一种齿轮锻造加工用装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种齿轮锻造加工用装置，包括预锻模组件和精锻模组件；精锻模组件包括精锻凹模、精锻齿模、精锻凹模应力圈、精锻齿模应力圈；所述精锻齿模中心设置通孔，通孔内装有精锻顶冲，两者构成滑动配合；所述的精锻凹模上设置与待加工油槽形状、位置吻合的凸起；凸起有多个，并由精锻凹模中心均匀向外发散；所述的凸起设有三个。本发明专利技术的加工装置也就是加工用的成套模具。利用预锻模组件将圆柱坯料初步加工形状，然后精锻模组件精整外形；通过精锻凹模上设置的凸起可以在齿轮球面位置锻造出油槽。无需单独进行机加工，效率显著提高，成本也明显降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械领域，具体涉及的是一种齿轮锻造加工用装置。
技术介绍
较精密的机械齿轮组件，一般都采用锻造方式来进行制作。其操作过程为，使用锻造加工机进行锻压，将工件放置在锻模内，通过锻造加工机的锻锤来进行锻压。而锻压过程中锻压模具由于热传导性，使得其本身处于高温状态中，在一次锻压完毕后进行冷却，然后进行切割使之符合精度要求，相关技术中会使用超声波旋转加工技术进行切割，但是应用在旋转超声加工装置的变幅杆容易因为应力集中而发生断裂。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种齿轮锻造加工用装置，解决变幅杆容易因为应力集中而发生断裂的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种齿轮锻造加工用装置，包括框架、旋转变压器、换能器、变幅杆和工具头。所述换能器上方的两侧设置旋转变压器，所述变幅杆包括上端部分、变截面部分和下端部分，所述上端部分直接连接换能器的底面，所述下端部分直接连接工具头，所述变截面的形状根据下列公式计算：其中，P(x)为变幅杆的横截面面积函数，k为圆波数，D(x)为轮廓半径函数，D0为上端部分的半径，P0为上端部分与变截面部分连接处的横截面面积，P1为下端部分与变截面部分连接处的横截面面积，下端部分的长度根据下列公式计算：所述换能器包括前金属盖板、后金属盖板以及厚度方向极化的压电陶瓷圆环，偶数个所述压电陶瓷圆环共轴连接形成压电陶瓷晶堆，压电陶瓷晶堆中相邻两个压电陶瓷圆环极化方向相反。根据实际需要设定换能器的共振频率后通过下列公式得到换能器的几何尺寸：(1)所述换能器的等效电路图如图3所示，虚线将整个电路划分为三个部分，分别为前盖板等效电路、后盖板等效电路和压电陶瓷晶堆等效电路，其中，ZbL和ZfL分别是换能器后、前两端的负载阻抗，根据实际需要设定；(2)所述换能器的振动频率方程为 Z i = Z m N 2 + jωPC o r Z m , ]]>前金属盖板输入机械阻抗为后金属盖板输入机械阻抗为换能器的机械阻抗为其中，Zf＝ρ2c2S2，k2＝ω/c2，c2是前金属盖板中的声速，ρ2、E2、σ2分别是前金属盖板的密度、杨氏模量和泊松系数，l2和S2是前金属盖板的厚度和横截面的面积；(3)由于换能器的负载很难确定，因此通常把换能器看成空载，即ZbL＝ZfL＝0，若忽略机械损耗和介电损耗，换能器的共振频率方程为|Zi|＝0；若考虑机械损耗，输入电阻抗为最小时，换能器的共振频率方程为|Zi|＝|Zi|min，通过换能器的振动频率方程计算得到换能器的具体尺寸；(4)由于换能器的负载很难确定，因此通常把换能器看成空载，即ZbL＝ZfL＝0，当输入电