一种高精度钣金制减振皮带轮加工工艺及其加工设备

技术领域

本发明涉及一种皮带轮加工领域，特别是一种高精度钣金制减振皮带轮加工工艺及其加工设备。

背景技术

皮带轮，属于盘毂类零件，一般以铸造、锻造为主，传统加工制造中对于带轮齿槽轮缘位于外形中部结构的常见的加工工艺为:锻件毛坯-车削一端-冲孔-激光打字-车削另一端-去毛刺-电泳,由于机加工材料利用率低,生产节拍慢,不适合大规模生产,而且车削破坏了带轮齿槽表面金属纤维,车削后存在微裂纹,降低带轮结构疲劳强度,同时刀具车削带轮齿槽表面粗糙度控制成本高,需要频繁换刀片,机加工带轮成品重量大,不利于轻量向制造,制造成本过高。

在现有的皮带轮的制造过程中采用了旋压工艺，旋压是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料随机床主轴转动的同时，用旋轮或赶棒加压于坯料，使之产生局部的塑性变形，采用旋压制作皮带轮的方式，不仅增大了材料的密度，提高了零件的强度，同时还兼具了省材料，节约能耗，无环境污染等效果。

但是在现有的旋压加工工艺首先需要将胚料锁紧到轴头上，经过旋压后再将半成型的胚料拆下将其装夹到车床上车削其余结构，而无论是旋压过程或者是后半段的车削过程，均需要人工取料、上料，致使旋压工艺的制造效率较低，虽然制得的皮带轮品质较佳，但是无法量产。

故本案旨在提供一种快速制备皮带轮的加工工艺及其加工设备，以在制备过程中能够实现皮带轮的高精度加工，同时在切换工位时能够保证定位的精度，以保证轴承孔和辐板孔的精准加工过程。

发明内容

本发明提供了一种高精度钣金制减振皮带轮加工工艺及其加工设备，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种高精度钣金制减振皮带轮加工工艺，包括：

