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一种双向梯度冲孔装置及 齿轮坯料加工工艺

阅读：390发布：2023-02-13

专利汇可以提供一种双向梯度冲孔装置及齿轮坯料加工工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种双向梯度冲孔装置及齿轮坯料加工工艺，其装置通过将凹模与凸模对调，将冲孔的冲头所在的凸模改为静止，而将凹模设计为相对凸模进行移动挤压，配合阶梯冲头组件的均匀冲压，使齿轮坯料完成减重孔冲压后，齿轮坯料仍套设在冲头上，通过顶出机构将齿轮坯料从冲头上顶出，解决冲头在冲孔过程中卡料的技术问题，且实现齿轮坯料减重孔的均匀冲压，避免了齿轮坯料受力不均变形，其工艺通过将传统的减重孔的冲压步骤分批次进行，利用不同批次之间的冲头的均匀分布以及对冲头数量的控制，避免齿轮坯料受力不均和冲压过程中应力集中的问题出现，解决齿轮坯料通过冲压模具冲压易发生形变的技术问题。，下面是一种双向梯度冲孔装置及齿轮坯料加工工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双向梯度冲孔装置，其特征在于，包括：正对设置的反冲凹模机构(2)与反冲凸模机构(3)，所述反冲凹模机构(2)与所述反冲凸模机构(3)同轴设置；
所述反冲凹模机构(2)包括凹模外套组件(21)与反冲模头组件(22)，所述凹模外套组件(21)安装于外设的驱动装置上，所述反冲模头组件(22)安装于所述凹模外套组件(21)上，其正对所述反冲凸模机构(2)设置，所述凹模外套组件(21)受驱动装置带动反冲模头组件(22)向反冲凸模机构(3)挤压；
所述反冲凸模机构(3)包括凸模外套组件(31)与冲头组件(32)，所述凸模外套组件(31)与所述凹模外套组件(21)同轴设置，其与所述反冲凹模机构(2)的之间放置有齿轮坯料(1)，所述冲头组件(32)同轴设置于所述凸模外套组件(31)内；
所述反冲凹模机构(2)沿其轴线方向与所述反冲凸模机构(3)相对移动，其配合通过所述凹模外套组件(21)与所述反冲模头组件(22)配合对所述齿轮坯料(1)夹紧定位后，使齿轮坯料(1)与静止设置的所述冲头组件(32)冲压形成减重孔(11)。
2.根据权利要求1所述的一种双向梯度冲孔装置，其特征在于，所述凹模外套组件(21)包括：
凹模安装套(211)，所述凹模安装套(211)中部为中空设置，其内与其同轴安装有所述反冲头组件(22)，且其正对所述反冲凸模机构(3)的端部设置有安装台阶(212)；
凹模模板(213)，所述凹模模板(213)为罩形设置，其安装于所述安装台阶(212)上，且其与所述凹模安装套(211)同轴设置，该凹模模板(213)正对所述反冲凸模机构(3)的端部与所述齿轮坯料(1)成仿形设置，且该凹模模板(213)正对所述反冲凸模机构(3)的端部设置有与冲头组件(32)对应配合的冲孔(214)，所述凹模模板(213)与所述凹模安装套(211)配合的一端设置有固定台阶(215)，且所述凹模模板(213)与所述凹模安装套(211)的连接部位之间设置有定位销钉(218)；以及
模具压盖(216)；所述模具压盖(216)设置于所述凹模安装套(211)与所述凹模模板(213)的连接部位，其覆盖所述固定台阶(215)设置，且其与所述凹模安装套(211)连接固定，该凹模安装套(211)上开设有与所述冲孔(214)一一对应的沉头螺孔(217)。
3.根据权利要求2所述的一种双向梯度冲孔装置，其特征在于，所述凹模模板(213)的圆周侧壁上开设置有排料口(219)。
4.根据权利要求2所述的一种双向梯度冲孔装置，其特征在于，所述反冲模头组件(22)包括：
冲头顶杆(221)，所述冲头顶杆(221)贯穿所述凹模安装套(211)与所述凹模模板(213)设置，其与所述凹模模板(213)同轴设置，且其一端设置于所述凹模安装套(211)内，其另一端设置于所述凹模模板(213)正对所述反冲凸模机构(3)的端部上；
第一反冲垫套(222)，所述第一反冲垫套(222)套设于所述冲头顶杆(221)的外部，其位于所述凹模模板(213)的罩设区域内；
第二反冲垫套(223)，所述第二反冲垫套(223)套设于所述冲头顶杆(221)的外部，其位于所述模具压盖(216)内；
第三反冲垫套(224)，所述第三反冲垫套(224)套设于所述冲头顶杆(221)的外部，其位于所述模具压盖(216)内，且其位于所述第二反冲垫套(223)与所述凹模安装套(211)之间；
反冲前限位体(225)，所述反冲前限位体(225)设置于所述凹模安装套(211)内，其套设于所述冲头顶杆(221)上；
垫块(226)，所述垫块(226)设置于所述凹模安装套(211)内，其与所述冲头顶杆(221)位于所述凹模安装套(211)内的端部抵触，且其沿所述凹模安装套(211)的轴向可滑动设置；
反冲后限位体(227)，所述反冲后限位体(227)设置于所述凹模安装套(211)内，其相对于所述冲头顶杆(221)与所述垫块(226)的另一端；以及
