本發明齒輪熱沖壓方法利用熱沖壓工藝的特殊性，將沖壓好的齒輪從沖壓模具中直接送至冷卻介質中淬火，無需在淬火前進行二次加熱，使得齒輪在沖壓完成的同時完成齒輪淬火工藝，有效節省了生產資源，提高生產效率且工序簡單。具體地，步驟(4)的具體步驟為，將沖壓好的齒輪送入一周轉箱內，再通過周轉箱內的向下傾斜的滑槽送入冷卻介質中淬火。無需專門的輸送裝置將齒輪輸送至專門的淬火裝置內淬火，提高生產效率且工序簡單。較佳地，所述齒輪熱沖壓方法還包括以下步驟(6)將淬火后的齒輪進行震動研磨和防銹處理。較佳地，步驟(2)中，使用高頻感應的方式對毛胚料進行加熱，加熱快速且溫度易于控制。較佳地，步驟(3)中，所述沖壓模具表面溫度不高于380攝氏度。沖壓模具表面溫度不高于380攝氏度，解決了在熱沖壓過程中沖壓模具的刀口受溫度影響硬度不夠的問題，使得本發明齒輪熱沖壓設備硬度高、齒輪加工精度高且效率高。與現有技術相比，一方面，本發明通過齒輪熱沖壓的方法加工齒輪，使得材料加熱后降低了硬度和抗剪力，實現精細齒輪沖壓，提高了齒輪的使用壽命和精度，并減少了沖壓機的噸位要求和沖壓機床的修模工作量；另一方面，本發明齒輪熱沖壓設備在周轉箱內開設向下傾斜的滑槽，在齒輪熱沖壓完成后直接將沖壓好的齒輪通過滑槽導入淬火箱的冷卻介質中進行淬火，無需專門的輸送裝置輸送齒輪，且淬火時齒輪也無需二次加熱，有效節省了生產資源，提高了生產效率，工序簡單。
與現有技術相比，一方面，本發明通過齒輪熱沖壓的方法加工齒輪，使得材料加熱后降低了硬度和抗剪力，實現精細齒輪沖壓，提高了齒輪的使用壽命和精度，并減少了沖壓機的噸位要求和沖壓機床的修模工作量；另一方面，本發明齒輪熱沖壓方法將沖壓材料加工至451-1300攝氏度，以900-1000攝氏度為宜，使得本發明可對錳、鋼等熔點高的材料進行齒輪熱沖壓
圖1是本發明齒輪熱沖壓設備的結構示意圖。圖2是本發明齒輪熱沖壓設備中所述上沖壓板的結構示意圖。圖3是本發明齒輪熱沖壓設備中所述下沖壓板的結構示意圖。圖4是本發明齒輪熱沖壓設備中所述上沖壓板的剖視圖。圖5是本發明齒輪熱沖壓設備加工齒輪的加工示意圖。圖6是本發明齒輪熱沖壓設備中智能控制系統的結構框圖。圖7是本發明所述智能控制系統中加熱控制模塊的電氣框圖。圖8是本發明智能控制系統中所述加熱控制模塊的另一電氣框圖。圖9是本發明智能控制系統中所述送件控制模塊的電氣框圖。圖10是本發明齒輪熱沖壓方法的流程圖。
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖詳予說明。參考圖1-圖9，本發明齒輪熱沖壓設備100包括用于通過熱沖壓的方法加工齒輪， 其包括加熱系統、沖壓模具30、周轉槽41、淬火箱42、輸送系統20以及智能控制系統70，所述加熱系統用于加熱毛胚料；所述沖壓模具30將加熱好的毛胚料沖壓成齒輪；所述周轉箱 41用于將熱沖壓好的齒輪導入淬火箱42 ；所述淬火箱42內用于對沖壓好的齒輪淬火；所述輸送系統20用于將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具30內并將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱41內；所述智能控制系統70協調并控制齒輪熱沖壓設備100內各部分的工作。參考圖1，所述加熱系統包括送料機構50和高頻加熱機10，所述送料機構50將儲料槽51內的毛胚料輸送至高頻加熱機10的感應圈11內，所述高頻加熱機10通過高頻感應的方式加熱毛胚料。