齿圈压制机及自动上下料装置

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110560683A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910840496.6(22)申请日2019.09.06(71)申请人辽宁工业大学地址121001辽宁省锦州市古塔区士英街169号(72)发明人王宇钢　(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人李珉(51)Int.Cl.B22F3/03(2006.01)B22F3/00(2006.01)B22F5/08(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称齿圈压制机及自动上下料装置(57)摘要一种齿圈压制机及自动上下料装置，属于粉末冶金零件压制成型制造设备技术领域，包括压制液压缸、固定上横梁、导柱、移动横梁、导向套、机床床身、下模支柱、下模固定板Ⅰ、下模固定板Ⅱ、同步带线性模组、双头螺栓、水平推块、拨杆、下压杆、连杆、落料孔、连杆安装板、固定下横梁、上模、下料板、收集物料杆、下料支座、下料托盘、把手、步进电机、侧壁固定套筒、下模芯轴、顶出套筒、上连接板、导向杆、下连接板、上料孔、吸粉机及顶出液压缸。本发明四杆机构可在压制液压缸驱动下，将竖直方向的移动转化为水平移动，实现竖直方向的压制与水平方向的上下料运动同时进行。结构简单，可实现粉末零件的压制加工及上下料自动化。CN110560683ACN110560683A权　利　要　求　书1/1页1.一种齿圈压制机及自动上下料装置，其特征在于，包括机床床身和移动横梁，所述机床床身上 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面与四根导柱一端相连，且四根导柱位于机床床身的四角位置处，四根导柱另一端贯穿移动横梁后与固定上横梁相连，且导柱穿出固定上平台板部分通过螺母固定，固定上横梁上表面中心处通过螺栓安装有压制液压缸，压制液压缸的活塞杆头部穿过固定上横梁与移动横梁上表面的连接法兰通过双头螺栓连接，每个导柱在穿过移动横梁部位上装有导向套，且导向套外表面与移动横梁内表面过盈配合连接，即导向套随移动横梁沿导柱在竖直方向移动，移动横梁的下表面中心处通过法兰和阶梯连接轴设置有上模，机床床身中心上表面与固定下横梁固定连接，固定下横梁上表面四角处与四根下模支柱一端相连，四根下模支柱另一端贯穿下模固定板Ⅱ后与下模固定板Ⅰ相连，且下模支柱穿出下模固定板Ⅰ部分通过螺母固定，且固定下横梁的中心与机床床身中心位于同一直线上，所述下模固定板Ⅰ一端侧壁通过螺栓连接有下料板，所述下模固定板Ⅰ另一端上表面通过螺栓连接有上料孔，上料孔顶部通过连接管路与吸粉机相连，下模固定板Ⅰ中心孔内安装有侧壁固定套筒，所述下模固定板Ⅱ通过位于中心孔内的螺钉与下模芯轴连接，下模芯轴位于下模固定板Ⅱ的上表面，所述下模芯轴的小径端外圆面同心套装有顶部套筒，且顶出套筒与下模芯轴过渡配合连接，下模芯轴的大径端外圆面同心套装有上连接板，且上连接板位于下模固定板Ⅱ的上表面，上连接板与顶出套筒通过四个螺钉固定相连，所述固定下横梁下表面通过螺栓固定安装有顶部液压缸，顶出液压缸的活塞杆穿过固定下横梁后与下连接板螺纹连接，且下连接板位于固定下横梁的上方，下连接板上表面沿周向设置有四个导向杆，且四个导向杆一端与下连接板螺纹连接，四个导向杆另一端贯穿下模固定板Ⅱ后与上连接板固定连接，压制时上模、侧壁固定套筒、下模芯轴和顶出套筒可形成封闭型腔，所述机床床身前端设置有下料支座，下料支座上表面设置有同步带线性模组和步进电机，并通过步进电机驱动同步带线性模组运行，同步带线性模组上的滑块与下料托盘固定安装，所述机床床身后端通过连接连杆安装板与四杆机构的一个转动副相连，四杆机构的另一个转动副与移动横梁后端相连。