S1；冲压落料：将整卷的钢卷展开整平后传输至冲压机底部冲压成圆盘状胚料以备用；

S2；拉伸：将S1中的圆盘状胚料固定至机床的主轴上，将圆盘状胚料拉伸成碟状胚料；

S3；旋压：利用旋压轮在碟状胚料的外侧旋压，使碟状胚料的外侧成型齿槽；

S4；挪位：将旋压后的胚料转移至侧向上的加工位，并进行精准定位；

S5；轴孔车削：对定位后的胚料中部进行车削，直至车削出的轴承孔符合孔径要求；

S6；冲孔：对胚料的辐板位置进行冲孔，冲出若干个辐板孔，同时对辐板上冲字，得到预成品；

S7；表面处理：对预成品进行表面处理。

作为进一步改进的，所述S2还包括：车削整形：将拉伸后的碟状胚料外缘车削掉，去除原材料各项异性引起的凹凸耳。

作为进一步改进的，所述S3具体包括：

S31；第一次旋压：将拉伸后的碟状胚料进行齿槽预成形堆料,并预成形中部轮缘，该中部轮缘高度等于最终要求尺寸,待成形槽形部分直径等于最终槽型圆弧顶点直径；

S32；第二次旋压：对第一次旋压后的旋压半成品进行齿槽及相关轮缘精成型，保证齿槽各部分尺寸符合要求。

作为进一步改进的，所述S4具体包括：

S41；将换位夹从旋压后的胚料外边缘后部插入，并让胚料的中部脱离机床的轴头位置；

S42；提前让加工位上的装夹盘让位，将已经被装夹住的胚料水平移入加工位内，胚料的中心开孔与轴头的中心位置相对应；

S43；让装夹盘往内推动，带动胚料往机床轴头一侧移动，使胚料的中部及外侧边缘受加工位固定。

作为进一步改进的，所述S43具体包括：

S431；通过整个装夹盘的盘面将胚料往机床轴头一侧移动，直至胚料抵住轴头位置，胚料的外边缘扣接在轴头的外侧，对胚料的X轴方向进行限位；

S432；装夹盘在靠近胚料的过程中，其盘面的导向销会将胚料往其移动方向一侧推动，让其在Y轴方向上能到达精准的位置。

作为进一步改进的，所述S6具体为：胚料待冲辐板孔的位置与轴头的装夹座对应，冲压时冲压柱直接冲压在轴头的装夹座内直接冲出贯穿的辐板孔。

作为进一步改进的，所述S7具体包括：

S71；使用工具去除预成品的辐板孔、轴承孔以及螺栓安装孔处的毛刺，得到去毛刺毛坯件；

S72；对去毛刺毛坯件表面保护处理，最终形成成品皮带轮。

本发明还提供一种高精度钣金制减振皮带轮加工设备，应用于上述的一种高精度钣金制减振皮带轮加工工艺，包括：

一转运结构，所述转运结构包括安装在机体顶部的导轨，滑动设置在所述导轨内的滑动架，锁固在所述滑动架底部的电动推杆，套接在所述电动推杆输出端上的气动夹板；

一旋压结构，所述旋压结构包括安装至机体的第一固定架，锁固在所述第一固定架上的第一轴承座，锁紧在所述第一轴承座内的第一轴盘，所述第一轴盘中卡接有胚料，安装在所述第一轴盘对向上的顶压筒，插接在所述顶压筒内侧的顶压轴，连接在所述顶压轴上的第一滑动电机，位于所述第一轴盘、顶压筒侧向上的旋压组件，所述旋压组件包括一活动基座以及活动安装在活动基座上的旋压臂；

一孔位加工结构，所述孔位加工结构位于旋压结构的右侧，所述孔位加工结构包括安装至机体的第二固定架，锁固在第二固定架上的第二轴承座，锁紧在第二轴承座上的第二轴盘，对向设置在所述第二轴盘上的复合加工件，所述复合加工件包括与第二轴盘相对应的车削组件，滑动安装在所述车削组件外周面的冲压组件；

一传输通道，位于转运结构运动方向的末端，转运结构将加工后的预成品放置到传输通道内。

作为进一步改进的，所述第一轴盘包括与第一轴承座连接的第一安装座，锁紧在所述第一安装座轴向上的若干外支撑夹片，垂直插接在所述第一安装座轴心的贯通轴，所述第二轴盘包括与第二轴承座连接的第二安装座，锁紧在所述第二安装座轴向上的若干垫高座，开设在所述垫高座内的对位孔，安装在所述第二安装座顶部的电动油缸，与所述电动油缸输出端连接的箍紧盘，设置在箍紧盘内部右侧壁的限位条，垂直插接在箍紧盘外轴向左端的限位柱。

作为进一步改进的，所述车削组件包括与机体连接的推拉座，锁紧在所述推拉座上的连接板，安装在所述连接板上的丝杆件，焊接在所述丝杆件螺母上的延伸柱，装夹在所述延伸柱上的刀具，罩设在所述延伸柱外部的隔离筒，所述冲压组件包括套设在隔离筒外侧的冲压座，所述冲压座滑动设置在第一固定架延伸出的轨道上，活动设置在所述冲压座内的冲压部，所述冲压部与对位孔相对应。

本发明的有益效果是：

本发明的加工工艺应用于带轮齿槽轮缘位于外形中部结构的皮带轮，齿槽尺寸由旋压成形保证,齿槽表面硬度高,粗糙度小,产品尺寸与性能品质得到保证,通过此工艺方案材料利用率有效提高,生产节拍快,更适宜大规模生产,制造成本更低。

本发明在拉伸后对拉伸后的变形位置进行车削，从而能够减少旋压过程中凹凸位置对成型胚料的影响。

本发明在成型带轮齿槽轮缘位于外形中部结构的皮带轮过程中采用二次旋压工艺，在第一次旋压的过程中先直接预成型中部的轮缘，先成型出最基础的样式，而在第二次旋压的过程中再采用精修的方式，使精修出的齿槽符合皮带轮的尺寸要求，通过分段旋压的工艺能够成型外形较为复杂的非标件皮带轮。

在现有技术的旋压工艺中，往往是将旋压后的半成品通过人工装夹的方式再固定至加工的车床中，不仅需要重新保证装夹的精度，同时还需要进行再对刀过程，过程复杂的同时还容易导致精度缺失，故本发明进一步提出在旋压过程结束后，直接装夹旋压完成的胚料并移动至加工位内，省去工件的再对位过程，无需人工上料过程，将旋压与车削、冲压过程串接在一起。