具體地，所述送料機構包括儲料槽51、送料軌道52、推料板53、壓料塊(圖中未示)、推料氣缸(圖中未示)和壓料氣缸(圖中未示)，所述儲料槽51儲存毛胚料，且所述儲料槽51臨近底部的位置開設有貫穿儲料槽51的出料口(圖中未示)，所述送料軌道52 一端與出料口相連，另一端臨近感應圈11 ；所述推料氣缸與所述推料板53相連并控制所述推料板53沿出料口和送料軌道52將所述儲料槽51內的毛胚料推入所述感應圈11內；所述壓料氣缸與所述壓料塊相連并控制所述壓料塊在加熱時抵壓感應圈11內的毛胚料。本發明所述儲料槽51內放置若干個毛胚料，通過推料板53的動作，可以將儲料槽51內最底層的毛胚料輸送出去，上一層的毛胚料在重力作用下向下移一層，當儲料槽51少料時可以直接在儲料槽51內加料，從而實現持續送料，加料時無需停機。其中，儲料槽51可設計為深度大于等于400mm，存儲量為100片毛胚料。當然，本發明也可以使用其他驅動方式驅動推料板53和壓料塊動作。參考圖1至圖4，所述沖壓模具30用于將加熱好的毛胚料熱沖壓成齒輪，所述沖壓模具30包括相互配合的上沖壓板31和下沖壓板32，以及控制所述上沖壓板31和下沖壓板32壓合的沖壓驅動部(圖中未示)，所述上沖壓板31和下沖壓板32內開設有與冷卻水供應系統相連的冷卻水管33。其中，所述冷卻水管33盤旋穿過所述上沖壓板31和下沖壓板32。其中，本發明所述沖壓模具30由熱作模具鋼制成，從而確保沖壓模具的硬度、熱穩定性、導熱性能以及抗熱疲勞性。參考圖1，所述周轉箱41包括向下傾斜的滑槽并通過所述滑槽將沖壓好的齒輪導入淬火箱42內，所述淬火箱42內盛放有冷卻介質并用于對沖壓好的齒輪進行淬火。繼續參考圖1，所述輸送系統20包括伺服電機21和用于抓取釋放工件的抓取機構，所述伺服電機21控制所述抓取機構將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具30內并將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱41內。較佳者，所述抓取機構包括第一抓取部23、第二抓取部24和控制所述第一抓取部23和第二抓取部24抓取或釋放工件的抓取驅動部(圖中未示)，所述伺服電機21控制所述第一抓取部23和第二抓取部24同步移動，所述第一抓取部23將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具30內的同時，所述第二抓取部24將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱41內。具體地，所述輸送系統還包括安裝在所述第一抓取部23前方的氣咀25和控制所述氣咀25吹氣的電磁閥(圖中未示)。具體地，參考圖1，所述高頻加熱機10的感應圈11、沖壓模具30、周轉箱41并行且等距離分布在同一直線上構成沖壓工作線上，所述第一抓取部23和第二抓取部24并行安裝在一固定架22上，所述伺服電機21與所述固定架22相連并通過所述固定架22控制所述第一抓取部23和第二抓取部24沿所述沖壓工作線同步移動，所述第一抓取部23位于所述感應圈11處時，第二抓取部24位于所述沖壓模具30處，第一抓取部23位于沖壓模具30 處時，第二抓取部24位于周轉箱41處。其中，本發明的所述抓取驅動部可以由一個驅動氣缸組成，也可以是由第一抓取部23和第二抓取部24自帶的驅動氣缸組成。