反冲底垫(228)，所述反冲底垫(228)设置于所述凹模安装套(211)内，其相对于凹模模板(213)所述设置于所述凹模安装套(211)的另一端。
5.根据权利要求1所述的一种双向梯度冲孔装置，其特征在于，所述凸模外套组件(31)包括：
凸模外套(312)，所述凸模外套(312)为圆筒形设置，其内沿其轴向依次设置有反冲前套(313)、反冲中套(314)与反冲后套(315)，所述反冲前套(313)位于所述凸模外套(312)正对所述反冲凹模机构(2)的端部，且其内设置有放置所述齿轮坯料(1)的安放区(311)；以及凸模底垫(316)，所述凸模底垫(316)设置于所述凸模外套(312)外，其与所述凸模外套(312)同轴连接设置，且其相对于所述反冲凹模机构(2)设置于所述凸模外套组件(31)的另一端。
6.根据权利要求5所述的一种双向梯度冲孔装置，其特征在于，所述冲头组件(32)包括：
冲头(321)，若干的所述冲头(321)与所述减重孔(11)一一对应设置，其按照长度依次减小的顺序梯度设置为n+1组，n满足关系：n＞1，且第1至第n组的冲头(321)的数量均为3个，第n+1组的冲头(321)的数量为a，a满足关系：3＞a≥0；
冲头安装块(322)，所述冲头安装块(322)固定设置于所述反冲后套(315)内，所述冲头(321)均固定安装于该冲头安装块(322)上；
凸模模板(323)，所述凸模模板(323)滑动设置于所述反冲前套(313)与反冲中套(314)内，其套设于所述冲头(321)上，且其正对所述反冲凹模机构(2)的端部与所述齿轮坯料(1)成仿形设置，该凸模模板(323)上设置有与所述反冲前套(313)限位配合的限位台阶(3231)；以及
凸模套垫(324)，所述凸模套垫(324)套设于所述冲头(321)上，其位于所述冲头安装块(322)与凸模模板(323)之间，且其与所述凸模模板(323)之间设置有若干的弹性件(325)，该弹性件(325)一一对应套设于所述冲头(321)上。
7.根据权利要求6所述的一种双向梯度冲孔装置，其特征在于，第1至第n组中的3个所述冲头(321)之间的连线均形成锐角三角形，且第1至第n+1组中的所述冲头(321)高度差逐步减小，第1至第n组中，相邻两组的所述冲头(321)交错设置。
8.根据权利要求6所述的一种双向梯度冲孔装置，其特征在于，所述凸模底垫(316)上设置有冷却液进口(3161)，所述冲头安装块(322)上设置有冷却液管道(3221)，该冷却液管道(3221)连通所述冷却液进口(3161)与所述冲头(321)。
9.根据权利要求6所述的一种双向梯度冲孔装置，其特征在于，所述凸模底垫(316)上沿其轴线方向开设有滑动槽(3162)，该滑动槽(3162)内滑动设置有顶出机构(4)，该顶出机构(4)包括：
顶出块(41)，所述顶出块(41)滑动设置于所述滑动槽(3162)内，其背向所述冲头(321)的一端与外部驱动装置连接；
反冲顶杆(42)，若干的所述反冲顶杆(42)沿所述凸模底垫(316)的轴向圆周等距固定设置于所述顶出块(41)上，该反冲顶杆(42)的另一端指向所述凸模套垫(324)。
10.一种齿轮坯料加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，镦粗，将切割好的圆柱形坯料放置到镦粗机内进行挤压，通过镦粗机的挤压使圆柱形坯料形成圆饼形坯料；
步骤二，挤压成型，将镦粗后形成的圆饼形坯料通过机械取料手转移，放置于成型凹模(51)的容腔(511)内，通过成型凸模(52)与成型凹模(51)的挤压，将圆饼形坯料挤压形成齿轮坯料(1)；
步骤三，减重孔冲压，经过挤压成型的齿轮坯料(1)通过机械取料手转移至双向梯度式冲孔装置上进行减重孔的冲压，包括以下步骤：
步骤a，放料，将齿轮坯料(1)放置于反冲凸模机构(3)的安放区(311)内，使齿轮坯料(1)与安放区(311)扣合；
步骤b，冲压，齿轮坯料(1)放置好后，驱动装置带动反冲凹模机构(2)向反冲凸模机构(3)挤压，反冲凹模机构(2)插入到安放区(311)内，将齿轮坯料(1)挤压，通过凹模模板(213)与凸模模板(323)的配合将齿轮坯料(1)夹紧定位，之后反冲凹模机构(2)继续挤压，弹性件(325)压缩，冲头(321)按照其长度从长到短的顺序依次与齿轮坯料(1)进行n+1次的梯度冲压形成减重孔(11)，其中，n＞1；
步骤c，冷却，与步骤b同步的，通过凸模底垫(316)上的冷却液进口(3161)输入冷却液，冷却液沿冷却液管道(3221)进入到凸模套垫(324)处，对冲头(321)进行冷却；
步骤d，废料排出，与步骤b同步的，冲头(321)冲压形成的废料穿过冲孔(214)后，从排料口(219)排出；
步骤e，顶出，在冲头(321)完成对齿轮坯料(1)的n+1次的梯度冲孔后，驱动装置带动顶出块(41)沿滑动槽(3162)滑动，使反冲顶杆(42)顶住凸模套垫(324)挤压凸模模板(323)，凸模模板(323)顶住齿轮坯料(1)，使齿轮坯料(1)沿冲头(321)滑动脱离安放区(311)；
步骤四；轴孔冲压，在齿轮坯料(1)完成剪重孔冲压脱离安放区(311)后，通过取料机械手转移，将齿轮坯料(1)转移至冲孔装置上，由冲孔装置对其进行轴孔的冲压。