阻抗为无效大时，忽略损耗，换能器的反共振频率方程为|Zi|＝∞；当输入电阻抗为无效大时，考虑损耗，换能器的反共振频率方程为|Zi|＝|Zi|max，通过换能器的振动频率方程计算得到换能器的具体尺寸；所述换能器还包括外壳、设于外壳上表面的上端盖、设于外壳下表面的下端盖和固定法兰，所述外壳固定所述压电陶瓷圆环、前金属盖板和后金属盖板，所述上端盖包括固定柱，所述固定柱设于上端盖的中心轴位置并向上延伸至旋转变压器内，且向下延伸至上端盖的下方，所述变幅杆向上延伸至换能器的内部，且变幅杆与固定柱之间设有连接件、上弹簧和下弹簧，所述上弹簧的上端连接固定柱的下端，所述上弹簧的下端连接连接件，所述下弹簧的上端连接连接件，所述下弹簧的下端连接变幅杆。作为优选，相邻两个压电陶瓷圆环间还设有金属电极，金属电极的厚度为0.02-0.2mm。作为优选，根据实际需要设定换能器的共振频率后通过下列公式得到换能器的几何尺寸：(1)首先对换能器的频率方程进行推导：截面AB为位移节面，位移节面AB将换能器分成两个四分之一波长的振子，即Lf+l2以及Lb+l1均为振动波长的四分之一，每个四分之一波长的振子都是由压电陶瓷晶片及金属盖板组成，位移节面前与前金属盖板之间的压电陶瓷进队的长度记为Lf，位移节面后与后金属盖板之间的压电陶瓷晶堆的长度记为Lb，若压电陶瓷晶堆由P个厚度为l的压电陶瓷圆环组成，则有Lf+Lb＝Pl且l远小于厚度振动的波长。位移波节前的四分之一波长振子的共振方程为tan(keLf)tan(k2l2)＝Zo/Zf，位移波节后的四分之一波长振子的共振方程为tan(keLb)tan(k1l1)＝Zo/Zf，其中，Zo是单个压电陶瓷圆环的特性阻抗，l1和l2分别是后、前金属盖板的厚度；(2)根据实际需要设定共振频率，并通过得到的共振频率方程得到换能器具体尺寸。作为优选，所述固定法兰的中心轴位置留有开孔，所述开孔的内侧沿其圆周方向设有包围变幅杆变截面部分的弹性橡胶圈。且所述固定法兰的上表面间隔设有多个可伸缩结构，并通过可伸缩结构连接所述下端盖。本专利技术的有益效果：利用形状因数比较所述变幅杆所能达到最大振幅，形状因数表达式如下：其中，ρC为仅与材料有关的变幅杆的材料机械阻抗。通过ANSYS谐响应分析可以获得A值，经计算，所述变幅杆的A值为0.371×10-12m/Pa，设计固有频率和面积因数与所述变幅杆相同的阶梯型变幅杆，计算得到A值为0.090×10-12m/Pa。附图说明利用附图对专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术换能器的等效电路图。图3是本专利技术的压电陶瓷圆环结构示意图。图4是本专利技术的结构示意图。附图标记：1、框架，2、旋转变压器，3、换能器，4、变幅杆，5、工具头。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。实施例一本专利技术的装置，如图1所示，包括框架、旋转变压器、换能器、变幅杆和工具头。所述换能器上方的两侧设置旋转变压器。相较于指数形状、圆锥形状、悬链线形状等的变幅杆，阶梯型变幅杆放大系数最大，但是应力分布集中，容易断裂，工作安全性较差。所述变幅杆采用阶梯型，包括上端部分、变截面部分和下端部分，所述上端部分直接连接换能器的底面，所述下端部分直接连接工具头。所述变截面的形状根据下列公式计算：其中，P(x)为变幅杆的横截面面积函数，k为圆波数，D(x)为轮廓半径函数，D0为上端部分的半径，P0为上端部分与变截面部分连接处的横截面面积，P1为下端部分与变截面部分连接处的横截面面积。