高精度棒料冷拔系统技术方案

高精度棒料冷拔系统，包括可变径冷拔模具、直径测量装置、液压系统及伺服系统；直径测量装置用于测量冷拔前和/或冷拔后的坯料直径，其设在可变径冷拔模具外部，并正对本体的内孔B；液压系统通过管路与密封接头连通；伺服系统接收直径测量装置的测量数据并根据测量数据调控液压系统的输出液压。本发明专利技术对于一批棒料公差较大导致的冷拔后成品直径不稳定的问题，在棒料拉拔之前测量其直径，再通过液压系统输出相应压力的高压流体，即时压缩可变径冷拔模具定径段孔径，以弥补拉拔后的直径回弹量，进而保证一批棒料拉拔后的尺寸一致性，即保证了棒料成型精度，又相比现有的冷拔工艺减少了拉拔次数，降低了生产成本。

High precision bar cold drawing system and bar forming accuracy control method

High precision rod cold drawing system includes variable diameter cold drawing die, diameter measuring device, hydraulic system and servo system; diameter measuring device is used to measure the diameter of blank before and / or after cold drawing, which is located outside the variable diameter cold drawing die and is connected with the inner hole B of the body; hydraulic system is connected with the sealing joint through pipeline; The servo system receives the measured data of the diameter measuring device and adjusts the output hydraulic pressure of the hydraulic system according to the measured data. The invention measures the diameter of a batch of finished products after cold drawing due to large tolerance of rods, outputs high pressure fluid corresponding to the pressure through the hydraulic system, and compresses the hole diameter of the sizing section of the variable diameter cold drawing die immediately to compensate for the resilience of the diameter after drawing, thereby guaranteeing a batch of rods. The dimension consistency after drawing guarantees the forming precision of the bar, reduces the drawing times and reduces the production cost compared with the existing cold drawing process.