说明书全文

一种双向梯度冲孔装置及齿轮坯料加工工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及齿轮坯料自动加工技术领域，具体为一种双向梯度冲孔装置及齿轮坯料加工工艺。

背景技术

[0002] 齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛，为了减轻齿轮的重量，在使用过程中方便拿取和使用齿轮，在加工齿轮时通常会在
齿轮上打多个减重孔，为了使齿轮在工作时能正常运转而不发生偏移，加工出的减重孔需
要均匀分布在齿轮的端面上，即减重孔需要与齿轮具有相同的同轴度，目前，齿轮减重孔加
工一般采用钻床钻削的方式，加工时，钻床主轴上固定安装有钻头，电机主轴通过皮带轮带
动钻头高速转动，从而在齿轮上钻上减重孔，采用此方法加工齿轮减重孔，钻头高速旋转进
行钻孔时，齿轮容易发生偏移，使得加工出来的减重孔精度不准确、分布不均匀，分布在齿
轮上的减重孔与齿轮不同轴。

[0003] 现有，也有通过冲孔模具对齿轮进行减重孔的加工，同时加工多个减重孔保证同轴度，但是同时加工多个减重孔就需要多个冲头，而现在的冲孔模具就会因多个冲头导致
齿轮冲孔后出现卡料、齿轮坯料冲孔过程中受力不均变形等诸多问题。