2.根据权利要求1所述的齿圈压制机及自动上下料装置，其特征在于：所述四杆机构由下压杆、连杆、拨杆、水平推块及若干销轴组成，所述下压杆一端通过销轴与移动横梁后端侧壁相连，另一端通过销轴与连杆一端相连，连杆另一端与拨杆一端通过销轴两端与连杆安装板相连，且连杆与拨杆一体铸造成形，所述连杆安装板通过螺栓固定安装与机床床身的后端侧壁上，所述拨杆另一锥形端安装于水平推块一端的长缝内，且水平推块滑动安装于上料孔底部通道内，所述水平推块另一端开设有落料孔。3.根据权利要求1所述的齿圈压制机及自动上下料装置，其特征在于：所述下料托盘由下料托盘、收集物料杆和把手组成，所述下料托盘上表面均匀设置有若干个收集物料杆，收集物料杆用于接收摆放压制好的零件，在下料托盘的上表面两端对称设置有把手，通过把手搬起下料托盘与同步带线性模组分离。4.根据权利要求1所述的齿圈压制机及自动上下料装置，其特征在于：所述下料板由倾斜底板、水平底板、两个侧板和两个安装板组成，所述倾斜底板与水平底板一体铸造成形，倾斜底板两端设置有侧板，且侧板一端延伸至水平底板末端，侧板另一端焊接有安装板，所述水平底板上开设有于收集物料杆同轴的下料孔。2CN110560683A说　明　书1/5页齿圈压制机及自动上下料装置技术领域[0001]本发明属于粉末冶金零件压制成型制造设备技术领域，具体涉及齿圈压制机及自动上下料装置。背景技术[0002]粉末冶金加工技术具有节能、节材、性能优良、精度高、产品稳定性好等一系列优点，在大批量生产中应用广泛。目前，粉末冶金的制备方法主要由以下4步工序构成：粉末生产，压制成型，烧结和后处理。本发明所涉及工序为零件的压制成型，齿圈零件尺寸为Φ60mm×20mm，所应用的粉末为碳钢和低合金粉末，粉末在500MPa压力下，压成所需形状。[0003]粉末冶金压制加工零件虽外表已成型，但并未形成致密物理结构，遇有较大外力仍会破碎，需要经烧结后才可以承受较大外力，正常使用。因此，对粉末冶金压制加工零件上下料过程受力不宜过大、运动需平稳。目前，粉末冶金压制加工自动上下料装置应用较少，特别是在零件下料后的收集通常为料盘收集，无法按序摆放，自动化程度不高，造成工作效率大大降低。发明内容[0004]为了实现上述目的，本发明提出一种齿圈压制机及自动上下料装置，该装置包括机床床身和移动横梁，所述机床床身上表面与四根导柱一端相连，且四根导柱位于机床床身的四角位置处，四根导柱另一端贯穿移动横梁后与固定上横梁相连，且导柱穿出固定上平台板部分通过螺母固定，固定上横梁上表面中心处通过螺栓安装有压制液压缸，压制液压缸的活塞杆头部穿过固定上横梁与移动横梁上表面的连接法兰通过双头螺栓连接，每个导柱在穿过移动横梁部位上装有导向套，且导向套外表面与移动横梁内表面过盈配合连接，即导向套随移动横梁沿导柱在竖直方向移动，移动横梁的下表面中心处通过法兰和阶梯连接轴设置有上模，机床床身中心上表面与固定下横梁固定连接，固定下横梁上表面四角处与四根下模支柱一端相连，四根下模支柱另一端贯穿下模固定板Ⅱ后与下模固定板Ⅰ相连，且下模支柱穿出下模固定板Ⅰ部分通过螺母固定，且固定下横梁的中心与机床床身中心位于同一直线上，所述下模固定板Ⅰ一端侧壁通过螺栓连接有下料板，所述下模固定板Ⅰ另一端上表面通过螺栓连接有上料孔，上料孔顶部通过连接管路与吸粉机相连，下模固定板Ⅰ中心孔内安装有侧壁固定套筒，所述下模固定板Ⅱ通过位于中心孔内的螺钉与下模芯轴连接，下模芯轴位于下模固定板Ⅱ的上表面，所述下模芯轴的小径端外圆面同心套装有顶部套筒，且顶出套筒与下模芯轴过渡配合连接，下模芯轴的大径端外圆面同心套装有上连接板，且上连接板位于下模固定板Ⅱ的上表面，上连接板与顶出套筒通过四个螺钉固定相连，所述固定下横梁下表面通过螺栓固定安装有顶部液压缸，顶出液压缸的活塞杆穿过固定下横梁后与下连接板螺纹连接，且下连接板位于固定下横梁的上方，下连接板上表面沿周向设置有四个导向杆，且四个导向杆一端与下连接板螺纹连接，四个导向杆另一端贯穿下模固定板Ⅱ后与上连接板固定连接，压制时上模、侧壁固定套筒、下模芯轴和顶出套筒3CN110560683A说　