在上述的基础上，胚料的转运精度直接影响到后续的车削精度，故在转运的过程中，在X轴和Y轴方向同时对胚料进行限位，让胚料能够与车削、冲压的结构对应，保证后阶段的加工精度，减少废料的产生。

在辐板孔冲压阶段，由于此时皮带轮的雏形已经形成，经过旋压后其外边缘的齿槽已经形成，故此时若直接对辐板面进行冲压，可能导致局部区域的辐板变形，从而导致皮带轮的质量下降，对此，本发明进一步提出将胚料抵在装夹座上，再让装夹座上的孔位与冲压结构对应，从而在冲压的过程中辐板有所支撑，且能够准确的冲出对应位置的辐板孔，定位精准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明一种高精度钣金制减振皮带轮加工工艺的工艺流程图。

图2是本发明一种高精度钣金制减振皮带轮加工设备的结构示意图。

图3是本发明一种第一轴盘的结构示意图。

图4是本发明一种第二轴盘的结构示意图。

图5是本发明一种待加工皮带轮外轮缘的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参照图1～图4所示，一种高精度钣金制减振皮带轮加工工艺，包括：

S1；冲压落料：将整卷的钢卷展开整平后传输至冲压机底部冲压成圆盘状胚料以备用；

在本实施例中，整卷的钢卷传输进入传输带中，并经传输带铺平后进入冲压机构内，通过冲击机构合理的冲为若干圆盘胚料。

S2；拉伸：将S1中的圆盘状胚料固定至机床的主轴上，将圆盘状胚料拉伸成碟状胚料；

所述S2还包括：车削整形：将拉伸后的碟状胚料外缘车削掉，去除原材料各项异性引起的凹凸耳，在拉伸后对拉伸后的变形位置进行车削，从而能够减少旋压过程中凹凸位置对成型胚料的影响。

S3；旋压：利用旋压轮在碟状胚料的外侧旋压，使碟状胚料的外侧成型齿槽，所述S3具体包括：

S31；第一次旋压：将拉伸后的碟状胚料进行齿槽预成形堆料,并预成形中部轮缘，该中部轮缘高度等于最终要求尺寸,待成形槽形部分直径等于最终槽型圆弧顶点直径；

S32；第二次旋压：对第一次旋压后的旋压半成品进行齿槽及相关轮缘精成型，保证齿槽各部分尺寸符合要求。

需要强调的是，本实施例成型的为非标皮带轮，由图5中可以看出，本实施例的皮带轮为带轮齿槽轮缘位于外形中部结构，在成型带轮齿槽轮缘位于外形中部结构的皮带轮过程中采用二次旋压工艺，在第一次旋压的过程中先直接预成型中部的轮缘，先成型出最基础的样式，而在第二次旋压的过程中再采用精修的方式，使精修出的齿槽符合皮带轮的尺寸要求，通过分段旋压的工艺能够成型外形较为复杂的非标件皮带轮

S4；挪位：将旋压后的胚料转移至侧向上的加工位，并进行精准定位，所述S4具体包括：

S41；将换位夹从旋压后的胚料外边缘后部插入，并让胚料的中部脱离机床的轴头位置；

S42；提前让加工位上的装夹盘让位，将已经被装夹住的胚料水平移入加工位内，胚料的中心开孔与轴头的中心位置相对应；

S43；让装夹盘往内推动，带动胚料往机床轴头一侧移动，使胚料的中部及外侧边缘受加工位固定。

在现有技术的旋压工艺中，往往是将旋压后的半成品通过人工装夹的方式再固定至加工的车床中，不仅需要重新保证装夹的精度，同时还需要进行再对刀过程，过程复杂的同时还容易导致精度缺失，故本发明进一步提出在旋压过程结束后，直接装夹旋压完成的胚料并移动至加工位内，省去工件的再对位过程，无需人工上料过程，将旋压与车削、冲压过程串接在一起。