參考圖6，所述智能控制系統70包括控制所述加熱系統動作的加熱控制模塊71、 控制所述輸送系統20和沖壓模具30動作的送件控制模塊72以及控制協調所述溫度控制模塊71和送件控制模塊72之間的數據傳輸的中央處理模塊73。較佳地，參考圖7，所述加熱控制模塊71包括第一傳感器BP1、紅外線溫度傳感器 BT和加熱控制單元711，第一傳感器BPl檢測感應圈11內有無毛胚料，紅外線溫度傳感器 BT監控感應圈11內毛胚料的加熱溫度并在毛胚料到達預定溫度時發出加熱完成信號；力口熱控制單元711用于控制加熱系統將毛胚料加熱到預定溫度，加熱控制單元71還用于控制輸送機構50將儲料槽51內的毛胚料輸送至空置的感應圈11內。當然，檢測毛胚料是否達到預定溫度，即可通過相應的溫度傳感器直接檢測毛胚料的溫度實現監控毛胚料溫度的目的，也可以通過計時器、延時開關控制毛胚料的加熱時間來間接的達到控制毛胚料溫度的目的。具體地，參考圖7，所述加熱控制模塊還包括送料限位開關SQ1、壓料限位開關 SQ2，第一傳感器BPl在毛胚料到達感應圈11后發出壓料信號，在毛胚料離開感應圈11后發出送料信號；紅外線溫度傳感器BT在毛胚料到達預定溫度時發出加熱完成信號；推料限位開關SQl在所述推料板53到達送料軌道52末端時控制所述第一接觸器線圈KMl斷開，第一接觸器開關KMl控制推料氣缸復位；壓料限位開關SQ2在所述壓料氣缸動作后控制所述高頻加熱機10開始加熱；所述加熱控制單元711具體工作步驟為依據所述送料信號控制第一接觸器線圈KMl導通，第一接觸器開關KMl控制所述推料氣缸動作；加熱控制單元711 依據所述壓料信號控制第一接觸器線圈KM2導通，第二接觸器開關KM2控制所述壓料氣缸動作；加熱控制單元711依據所述加熱完成信號控制所述第二接觸器線圈KM2斷開的同時控制所述高頻加熱機10停止加熱，第二接觸器開關KM2控制所述壓料氣缸復位。更具體地，參考圖8，所述加熱控制模塊70還包括儲料傳感器BP2和報警控制單元 712，所述儲料傳感器BP2檢測所述儲料槽51的儲料狀態并依據預定的警戒儲料值發出相應的少料信號和無料信號；所述報警控制單元712依據所述少料信號控制報警裝置713發出預警信號，依據無料信號控制報警裝置713發出缺料信號并控制送料機構50、高頻加熱機10和輸送系統20停止工作。較佳地，參考圖9，所述送件控制模塊72包括第三傳感器BP3和送件控制單元 721，第三傳感器BP3檢測所述抓取機構的工作狀態，并在所述抓取機構抓取工件后發出工件抓取信號，在所述抓取機構釋放工件后發出工件釋放信號；送件控制單元721控制輸送系統20將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具30處后控制沖壓模具30沖壓毛胚料，并控制輸送系統20將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱41內。在本實施例中，送件控制單元721依據所述加 熱完成信號通過所述伺服電機控制所述抓取機構移動至加熱系統處并抓取工件；送件控制單元721在抓取機構位于加熱系統處時，依據所述工件抓取信號通過所述伺服電機21 控制所述抓取機構移動至沖壓模具30處并釋放工件，送件控制單元721在抓取機構位于所述沖壓模具30處時，依據所述工件釋放信號控制沖壓模具30完成沖壓動作，并在沖壓后通過所述伺服電機21控制所述抓取機構移動至沖壓模具30處并抓取工件；送件控制單元 721在抓取機構位于所述沖壓模具30處時，依據所述工件抓取信號通過所述伺服電機21控制所述抓取機構30移動至周轉箱41處并釋放工件。