明　书2/5页可形成封闭型腔，所述机床床身前端设置有下料支座，下料支座上表面设置有同步带线性模组和步进电机，并通过步进电机驱动同步带线性模组运行，同步带线性模组上的滑块与下料托盘固定安装，所述机床床身后端通过连接连杆安装板与四杆机构的一个转动副相连，四杆机构的另一个转动副与移动横梁后端相连。[0005]所述四杆机构由下压杆、连杆、拨杆、水平推块及若干销轴组成，所述下压杆一端通过销轴与移动横梁后端侧壁相连，另一端通过销轴与连杆一端相连，连杆另一端与拨杆一端通过销轴两端与连杆安装板相连，且连杆与拨杆一体铸造成形，所述连杆安装板通过螺栓固定安装与机床床身的后端侧壁上，所述拨杆另一锥形端安装于水平推块一端的长缝内，且水平推块滑动安装于上料孔底部通道内，所述水平推块另一端开设有落料孔。[0006]所述下料托盘由下料托盘、收集物料杆和把手组成，所述下料托盘上表面均匀设置有若干个收集物料杆，收集物料杆用于接收摆放压制好的零件，在下料托盘的上表面两端对称设置有把手，通过把手搬起下料托盘与同步带线性模组分离。[0007]所述下料板由倾斜底板、水平底板、两个侧板和两个安装板组成，所述倾斜底板与水平底板一体铸造成形，倾斜底板两端设置有侧板，且侧板一端延伸至水平底板末端，侧板另一端焊接有安装板，所述水平底板上开设有于收集物料杆同轴的下料孔。[0008]本发明的有益效果为：[0009](1)本发明四杆机构可在压制液压缸驱动下，将竖直方向的移动同时转化为水平移动，实现竖直方向的压制与水平方向的上下料运动同时进行。针对粉末冶金零件压制需要较大压力，而上下料过程输送力要求较小，运行平稳的特点，采用液压驱动，同时利用四杆机构，即可满足加工需要较大压力，又可以使上下料过程作用行程较短，且结构简单，可实现粉末零件的压制加工及上下料自动化。[0010](2)本发明顶出机构由顶出液压缸，上连接板，导向杆，下连接板，顶出套筒组成，可以有效保证压制加工过程中顶出机构的正确位置。即首先保证压制过程中，有固定形状的压制型腔生成，从而保证零件所需形状；同时可保证零件在压制结束后，能够被自动脱模，抬升出压制型腔，到达自动下料位置。[0011](3)本发明中的下料板、下料支座、同步带线性模组、收集物料杆、步进电机和下料托盘的配合，可完成压制零件的自动收集码放，并可实现不同工序间的物料输送。此装置可有效解决目前压制零件生成后，需人工收集码放的问题，可大大提高生产效率。下料托盘可利用其上的两个把手从同步带线性模组滑块上取下，将自动码放的零件在不同工序间输送，例如为下道工序烧结加工服务，实现不同工序间零件的快捷输送。附图说明[0012]图1为本发明齿圈压制机及自动上下料装置主视图；[0013]图2为本发明齿圈压制机及自动上下料装置左视图；[0014]图3为本发明齿圈压制机及自动上下料装置俯视图；[0015]图4为本发明齿圈压制机及自动上下料装置局部视图；[0016]图5为本发明齿圈压制机及自动上下料装置的四杆机构投影图；[0017]图6为本发明齿圈压制机及自动上下料装置的顶出机构的上连接板、下连接板及导向柱投影图；4CN110560683A说　明　书3/5页[0018]1-压制液压缸，2-固定上横梁，3-导柱，4-移动横梁，5-导向套，6-机床床身，7-下模支柱，8-下模固定板Ⅰ，9-下模固定板Ⅱ，10-同步带线性模组，11-双头螺栓，121-水平推块，122-拨杆，123-下压杆，124-连杆，125-落料孔，13-连杆安装板，14-固定下横梁，15-上模，16-下料板，161-倾斜底板，162-水平底板，163-侧板，164-安装板，165-下料孔，17-收集物料杆，18-下料支座，19-下料托盘，20-把手，21-步进电机，22-侧壁固定套筒，23-下模芯轴，24-顶出套筒，251-上连接板，252-导向杆，253-下连接板，26-上料孔，27-吸粉机，28-顶出液压缸。