[0004] 在专利号为CN201410547698.9的中国专利中公开一种长矩台液压冲孔机，包括机架、油缸、滑板、滑板支撑板、一排上模模托、下模、下模模托和工作台，在每个上模模托下方
对应可拆卸安装有一根冲针，在一排冲针下方设置有压料板，压料板下方设置有下模，一排
所述冲针分为多组，每组4-6根冲针，并且每组冲针均呈梯度状从高到低依次排列，相邻两
根冲针的长度差为6-10cm。本发明的长矩台液压冲孔机，设置一排冲针并将冲针分为几组，
每组冲针均呈梯度状从高到低依次排列，这样就在油缸一次下压的过程中将一排孔依次分
为几次冲压，这样就能减少油缸的压力，避免料件弯曲变形，同时又能一次冲压所有的孔，
不需要重新固定冲压，提高了精度和效率。

[0005] 但是，上述专利仍存在以下问题：

[0006] 1、上述专利加工的对象是长条形工件，并不适用于齿轮减重孔的加工，且其存在上模复位的过程中，冲针会随上模复位，会出现冲针通过摩擦力带着齿轮坯料复位，齿轮坯
料套在冲针上无法脱落，即卡料的问题；

[0007] 2、上述专利在运用于齿轮减重孔加工时会出现受力不均导致齿轮坯料变形的问题。

发明内容

[0008] 针对以上问题，本发明提供了一种双向梯度冲孔装置，其通过将凹模与凸模对调，将冲孔的冲头所在的凸模改为静止，而将凹模设计为相对凸模进行移动挤压，配合梯度冲
头组件的均匀冲压，使齿轮坯料完成减重孔冲压后，齿轮坯料仍套设在冲头上，通过顶出机
构将齿轮坯料从冲头上顶出，解决冲头在冲孔过程中卡料的技术问题，且实现齿轮坯料减
重孔的均匀冲压，避免了齿轮坯料受力不均变形。

[0009] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0010] 一种双向梯度冲孔装置，包括：正对设置的反冲凹模机构与反冲凸模机构，所述反冲凹模机构与所述反冲凸模机构同轴设置，

[0011] 所述反冲凹模机构包括凹模外套组件与反冲模头组件，所述凹模外套组件安装于外设的驱动装置上，所述反冲模头组件安装于所述凹模外套组件上，其正对所述反冲凸模
机构设置，所述凹模外套组件受驱动装置带动带动反冲模头组件向反冲凸模机构挤压；

[0012] 所述反冲凸模机构包括凸模外套组件与冲头组件，所述凸模外套组件与所述凹模外套组件同轴设置，其与所述反冲凹模机构的之间放置有齿轮坯料，所述冲头组件同轴设
置于所述凸模外套组件内；

[0013] 所述反冲凹模机构沿其轴线方向与所述反冲凸模机构相对移动，其配合通过所述凹模外套组件与所述反冲模头组件配合对所述齿轮坯料夹紧定位后，使齿轮坯料与静止设
置的所述冲头组件冲压形成减重孔。

[0014] 作为改进，所述凹模外套组件包括：

[0015] 凹模安装套，所述凹模安装套中部为中空设置，其内与其同轴安装有所述反冲头组件，且其正对所述反冲凸模机构的端部设置有安装台阶；

[0016] 凹模模板，所述凹模模板为罩形设置，其安装于所述安装台阶上，且其与所述凹模安装套同轴设置，该凹模模板正对所述反冲凸模机构的端部与所述齿轮坯料成仿形设置，
且该凹模模板正对所述反冲凸模机构的端部设置有与冲头组件对应配合的冲孔，所述凹模
模板与所述凹模安装套配合的一端设置有固定台阶，且所述凹模模板与所述凹模安装套的
连接部位之间设置有定位销钉；以及

[0017] 模具压盖；所述模具压盖设置于所述凹模安装套与所述凹模模板的连接部位，其覆盖所述固定台阶设置，且其与所述凹模安装套连接固定，该凹模安装套上开设有与所述
冲孔一一对应的沉头螺孔。

[0018] 作为改进，所述凹模模板的圆周侧壁上开设置有排料口。

[0019] 作为改进，所述反冲模头组件包括：

[0020] 冲头顶杆，所述冲头顶杆贯穿所述凹模安装套与所述凹模模板设置，其与所述凹模模板同轴设置，且其一端设置于所述凹模安装套内，其另一端设置于所述凹模模板正对
所述反冲凸模机构的端部上；