【技术实现步骤摘要】
高精度棒料冷拔系统及棒料成型精度控制方法
本专利技术涉及金属塑性变形加工
，特别是高精度棒料冷拔系统及棒料成型精度控制方法。
技术介绍
采用传统的冷拔方法生产传动轴时，由于坯料公差一般低于IT14(一批坯料直径有大有小，非常不一致),导致冷拔后的成品直径也不稳定，若一批坯料只经过一次冷拔，其精度通常会低于IT8，难以满足高精度传动轴的质量要求，不能直接装配轴承使用。对于同一批基本尺寸相同但实际直径尺寸各不相同的坯料，其最佳匹配定径段孔径也是不同的，如果能根据坯料直径的不同，适应性的改变冷拔模具定径段的直径，可有效的减小坯料误差对冷拔传动轴成型精度的影响，然而，模具开发设计一旦完成并制造出来，模具的结构将不可改变，因此，传统的冷拔模具难以满足高精度传动轴的质量要求。由理论计算及实验验证及传统冷拔经验可知：拉拔减径量越小，变形量也小，冷拔后的误差就小；反之，拉拔减径量越大，则冷拔后的误差就大。当一批坯料的直径基本尺寸为32mm，偏差在±0.4mm时，其冷拔后的直径误差最大达47um，说明在传统的冷拔模具上，其它条件无论怎么优化，冷拔传动轴成型直径精度难以达到IT8。当传动轴的精度要求高于IT8时，通常采取以下三种加工方法：1、车削或磨削，缺点是效率低，成本高，加工过程中会产生废料及废液，降低了材料的利用率，不利于绿色制造。2、对一组坯料的直径进行测量并按直径大小进行分组，采用不同组号的模具进行拉拔，缺点是额外增加了分组的工作量和模具的数量，即增加了生产成本。3、对于一批坯料中直径较大的采取多次拉拔，缺点是影响生产效率和增加了冷拔制造成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，而提供一种高精度棒料冷拔系统及棒料成型精度控制方法，它解决了传统的冷拔模具及冷拔工艺难以满足高精度传动轴生产的问题。本专利技术的技术方案是：高精度棒料冷拔系统，包括可变径冷拔模具、直径测量装置、液压系统及伺服系统；可变径冷拔模具包括模套、本体及密封接头；模套呈套筒形，其内设有供本体装入的内孔A，内孔A贯通模套的两端面，其内还设有从模套外壁贯通至模套内孔A的流体通道；本体呈套筒型，其内设有供坯料通过的内孔B，内孔B贯通本体的两端面，内孔B从一端至另一端依次设有缩径段、定径段和出口段，本体的外壁上设有环形槽，环形槽的位置与定径段的位置相对应；本体密封安装在模套的内孔A中，并通过螺钉与模套固接，本体的环形槽与模套的内孔A孔壁之间形成环形液腔，环形液腔与模套的流体通道连通；密封接头固定安装在模套的流体通道中，并位于流体通道在模套外壁的开口处；直径测量装置用于测量冷拔前和/或冷拔后的坯料直径，其设在可变径冷拔模具外部，并正对本体的内孔B；液压系统用于输出高压流体，其通过管路与密封接头连通；伺服系统分别与直径测量装置和液压系统电连接或通信方式连接，其接收直径测量装置的测量数据并根据测量数据调控液压系统的输出液压。本专利技术进一步的技术方案是：直径测量装置包括非接触式气压直径测量仪和气压传感器，气压传感器设在非接触式气压直径测量仪的气路通道内。本专利技术再进一步的技术方案是：本体与模套之间通过两组自紧式V形密封圈实现密封，所述环形液腔位于两组自紧式V形密封圈之间。本专利技术更进一步的技术方案是：本体内孔B的缩径段为锥孔，所述锥孔从缩径段向定径段的方向直径渐缩，所述锥孔的锥度a为12°±13′；定径段的长度L为5mm±0.1mm。本专利技术更进一步的技术方案是：直径测量装置有一个，其设在靠近本体内孔B缩径段的外部。本专利技术更进一步的技术方案是：直径测量装置有两个时，其中一个设在靠近本体内孔B缩径段的外部，另一个设在靠近本体内孔B出口段的外部。本专利技术的技术方案是：棒料成型精度控制方法，应用于上述的高精度棒料冷拔系统，步骤如下：S01，根据一批棒料的尺寸基准值和工艺要求拔制直径值，选择具有最佳定径段孔径的可变径冷拔模具；S02，拉拔之前，通过靠近本体内孔B缩径段外部的直径测量装置测量待拔棒料的直径，再根据待拔棒料的直径和工艺要求拔制直径确定其最佳定径段孔径，再根据最佳定径段孔径确定液压系统输出液压，伺服系统控制液压系统输出相应液压的高压流体进入环形液腔，将定径段孔径压缩至与待拔棒料相对应的最佳定径段孔径；本步骤中，一批棒料拉拔前的直径有大有小，其中，直径越大的棒料，其拉拔减径量也越大，拉拔后的残余应力也越大，拉拔后的直径回弹量也越大；因此，对于直径越大的棒料，应相对加大液压系统输出液压，使本体定径段孔径相应减小，以弥补拉拔后的直径回弹量，进而保证一批棒料拉拔后的尺寸一致性；本步骤中，液压系统输出液压越高，定径段孔径被压缩的越小，两者之间的对应关系在冷拔前通过模拟计算和试验标定测出，为已知量；S03，棒料受外力拉拔，依次通过本体内孔B的缩径段、定径段和出口段而被冷拔成型，棒料从本体内孔B的出口段排出后，通过靠近本体内孔B出口段外部的直径测量装置测量冷拔后的直径，测量结果反馈至伺服系统，若满足工艺要求，则伺服系统不发出控制指令；若不满足工艺要求，则伺服系统即时控制液压系统微调输出液压大小，以改变定径段孔径，从而达到提高精度的目的；本步骤中，微调规则为冷拔后的直径大于工艺要求值，液压系统输出液压压力相应调高；反之，冷拔后的直径小于工艺要求值，液压系统输出液压液压压力相应降低。本专利技术的技术方案是：棒料成型精度控制方法，应用于上述的高精度棒料冷拔系统，步骤如下：S01，通过靠近本体内孔B缩径段外部的直径测量装置测量待拔棒料的直径，再根据待拔棒料的直径和工艺要求拔制后的直径确定本体定径段孔径的压缩量，再根据本体定径段孔径的压缩量确定液压系统输出液压；本步骤中，棒料在拉拔后存在残余应力而引起直径回弹，棒料直径越大，则拉拔时的减径量增大，则拉拔后回弹量增大，因此应加大液压系统输出液压，使本体定径段孔径相应减小；本步骤中，液压系统输出液压越高，定径段孔径被压缩的越小，液压系统输出液压与定径段孔径之间的对应关系在冷拔前通过模拟计算和试验标定测出，为已知量；S02，伺服系统控制液压系统输出相应液压的高压流体进入环形液腔，将定径段孔径压缩至待拔棒料的最佳定径段孔径；S03，待拔棒料受外力拉拔，依次通过本体内孔B的缩径段、定径段和出口段而被冷拔成型。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术对于一批棒料公差较大导致的冷拔后成品直径不稳定的问题，在棒料拉拔之前测量其直径，再通过液压系统输出相应压力的高压流体，即时压缩可变径冷拔模具定径段孔径，以弥补拉拔后的直径回弹量，进而保证一批棒料拉拔后的尺寸一致性，即保证了棒料成型精度，又相比现有的冷拔工艺减少了拉拔次数，降低了生产成本。以下结合图和实施例对本专利技术作进一步描述。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构示意图；图2为模套的结构示意图；图3为图2的右视图；图4为本体的结构示意图；图5为图4的右视图；图6为本专利技术实施例2的结构示意图。图例说明：模套11；内孔A111；流体通道112；本体12；内孔B121；缩径段1211；定径段1212；出口段1213；环形槽122；密封接头13；V形密封圈14；直径测量装置2；环形液腔9。具体实施方式实施例1：如图1-5所示，高精度棒料冷拔系统，包括可变径冷拔模具、直径测量装置2、液压系统及伺服系统。可变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高精度棒料冷拔系统，其特征是：包括可变径冷拔模具、直径测量装置(2)、液压系统及伺服系统；可变径冷拔模具包括模套(11)、本体(12)及密封接头(13)；模套(11)呈套筒形，其内设有供本体(12)装入的内孔A(111)，内孔A(111)贯通模套(11)的两端面，其内还设有从模套(11)外壁贯通至模套(11)内孔A(111)的流体通道(112)；本体(12)呈套筒型，其内设有供坯料通过的内孔B(121)，内孔B(121)贯通本体(12)的两端面，内孔B(121)从一端至另一端依次设有缩径段(1211)、定径段(1212)和出口段(1213)，本体(12)的外壁上设有环形槽(122)，环形槽(122)的位置与定径段(1212)的位置相对应；本体(12)密封安装在模套(11)的内孔A(111)中，并通过螺钉与模套(11)固接，本体(12)的环形槽(122)与模套(11)的内孔A(111)孔壁之间形成环形液腔(9)，环形液腔(9)与模套(11)的流体通道(112)连通；密封接头(13)固定安装在模套(11)的流体通道(112)中，并位于流体通道(112)在模套(11)外壁的开口处；直径测量装置(2)用于测量冷拔前和/或冷拔后的坯料直径，其设在可变径冷拔模具外部，并正对本体(12)的内孔B(121)；液压系统用于输出高压流体，其通过管路与密封接头(13)连通；伺服系统分别与直径测量装置和液压系统电连接或通信方式连接，其接收直径测量装置的测量数据并根据测量数据调控液压系统的输出液压。...