具体实施方式[0019]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。[0020]如图1至图6所示，一种齿圈压制机及自动上下料装置，该装置包括机床床身6和移动横梁4，所述机床床身6上表面与四根导柱3一端相连，且四根导柱3位于机床床身6的四角位置处，四根导柱3另一端贯穿移动横梁4后与固定上横梁2相连，且导柱3穿出固定上平台板2部分通过螺母固定，固定上横梁2上表面中心处通过螺栓安装有压制液压缸1，压制液压缸1的活塞杆头部穿过固定上横梁2与移动横梁4上表面的连接法兰通过双头螺栓11连接，每个导柱3在穿过移动横梁4部位上装有导向套5，且导向套5外表面与移动横梁4内表面过盈配合固定连接，即导向套5随移动横梁4沿导柱3在竖直方向移动，移动横梁4的下表面中心处通过法兰和阶梯连接轴设置有上模15；机床床身6中心上表面与固定下横梁14固定连接，固定下横梁14上表面四角处与四根下模支柱7一端相连，四根下模支柱7另一端贯穿下模固定板Ⅱ9后与下模固定板Ⅰ8相连，且下模支柱7穿出下模固定板Ⅰ8部分通过螺母固定，且固定下横梁14的中心与机床床身6中心位于同一直线上，所述下模固定板Ⅰ8一端侧壁通过螺栓连接有下料板16，所述下模固定板Ⅰ8另一端上表面通过螺栓连接有上料孔26，上料孔26顶部通过连接管路与吸粉机27相连，下模固定板Ⅰ8中心孔内安装有侧壁固定套筒22，所述下模固定板Ⅱ9通过位于中心孔内的螺钉与下模芯轴23连接，下模芯轴23位于下模固定板Ⅱ9的上表面，所述下模芯轴23的小径端外圆面同心套装有顶部套筒24，且顶出套筒24与下模芯轴23过渡配合连接，下模芯轴23的大径端外圆面同心套装有上连接板251，且上连接板251位于下模固定板Ⅱ9的上表面，上连接板251与顶出套筒24通过四个螺钉固定相连，所述固定下横梁14下表面通过螺栓固定安装有顶部液压缸28，顶出液压缸28的活塞杆穿过固定下横梁14后与下连接板235螺纹连接，且下连接板235位于固定下横梁14的上方，下连接板235上表面沿周向设置有四个导向杆252，且四个导向杆252一端与下连接板235螺纹连接，四个导向杆252另一端贯穿下模固定板Ⅱ9后与上连接板251固定连接，所述下模芯轴23、顶出套筒24、上连接板251、导向杆252、下连接板253及顶出油缸28一起组成顶出机构，压制时上模15、侧壁固定套筒22、下模芯轴23和顶出套筒24可形成封闭型腔；所述机床床身6前端设置有下料支座18，下料支座18上表面设置有同步带线性模组10和步进电机21，同步带线性模组10的型号为FBL80，并通过步进电机21驱动同步带线性模组10运行，同步带线性模组10上的滑块与下料托盘19固定安装，所述机床床身6后端通过连接连杆安装板13与四杆机构的一个转动副相连，四杆机构的另一个转动副与移动横梁4后端相连。[0021]所述四杆机构由下压杆123、连杆124、拨杆122、水平推块121及若干销轴组成，所述下压杆123两端均一体成型有连接座，所述下压杆123一端通过连接座、销轴与移动横梁45CN110560683A说　明　书4/5页后端侧壁相连，另一端通过连接座、销轴与连杆124一端相连，连杆124另一端与拨杆122一端通过销轴两端与连杆安装板13相连，且连杆124与拨杆122一体铸造成形，所述连杆安装板13通过螺栓固定安装与机床床身6的后端侧壁上，所述拨杆122另一锥形端安装于水平推块121一端的长缝内，且水平推块121滑动安装于上料孔26底部通道内，所述水平推块121另一端开设有落料孔125。