[0021] 第一反冲垫套，所述第一反冲垫套套设于所述冲头顶杆的外部，其位于所述凹模模板的罩设区域内；

[0022] 第二反冲垫套，所述第二反冲垫套套设于所述冲头顶杆的外部，其位于所述模具压盖内；

[0023] 第三反冲垫套，所述第三反冲垫套套设于所述冲头顶杆的外部，其位于所述模具压盖内，且其位于所述第二反冲垫套与所述凹模安装套之间；

[0024] 反冲前限位体，所述反冲前限位体设置于所述凹模安装套内，其套设于所述冲头顶杆上；

[0025] 垫块，所述垫块设置于所述凹模安装套内，其与所述冲头顶杆位于所述凹模安装套内的端部抵触，且其沿所述凹模安装套的轴向可滑动设置；

[0026] 反冲后限位体，所述反冲后限位体设置于所述凹模安装套内，其相对于所述冲头顶杆与所述垫块的另一端；以及

[0027] 反冲底垫，所述反冲底垫设置于所述凹模安装套内，其相对于凹模模板所述设置于所述凹模安装套的另一端。

[0028] 作为改进，所述凸模外套组件包括：

[0029] 凸模外套，所述凸模外套为圆筒形设置，其内沿其轴向依次设置有反冲前套、反冲中套与反冲后套，所述反冲前套位于所述凸模外套正对所述反冲凹模机构的端部，且其内
设置有所述安放区；以及

[0030] 凸模底垫，所述凸模底垫设置于所述凸模外套外，其与所述凸模外套同轴连接设置，且其相对于所述反冲凹模机构设置于所述凸模外套组件的另一端。

[0031] 作为改进，所述冲头组件包括：

[0032] 冲头，若干的所述冲头与所述减重孔一一对应设置，其按照长度依次减小的顺序梯度设置为n+1组，n满足关系：n＞1，且第1至第n组的冲头的数量均为3个，第n+1组的冲头
的数量为a，a满足关系：3＞a≥0；

[0033] 冲头安装块，所述冲头安装块固定设置于所述反冲后套内，所述冲头均固定安装于该冲头安装块上；

[0034] 凸模模板，所述凸模模板滑动设置于所述反冲前套与反冲中套内，其套设于所述冲头上，且其正对所述反冲凹模机构的端部与所述齿轮坯料成仿形设置，该凸模模板上设
置有与所述反冲前套限位配合的限位台阶；以及

[0035] 凸模套垫，所述凸模套垫套设于所述冲头上，其位于所述冲头安装块与凸模模板之间，且其与所述凸模模板之间设置有若干的弹性件，该弹性件一一对应套设于所述冲头
上。

[0036] 作为改进，第1至第n组中的3个所述冲头之间的连线均形成锐角三角形，且第1至第n+1组中的所述冲头长度差逐步减小，，第1至第n组中，相邻两组的所述冲头交错设置。

[0037] 作为改进，所述凸模底垫上设置有冷却液进口，所述冲头安装块上设置有冷却液管道，该冷却液管道连通所述冷却液进口与所述冲头。

[0038] 作为改进，所述凸模底垫上沿其轴线方向开设有滑动槽，该滑动槽内滑动设置有顶出机构，该顶出机构包括：

[0039] 顶出块，所述顶出块滑动设置于所述滑动槽内，其背向所述冲头的一端与外部驱动装置连接；

[0040] 反冲顶杆，若干的所述反冲顶杆沿所述凸模底垫的轴向圆周等距固定设置于所述顶出块上，该反冲顶杆的另一端指向所述凸模套垫。

[0041] 本发明冲孔装置的有益效果在于：

[0042] (1)本发明较对比文件CN201410547698.9，其将凹模与凸模对调，将冲孔的冲头所在的凸模改为静止，而将凹模设计为相对凸模进行移动挤压，使齿轮坯料完成减重孔冲压
后，齿轮坯料仍套设在冲头上，通过顶出机构将齿轮坯料从冲头上顶出，而对比文件中则是
冲针所在的上模为主动移动，在完成冲孔后复位的过程中冲针易携带着齿轮坯料复位造成
卡料；