當然，伺服電機21帶動抓取機構移動時，其移動距離即可由伺服電機21本身通過預先設定好的數值控制，也可由專門的位移傳感器或限位開關來控制。具體地，參考圖9，所述送件控制模塊72還包括第一限位開關SQ3、第二限位開關 SQ4、第三限位開關SQ5和送件控制單元721，第一限位開關SQ3在所述第一抓取部23到達感應圈11上方時通過所述抓取驅動部控制所述第一抓取部23和第二抓取部24抓取工件； 第二限位開關SQ4在所述第一抓取部23到達沖壓模具30上方時通過所述抓取驅動部控制所述第一抓取部23和第二抓取部24釋放工件；第三限位開關SQ5在所述第一抓取部23到達起始位置時控制所述沖壓模具30做沖壓動作；第三傳感器BP3用于檢測所述第一抓取部 23和第二抓取部24是否抓取相應工件并在所述第一抓取部23和第二抓取部24抓取工件后發出工件抓取信號，在所述第一抓取部23和第二抓取部24釋放工件后發出工件釋放信號；送件控制單元721依據所述加熱完成信號對伺服電機21發出取件命令信號，所述伺服電機21依據所述取件命令信號控制第一抓取部23移動至感應圈11處，控制第二抓取部24 移動至沖壓模具30處；所述伺服電機21依據所述工件抓取信號對伺服電機21發出送件命令信號，所述伺服電機21依據所述送件命令信號控制所述第一抓取部23移動至沖壓模具 30處，控制第二抓取部24移動至周轉箱41處；所述伺服電機21依據所述工件釋放信號對伺服電機21發出復位命令，所述伺服電機21依據所述復位命令控制第一抓取部23和第二抓取部24移動至起始位置。具體地，參考圖9，所述送件控制模塊72還包括位移傳感器BL，所述位移傳感器BL 感應所述氣咀25與沖壓模具30之間的距離，所述送件控制單元721在所述氣咀25經過所述沖壓模具30時控制所述電磁閥YV打開，所述電磁閥YV控制所述氣咀25吹氣。 參考圖10，本發明齒輪熱沖壓方法包括以下步驟(81)提供待加工的毛胚料； (82)對毛胚料進行加熱，加熱溫度為451-1300攝氏度，以900-1000攝氏度為宜，其中上述加熱使用高頻感應的方式，使得加熱快速易于控制；(83)將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具內進行熱沖壓得到沖壓好的齒輪，其中所述沖壓模具表面溫度不高于380攝氏度；(84) 將沖壓好的齒輪直接送入冷卻介質中淬火，具體地，先將沖壓好的齒輪送入一周轉箱內，再通過周轉箱內的向下傾斜的滑槽送入冷卻介質中淬火。其中，所述冷卻介質為鹽水、水或油類，其中鹽水濃度為10%。具體地，所述齒輪熱沖壓方法還包括以下步驟(85)將淬火后的齒輪進行震動研磨和防銹處理。參考圖1-圖9，詳細描述使用本發明齒輪熱沖壓設備100加工齒輪的方法，包括以下步驟(1)將毛胚料61放入儲料槽51內，按下開始工作按鈕，第一接觸器線圈KMl導通， 第一接觸器開關KMl控制所述推料氣缸動作，所述推料氣缸帶動推料板53將儲料槽51內的毛胚料61沿送料軌道52推入感應圈11內，推料限位開關SQl動作并通過加熱控制單元 711控制所述第一接觸器線圈KMl斷開、第二接觸器線圈KM2導通，第一接觸器開關KMl控制推料氣缸復位，推料氣缸帶動推料板53復位，同時第二接觸器開關KM2控制壓料氣缸動作，壓料氣缸帶動壓料塊向下壓住感應圈11內的毛胚料61 ；壓料限位開關SQ2動作并通過加熱控制單元711控制高頻加熱機10開始加熱，加熱4-6S后，毛胚料61的溫度達到設定值900攝氏度左右(當然本領域技術人員可按材料不同選擇不同的加熱溫度，可調范圍為 451-1300°C)，紅外線溫度傳感器BT發出加熱完成信號，加熱控制單元711依據所述加熱完成信號控制高頻加熱機10停止加熱、第二接觸器線圈KM2斷開，第二接觸器開關KM2控制壓料氣缸復位，壓料氣缸帶動壓料塊復位。