[0022]所述下料托盘由下料托盘19、收集物料杆17和把手20组成，所述下料托盘19上表面均匀设置有七个收集物料杆17，收集物料杆17用于接收摆放压制好的零件，在下料托盘19的上表面两端对称设置有把手20，通过把手20搬起下料托盘19与同步带线性模组10分离，便于在不同工序间输送零件。[0023]所述下料板由倾斜底板、水平底板、两个侧板和两个安装板组成，所述倾斜底板与水平底板一体铸造成形，倾斜底板两端设置有侧板，且侧板一端延伸至水平底板末端，侧板另一端焊接有安装板，所述水平底板上开设有于收集物料杆同轴的下料孔。[0024]本发明的一次使用过程为：[0025]初始状态：移动横梁4位于竖直方向最底点，即顶出套筒24位于最低点，下连接板253下表面抵在固定下横梁14上表面，同时上连接板251下表面抵在下模固定板Ⅱ9上表面，此时水平推块121上的落料孔125与上料孔26同轴，启动吸粉机27，粉末依次通过连接管道及上料孔26后进入水平推块121的落料孔125内，同时，顶出液压缸28处于完全收缩状态，顶出机构位于竖直方向最低点；[0026]送料阶段：启动压制液压缸1工作，压制液压缸1的活塞杆收缩带动移动横梁4沿导柱3竖直向上移动，移动横梁4同时带动下压杆123向上移动，连杆124绕连杆安装板13固定销轴摆动，同时带动拨杆122摆动，拨杆122锥形头部插入水平推块121左侧长缝中，推动水平推块121向下料板16一侧平移，当水平推块121的落料孔125与下模芯轴23同轴时，粉末由于重力的作用下落入由上模15、侧壁固定套筒22、下模芯轴23和顶出套筒24构成的型腔内，此时推动移动横梁4达到竖直方向行程最高点，此时上模15位于向上行程最高点，此时压制液压缸1的活塞杆处于完全收缩的状态；[0027]压制阶段：压制液压缸1带动活塞杆伸展，推动移动横梁4竖直向下移动，同时，移动横梁4带动下压杆123向下移动，连杆124绕连杆安装板13固定销轴摆动同时带动拨杆122摆动，拨杆122锥形头部插入水平推块121左侧长缝中，拉动水平推块121返回至初始位置，再次上料；此时，连接在移动横梁4下表面的上模15、侧壁固定套筒22、下模芯轴23和顶出套筒24构成封闭型腔，移动横梁4继续下行，带动上模15继续下行，完成压制过程；同时，顶出液压缸28继续保持收缩状态，顶出机构位于竖直方向最低点；[0028]收集复位阶段：当压制完成，压制液压缸1活塞杆上行，拉动移动横梁4及上模15上行，直至上模15脱离侧壁固定套筒22，此时，顶出液压缸28活塞杆伸展，向上推动下连接板253，并带动导向杆252和上连接板251同步上移，同时上连接板251上表面固定的顶出套筒24在侧壁固定套筒22内，推动零件下表面上移，当顶出套筒24裙沿上表面与下模固定板Ⅰ8下表面接触，达到上移极限位置，保证将压制好的工件顶出至下模固定板Ⅰ8上表面；移动横梁4同时带动下压杆123向上移动，连杆124绕连杆安装板13固定销轴摆动同时带动拨杆122摆动，拨杆122锥形头部插入水平推块121左侧长缝中，推动水平推块121向下料板16一侧平移，在完成下一次上料的同时，将以压制好零件向右推入下料板16，零件经下料板16的下料6CN110560683A说　明　书5/5页孔落到收集物料杆17上，实现物料的整齐收集；[0029]当收集物料杆17上有八个压制零件时，启动步进电机21使下料托盘19沿同步带线性模组10向下料板16处移动，至第二根收集物料杆与下料板16的下料孔同轴，准备下一次落料；且固定于同步带线性模组10的滑块上的下料托盘19可与滑块分离，实现收集物料摆放整齐为下一道工序输送物料。7CN110560683A说　明　书　附　图1/6页图18CN110560683A说　明　书　附　图2/6页图29CN110560683A说　明　书　附　图3/6页图310CN110560683A说　明　书　附　图4/6页图411CN110560683A说　明　书　附　图5/6页图512CN110560683A说　明　书　附　图6/6页图613