在上述的基础上，胚料的转运精度直接影响到后续的车削精度，故所述S43具体包括：

S431；通过整个装夹盘的盘面将胚料往机床轴头一侧移动，直至胚料抵住轴头位置，胚料的外边缘扣接在轴头的外侧，对胚料的X轴方向进行限位；

S432；装夹盘在靠近胚料的过程中，其盘面的导向销会将胚料往其移动方向一侧推动，让其在Y轴方向上能到达精准的位置。

在转运的过程中，在X轴和Y轴方向同时对胚料进行限位，让胚料能够与车削、冲压的结构对应，保证后阶段的加工精度，减少废料的产生。

S5；轴孔车削：对定位后的胚料中部进行车削，直至车削出的轴承孔符合孔径要求；

S6；冲孔：对胚料的辐板位置进行冲孔，冲出若干个辐板孔，同时对辐板上冲字，得到预成品；

所述S6具体为：胚料待冲辐板孔的位置与轴头的装夹座对应，冲压时冲压柱直接冲压在轴头的装夹座内直接冲出贯穿的辐板孔。

在辐板孔冲压阶段，由于此时皮带轮的雏形已经形成，经过旋压后其外边缘的齿槽已经形成，故此时若直接对辐板面进行冲压，可能导致局部区域的辐板变形，从而导致皮带轮的质量下降，对此，本发明进一步提出将胚料抵在装夹座上，再让装夹座上的孔位与冲压结构对应，从而在冲压的过程中辐板有所支撑，且能够准确的冲出对应位置的辐板孔，定位精准。

S7；表面处理：对预成品进行表面处理，所述S7具体包括：

S71；使用工具去除预成品的辐板孔、轴承孔以及螺栓安装孔处的毛刺，得到去毛刺毛坯件；

S72；对去毛刺毛坯件表面保护处理，最终形成成品皮带轮。

对预成品进行表面处理，由此能够将皮带轮的各个位置打磨的更加的精细，其中，表面处理步骤可以为：电泳,镀锌,磷化处理等。

本实施例中的加工工艺应用于带轮齿槽轮缘位于外形中部结构的皮带轮，齿槽尺寸由旋压成形保证,齿槽表面硬度高,粗糙度小,产品尺寸与性能品质得到保证,通过此工艺方案材料利用率有效提高,生产节拍快,更适宜大规模生产,制造成本更低。

在本发明的另一实施例中还提出了一种高精度钣金制减振皮带轮加工设备，应用上述的一种高精度钣金制减振皮带轮加工工艺，包括：一转运结构10，所述转运结构10包括安装在机体顶部的导轨11，滑动设置在所述导轨11内的滑动架12，锁固在所述滑动架12底部的电动推杆13，套接在所述电动推杆13输出端上的气动夹板14；一旋压结构20，所述旋压结构20包括安装至机体的第一固定架21，锁固在所述第一固定架21上的第一轴承座22，锁紧在所述第一轴承座22内的第一轴盘23，所述第一轴盘23中卡接有胚料，安装在所述第一轴盘23对向上的顶压筒24，插接在所述顶压筒24内侧的顶压轴25，连接在所述顶压轴25上的第一滑动电机26，位于所述第一轴盘23、顶压筒24侧向上的旋压组件27，所述旋压组件27包括一活动基座271以及活动安装在活动基座271上的旋压臂272；一孔位加工结构30，所述孔位加工结构30位于旋压结构20的右侧，所述孔位加工结构30包括安装至机体的第二固定架31，锁固在第二固定架31上的第二轴承座32，锁紧在第二轴承座32上的第二轴盘33，对向设置在所述第二轴盘33上的复合加工件34，所述复合加工件34包括与第二轴盘33相对应的车削组件341，滑动安装在所述车削组件341外周面的冲压组件342；一传输通道40，位于转运结构10运动方向的末端，转运结构10将加工后的预成品放置到传输通道40内。

由于旋压组件27共需要完成两次旋压动作，但是实际上，其只有一组旋压结构，对此，本实施例中的活动基座271包括一与第一固定架21连接的安装基体2711，垂直固设于安装基体2711顶面的底座2712，焊接在所述底座2712上的平行导轨2713，滑动设置在所述平行导轨2713上的滑动座2714，锁固在滑动座2714上的转动座2715，所述旋压臂272装夹在转动座2715上，由此，让旋压臂272可以出现进退位、前后变向等动作，在第一次旋压过程中先旋压出中部的外部边缘部分，尔后再退出进行二次旋压步骤，在短周期内能够迅速旋压出皮带轮合适的外缘部分。