(2)加熱控制單元711通過中央處理模塊73將加熱完成信號輸送至送件控制單元 721，送件控制單元721依據所述加熱完成信號對伺服電機21發出取件命令信號，所述伺服電機21依據所述取件命令信號控制第一抓取部23移動至感應圈11處、第二抓取部24移動至沖壓模具30處；第一限位開關SQ3動作并通過送件控制單元721控制抓取驅動部動作， 所述抓取驅動部控制所述第一抓取部23抓取加熱好的毛胚料61、第二抓取部24抓取沖壓好的齒輪62和廢料63。此時，第一傳感器BPl檢測到毛胚料61離開感應圈11并發出送料信號，加熱控制單元711依據所述送料信號控制所述第一接觸器線圈KMl導通，第一接觸器開關KMl控制推料氣缸動作；與此同時，第三傳感器BP3檢測到抓取機構抓取工件并發出工件抓取信號。(3)送件控制單元721依據工件抓取信號對伺服電機21發出送件命令信號，所述伺服電機21依據所述送件命令信號控制所述第一抓取部23移動至沖壓模具30處、控制第二抓取部24移動至周轉箱41處；第二限位開關SQ4動作并通過送件控制單元721控制抓取驅動部動作，所述抓取驅動部控制所述第一抓取部23將加熱好的毛胚料61放入釋放至沖壓模具30內、第二抓取部24將沖壓好的齒輪62和廢料63釋放至放入周轉箱41內；第三傳感器BP3發出工件釋放信號，所述伺服電機21依據所述工件釋放信號對伺服電機21 發出復位命令，所述伺服電機21依據所述復位命令控制第一抓取部23和第二抓取部24移動至起始位置。其中，當氣咀25移動到沖壓模具30上方時，位移傳感器BL發出到位信號， 送件控制單元721依據所述到位信號控制電磁閥YV導通，電磁閥YV控制氣咀25向沖壓模具30吹氣，清潔沖壓模具30。
(4)第三限位開關SQ5動作并通過送件控制單元721控制所述沖壓驅動部做沖壓動作，即所述沖壓驅動部控制所述上沖壓板31下沖并與下沖壓板32壓合，加熱好的毛胚料 61被沖壓成齒輪62，沖壓驅動部控制所述上沖壓板31復位，上沖壓板31與下沖壓板32分離，從而完成齒輪的熱沖壓工序。在沖壓模具30工作過程中，冷卻水管33中的冷卻水會持續流動，使得沖壓模具30的表面溫度不超過380度，該溫度可由冷卻水的流速控制。(5)當沖壓好的齒輪62和廢料63位于周轉箱41內時，齒輪表面的溫度可保持在 800-850攝氏度左右，此時齒輪62和廢料63會沿周轉箱41內滑槽滑入淬火箱42內完成淬火工作，從而得到淬火后的齒輪64。其中，本發明齒輪熱沖壓設備100的上方還安裝有抽風機(圖中未示)，用于將加熱時產生的煙霧和淬火工序產生的煙霧抽離車間；為了達到生產規模，即可對每臺齒輪熱沖壓設備100配置冷卻水泵(圖中未示)，也可以統一由冷卻水塔供給。