【技术特征摘要】
1.高精度棒料冷拔系统，其特征是：包括可变径冷拔模具、直径测量装置(2)、液压系统及伺服系统；可变径冷拔模具包括模套(11)、本体(12)及密封接头(13)；模套(11)呈套筒形，其内设有供本体(12)装入的内孔A(111)，内孔A(111)贯通模套(11)的两端面，其内还设有从模套(11)外壁贯通至模套(11)内孔A(111)的流体通道(112)；本体(12)呈套筒型，其内设有供坯料通过的内孔B(121)，内孔B(121)贯通本体(12)的两端面，内孔B(121)从一端至另一端依次设有缩径段(1211)、定径段(1212)和出口段(1213)，本体(12)的外壁上设有环形槽(122)，环形槽(122)的位置与定径段(1212)的位置相对应；本体(12)密封安装在模套(11)的内孔A(111)中，并通过螺钉与模套(11)固接，本体(12)的环形槽(122)与模套(11)的内孔A(111)孔壁之间形成环形液腔(9)，环形液腔(9)与模套(11)的流体通道(112)连通；密封接头(13)固定安装在模套(11)的流体通道(112)中，并位于流体通道(112)在模套(11)外壁的开口处；直径测量装置(2)用于测量冷拔前和/或冷拔后的坯料直径，其设在可变径冷拔模具外部，并正对本体(12)的内孔B(121)；液压系统用于输出高压流体，其通过管路与密封接头(13)连通；伺服系统分别与直径测量装置和液压系统电连接或通信方式连接，其接收直径测量装置的测量数据并根据测量数据调控液压系统的输出液压。2.如权利要求1所述的高精度棒料冷拔系统，其特征是：直径测量装置包括非接触式气压直径测量仪和气压传感器，气压传感器设在非接触式气压直径测量仪的气路通道内。3.如权利要求1或2所述的高精度棒料冷拔系统，其特征是：本体(12)与模套(11)之间通过两组自紧式V形密封圈(14)实现密封，所述环形液腔(9)位于两组自紧式V形密封圈(14)之间。4.如权利要求3所述的高精度棒料冷拔系统，其特征是：本体(12)内孔B(121)的缩径段(1211)为锥孔，所述锥孔从缩径段(1211)向定径段(1212)的方向直径渐缩，所述锥孔的锥度a为12°±13′；定径段(1212)的长度L为5mm±0.1mm。5.如权利要求4所述的高精度棒料冷拔系统，其特征是：直径测量装置(2)有一个，其设在靠近本体(12)内孔B(121)缩径段(1211)的外部。6.如权利要求4所述的高精度棒料冷拔系统，其特征是：直径测量装置(2)有两个时，其中一个设在靠近本体(12)内孔B(121)缩径段(1211)的外部，另一个设在靠近本体(12)内孔B(121)出口段(1213)的外部。7.棒料成型精度控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳八生，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43