下端部分的长度根据下列公式计算：于变幅杆上增加变截面部分可有利于将作用于节面上的应力均匀分散，减少变幅杆断裂的可能性。所述换能器包括前金属盖板、后金属盖板以及厚度方向极化的压电陶瓷圆环。偶数个所述压电陶瓷圆环共轴连接形成压电陶瓷晶堆，压电陶瓷晶堆中相邻两个压电陶瓷圆环极化方向相反，偶数个压电陶瓷圆环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种齿轮锻造加工用装置，其特征在于，包括预锻模组件和精锻模组件；精锻模组件包括用于锻造行星齿轮球面的精锻凹模，和用于锻造行星齿轮齿形的精锻齿模；精锻凹模外侧套设精锻凹模应力圈，两者过盈配合；精锻齿模外侧套设精锻齿模应力圈，两者构成过盈配合；所述精锻齿模中心设置通孔，通孔内装有精锻顶冲，两者构成滑动配合；所述的精锻凹模上设置与待加工油槽形状、位置吻合的凸起；凸起有多个，并由精锻凹模(21)中心均匀向外发散。

【技术特征摘要】
1.一种齿轮锻造加工用装置，其特征在于，包括预锻模组件和精锻模组件；精锻模组件包括用于锻造行星齿轮球面的精锻凹模，和用于锻造行星齿轮齿形的精锻齿模；精锻凹模外侧套设精锻凹模应力圈，两者过盈配合；精锻齿模外侧套设精锻齿模应力圈，两者构成过盈配合；所述精锻齿模中心设置通孔，通孔内装有精锻顶冲，两者构成滑动配合；所述的精锻凹模上设置与待加工油槽形状、位置吻合的凸起；凸起有多个，并由精锻凹模(21)中心均匀向外发散。2.根据权利要求1所述的一种齿轮锻造加工用装置，其特征在于，预锻模组件包括用于锻造行星齿轮球面的预锻凹模，和用于锻造行星齿轮齿形的预锻齿模；预锻凹模外侧套设预锻凹模应力圈，两者过盈配合；预锻齿模外侧套设预锻齿模应力圈，两者构成过盈配合；所述预锻齿模中心设置通孔，通孔内装有预锻顶冲，两者构成滑动配合。3.根据权利要求2所述的一种齿轮锻造加工用装置，其特征在于，所述的两凹模与对应的凹模应力圈的接触面呈顶部朝下的圆锥面；所述两齿模与对应的齿模应力圈的接触面呈顶部朝上的圆锥面；所述两凹模应力圈外侧面上部分别设置上凸沿，所述两齿模应力圈的外侧面下部分别设置下凸沿。4.根据权利要求3所述的一种齿轮锻造加工用装置，其特征在于，，包括框架、旋转变压器、换能器、变幅杆和工具头；所述换能器上方的两侧设置旋转变压器，所述变幅杆包括上端部分、变截面部分和下端部分，所述上端部分直接连接换能器的底面，所述下端部分直接连接工具头，所述变截面的形状根据下列公式计算：其中，P(x)为变幅杆的横截面面积函数，k为圆波数，D(x)为轮廓半径函数，D0为上端部分的半径，P0为上端部分与变截面部分连接处的横截面面积，P1为下端部分与变截面部分连接处的横截面面积，下端部分的长度根据下列公式计算：所述换能器包括前金属盖板、后金属盖板以及厚度方向极化的压电陶瓷圆环，偶数个所述压电陶瓷圆环共轴连接形成压电陶瓷晶堆，压电陶瓷晶堆中相邻两个压电陶瓷圆环极化方向相反；根据实际需要设定换能器的共振频率后通过下列公式得到换能器的几何尺寸：(1)所述换能器的等效电路图，虚线将整个电路划分为三个部分，分别为前盖板等效电路、后盖板等效电路和压电陶瓷晶堆等效电路，其中，ZbL和ZfL分别是换能器后、前两端的负载阻抗，根据实际需要设定；(2)所述换能器的振动频率方程为 Z i = Z m N 2 + jωPC o r Z m , ]]>前金属盖板输入机械阻抗为后...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：杨林，
类型：发明
国别省市：浙江;33