綜上，使用本發明齒輪熱沖壓設備100通過熱沖壓的方式加工齒輪時，一方面， 本發明通過高頻加熱機10使用高頻感應加熱的方式加熱毛胚料，使得毛胚料的溫度可在 4-6S左右達到預定溫度(451-1300攝氏度)，不但加熱溫度高，而且效率高易于控制；另一方面，本發明在沖壓過程時，確保冷卻水管30內的冷卻水持續循環，使得沖壓模具30的表面溫度不高于380攝氏度，解決了在熱沖壓過程中沖壓模具30的刀口受溫度影響硬度不夠的問題，使得沖壓模具30壽命長硬度高、齒輪加工精度高且效率高；再一方面，本發明齒輪熱沖壓設備100通過同步的第一抓取部23和第二抓取部24將加熱好的毛胚料和沖壓好的齒輪同時輸送至沖壓模具30和周轉箱41中，工作效率高，便于控制，且本發明在周轉箱41 內開設向下傾斜的滑槽，使得齒輪在熱沖壓完成后可直接導入冷卻介質中淬火，無需專門的輸送裝置輸送齒輪，也無需二次加熱，有效節省了生產資源，提高了生產效率，工序簡單； 又一方面，本發明通過智能控制系統70協調控制加熱系統、沖壓模具30和輸送系統20之間的操作以及相應的物料周轉，實現齒輪的自動化生產，節省了大量人力和物料周轉時間， 可實現一個工人能操作多臺沖床的生產，生產效率高。以上所揭露的僅為本發明的優選實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。
權利要求
1.一種齒輪熱沖壓設備，用于將毛胚料通過熱沖壓工藝加工成齒輪，其特征在于包括加熱系統，用于加熱毛胚料；沖壓模具，將加熱好的毛胚料沖壓成齒輪；周轉箱，包括向下傾斜的滑槽并通過所述滑槽將熱沖壓好的齒輪導入淬火箱，所述淬火箱內盛放有冷卻介質并用于對沖壓好的齒輪淬火；輸送系統，包括伺服電機和用于抓取釋放工件的抓取機構，所述伺服電機控制所述抓取機構將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具內并將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱內。
2.如權利要求1所述的齒輪熱沖壓設備，其特征在于所述沖壓模具包括上沖壓板、下沖壓板和沖壓驅動部，所述沖壓驅動部控制所述上沖壓板和下沖壓板壓合以將毛胚料沖壓成齒輪，所述上沖壓板和下沖壓板內開設有與冷卻水供應系統相連的冷卻水管。
3.如權利要求1所述的齒輪熱沖壓設備，其特征在于所述抓取機構包括第一抓取部、 第二抓取部和控制所述第一抓取部和第二抓取部抓取或釋放工件的抓取驅動部，所述伺服電機控制所述第一抓取部和第二抓取部同步移動，所述第一抓取部將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具內的同時，所述第二抓取部將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱內。
4.如權利要求3所述的齒輪熱沖壓設備，其特征在于所述輸送系統還包括安裝在所述第一抓取部前方的氣咀和控制所述氣咀吹氣的電磁閥，所述電磁閥在所述氣咀位于所述沖壓模具上方時打開。
5.如權利要求1所述的齒輪熱沖壓設備，其特征在于所述加熱系統包括高頻加熱機和送料機構，所述送料機構將儲料槽內的毛胚料輸送至高頻加熱機的感應圈內，所述高頻加熱機通過高頻感應的方式加熱毛胚料。
6.如權利要求5所述的齒輪熱沖壓設備，其特征在于所述送料機構包括儲料槽、送料軌道、推料板、壓料塊、推料氣缸和壓料氣缸，所述儲料槽儲存毛胚料且所述儲料槽的側壁底端開設有貫穿儲料槽的出料口，所述送料軌道一端與所述出料口相連，另一端臨近所述感應圈；所述推料氣缸控制所述推料板將所述儲料槽內的毛胚料沿所述出料口和送料軌道送入所述感應圈內；所述壓料氣缸控制所述壓料塊在所述感應圈內的毛胚料加熱時抵壓該毛胚料。