在本实施例中，不像传统的旋压机只存在一组工位，本实施例中的旋压结构20与孔位加工结构30是并排设置的，即在旋压完成之后即自动进入孔位加工结构30中，实现无缝衔接加工，无需人工拆卸再安装，具体是通过转运结构10实现，在旋压阶段，皮带轮的外缘已经被旋压成型，由此让转运结构10的气动夹板14有一定的夹持空间，气动夹板14将其夹住并使其脱离旋压结构20后，随即直接采用平移的方式进入孔位加工结构30内，在一侧方向上无需再进行人工对位，且人工对位都是采用目测的方式，其准确性较差。

由于工位不同，故旋压结构20与孔位加工结构30所用的固定装夹结构肯定也是不同的：

在旋压结构20的固定结构中，所述第一轴盘23包括与第一轴承座22连接的第一安装座231，锁紧在所述第一安装座231轴向上的若干外支撑夹片232，垂直插接在所述第一安装座231轴心的贯通轴233，圆盘胚料上的孔洞直接固定在贯通轴233上，随着第一轴盘23与第一轴承座22的转动而转动，旋压后的外轮缘直接会贴合着外支撑夹片232，让旋压后形成的结构能够有所依靠；

而在孔位加工结构30的固定结构中，由于孔位加工结构30中需要同时进行车削和冲压，故其的固定结构相对于旋压结构20更加的复杂，更具有针对性，具体的：

所述第二轴盘33包括与第二轴承座32连接的第二安装座331，锁紧在所述第二安装座331轴向上的若干垫高座332，开设在所述垫高座332内的对位孔333，安装在所述第二安装座331顶部的电动油缸334，与所述电动油缸334输出端连接的箍紧盘335，设置在箍紧盘335内部右侧壁的限位条336，垂直插接在箍紧盘335外轴向左端的限位柱337，在转运结构10夹持着旋压后的胚料进入时，会进入已经打开的箍紧盘335与第二安装座331形成的空间，直至转运结构10触碰到限位条336，则表示此时在X轴上已经移动到位，尔后让电动油缸334带动箍紧盘335向第二安装座331一侧移动，让箍紧盘335带动胚料往第二安装座331上压，从Y轴方向开始对胚料进行限位，并且在限位Y轴方向的过程中，逐渐靠近胚料的限位柱337会将胚料往限位条336的一侧推，即便是在Y轴方向调节的过程中X轴方向也不易变向，其中，限位柱337为带有一定弧度的杆件，在初始与胚料接触阶段进行导向，尔后进行固定式的限位。

待箍紧盘335压紧到位后，胚料辐板孔待冲压的位置对应垫高座332以及垫高座332中对位孔333的位置，让冲压组件342在冲压时能够让冲压区域的冲压面直接承压至垫高座332中，让冲压区域不容易发生变形现象，而冲压时冲压组件342的冲头会直接陷入对位孔333中，对位孔333的孔径与辐板孔或者螺栓孔的孔径相同，同时又与冲压组件342的冲头对应，从而能够保证冲压精度的同时又不破坏胚料。

在整个工艺过程中，两工位已经是加工的极限，若设置成三工位，则容易导致整个设备的面积过大，但是在本案中需要让孔位加工结构30同时具备车削与冲压作用，故在本实施例中，复合加工件34包括与第二轴盘33相对应的车削组件341，滑动安装在所述车削组件341外周面的冲压组件342，具体的：

所述车削组件341包括与机体连接的推拉座3411，锁紧在所述推拉座3411上的连接板3412，安装在所述连接板3412上的丝杆件3413，焊接在所述丝杆件3413螺母上的延伸柱3414，装夹在所述延伸柱3414上的刀具3415，罩设在所述延伸柱3414外部的隔离筒3416，装夹在延伸柱3414上的刀具3415能够随着丝杆件3413的转动发生平移，从而完成轴承孔的内切和外切过程，而丝杆件3413固定在连接板3412上则是能够通过推拉座3411完成前后移动，对冲压组件342让位。

整个车削组件341无论是车削的平移过程还是前后移动的过程均发生在隔离筒3416中，与冲压组件342是单独分隔的。

而所述冲压组件342包括套设在隔离筒3416外侧的冲压座3421，所述冲压座3421滑动设置在第一固定架21延伸出的轨道上，活动设置在所述冲压座3421内的冲压部3422，所述冲压部3422与对位孔333相对应，冲压过程也是由于隔离筒3416的限制，不与车削组件341进行干涉，冲压部3422为可拆卸设置，可以根据对应的辐板孔和螺栓孔改变管径。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。