7.如權利要求5所述的齒輪熱沖壓設備，其特征在于所述齒輪熱沖壓設備還包括智能控制系統，所述智能控制系統包括加熱控制模塊，包括第一傳感器、紅外線溫度傳感器和加熱控制單元，所述第一傳感器檢測感應圈內有無毛胚料，所述紅外線溫度傳感器監控感應圈中毛胚料的加熱溫度，所述加熱控制單元控制所述加熱系統將毛胚料加熱至預定溫度并控制所述送料機構將儲料槽內的毛胚料輸送至感應圈中；送件控制模塊，包括抓件檢測單元和送件控制單元，所述抓件檢測單元檢測所述抓取機構的工作狀態，所述送件控制單元控制輸送系統將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具后控制沖壓模具沖壓毛胚料，并控制輸送系統將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱內；中央處理模塊，控制所述溫度控制模塊和送件控制模塊之間的數據傳輸。
8.如權利要求7所述的齒輪熱沖壓設備，其特征在于所述加熱控制模塊還包括儲料傳感器和報警控制單元，所述儲料傳感器檢測儲料槽內的儲料狀態并依據預定的警戒儲料值發出相應的少料信號和無料信號；所述報警控制單元依據所述少料信號控制報警裝置發出預警信號，依據無料信號控制報警裝置發出缺料信號并控制加熱系統和輸送系統停止工作。
9.一種齒輪熱沖壓方法，其特征在于包括以下步驟(1)提供待加工的毛胚料；(2)對毛胚料進行加熱，加熱溫度為451-1300攝氏度；(3)將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具內進行熱沖壓得到沖壓好的齒輪。
10.如權利要求9所述的齒輪熱沖壓方法，其特征在于還包括以下步驟(4)將沖壓好的齒輪直接送入冷卻介質中淬火。
11.如權利要求10所述的齒輪熱沖壓方法，其特征在于步驟(4)的具體步驟為，將沖壓好的齒輪送入一周轉箱內，再通過周轉箱內向下傾斜的滑槽將沖壓好的齒輪送入冷卻介質中淬火。
12.如權利要求10所述的齒輪熱沖壓方法，其特征在于所述冷卻介質為鹽水、水或油類，鹽水濃度為10%。
13.如權利要求10所述的齒輪熱沖壓方法，其特征在于還包括以下步驟(5)將淬火后的齒輪進行震動研磨和防銹處理。
14.如權利要求9所述的齒輪熱沖壓方法，其特征在于步驟(2)中，使用高頻感應的方式對毛胚料進行加熱。
15.如權利要求9所述的齒輪熱沖壓方法，其特征在于步驟(3)中，所述沖壓模具表面溫度不高于380攝氏度。
全文摘要
本發明公開了一種齒輪熱沖壓設備，用于通過熱沖壓的方法加工齒輪，所述齒輪熱沖壓設備包括加熱毛胚料的加熱系統、將加熱好的毛胚料沖壓成齒輪的沖壓模具，以及淬火箱、周轉槽和輸送系統，所述周轉箱包括通過向下傾斜的滑槽將熱沖壓好的齒輪導入淬火箱；淬火箱內盛放有冷卻介質并用于對沖壓好的齒輪淬火；所述輸送系統包括伺服電機和抓取機構，所述伺服電機控制抓取機構將加熱好的毛胚料輸送至沖壓模具內并將沖壓好的齒輪輸送至周轉箱內。與現有技術相比，本發明不但可以延長沖壓模具壽命、節約生產資源、提高生產效率并確保齒輪加工精度和使用壽命，而且可以通過智能控制系統實現自動化生產。另，本發明還公開了相應的齒輪熱沖壓方法。
文檔編號B21D53/28GK102357615SQ20111023406
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月16日 優先權日2011年8月16日
發明者李書建 申請人:東莞精銳電器五金有限公司