[0043] (2)本发明较对比文件，在设置冲头时，将冲头的长度进行梯度设置，使冲头分组，且同一长度的冲头三点连线成三角大小最接近的锐角三角形分布，利用三点稳定的原理，
避免因冲头冲压齿轮坯料造成的应力集中以及冲头施力不均，造成的齿轮坯料形变，而对
比文件仅仅是对冲针的长度进行梯度设置，并未考虑冲针分布在冲压过程中施力情况；

[0044] (3)本发明较对比文件，将数量最少且长度最短的的冲头放置在最后进行冲压，利用之前进行冲压的冲头插入在齿轮坯料上，对齿轮坯料的强度进行支撑，使最后冲压的冲
头即使对齿轮坯料造成受力不均，但由于之前的冲头的导向与支撑，仍能保证齿轮坯料不
会发生形变；

[0045] (4)本发明较对比文件将在设置冲头的长度成梯度设置时，沿冲头长度从长到短的顺序，其相邻两组冲头之间的长度差逐步减小以配合齿轮坯料挤压过程中，弹性件逐步
压缩，反向阻力越来越大的情况，使冲头冲压更加顺畅；

[0046] (5)本发明较对比文件，相邻两组冲头之间的长度差始终小于齿轮坯料的厚度，在前一组对齿轮坯料进行冲孔过程中，后一组的冲头会快速的抵住齿轮坯料，对齿轮坯料上
应力集中的部位进行支撑，防止其变形；

[0047] (6)本发明较对比文件，通过在反冲凸模机构上设置冷却液进口和冷却液通道，利用冷却液对冲头进行直接冷却，避免冲压过程中收纳在反冲凸模机构内的冲头温度过高，
无法散热，造成冲头无法持续工作；

[0048] (7)本发明较对比文件，通过在反冲凹模机构上开设排料口，利用反冲凹模机构的移动，使冲孔过程中产生的废料自动的从排料口排出，排料顺畅；

[0049] (8)本发明较对比文件设置了顶出机构，利用顶出机构顶凸模模板将冲孔后的齿轮坯料顶出，同时在对齿轮坯料进行冲孔前，利用凸模模板与凹模模板配合对齿轮坯料进
行夹紧定位。

[0050] 本发明提供了一种齿轮坯料加工工艺，其通过将传统的减重孔的冲压步骤分批次进行，利用不同批次之间的冲头的均匀分布以及对冲头数量的控制，避免齿轮坯料受力不
均和冲压过程中应力集中的问题出现，解决齿轮坯料通过冲压模具冲压易发生形变的技术
问题。

[0051] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0052] 一种齿轮坯料加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

[0053] 步骤一，镦粗，将切割好的圆柱形坯料放置到镦粗机内进行挤压，通过镦粗机的挤压使圆柱形坯料形成圆饼形坯料；

[0054] 步骤二，挤压成型，将镦粗后形成的圆饼形坯料通过机械取料手转移，放置于成型凹模的容腔内，通过成型凸模与成型凹模的挤压，将圆饼形坯料挤压形成齿轮坯料；

[0055] 步骤三，减重孔冲压，经过挤压成型的齿轮坯料通过机械取料手转移至双向梯度式冲孔装置上进行减重孔的冲压，包括以下步骤：

[0056] 步骤a，放料，将齿轮坯料放置于反冲凸模机构的安放区内，使齿轮坯料与安放区扣合；

[0057] 步骤b，冲压，齿轮坯料放置好后，驱动装置带动反冲凹模机构向反冲凸模机构挤压，反冲凹模机构插入到安放区内，将齿轮坯料挤压，通过凹模模板与凸模模板的配合将齿
轮坯料夹紧定位，之后反冲凹模机构继续挤压，弹性件压缩，冲头按照其长度从长到短的顺
序依次与齿轮坯料进行n+1次的梯度冲压形成减重孔，其中，n＞1；

[0058] 步骤c，冷却，与步骤b同步的，通过凸模底垫上的冷却液进口输入冷却液，冷却液沿冷却液管道进入到凸模套垫处，对冲头进行冷却；

[0059] 步骤d，废料排出，与步骤b同步的，冲头冲压形成的废料穿过冲孔后，从排料口排出；

[0060] 步骤e，顶出，在冲头完成对齿轮坯料n+1次的梯度冲孔后，驱动装置带动顶出块沿滑动槽滑动，使反冲顶杆顶住凸模套垫挤压凸模模板，凸模模板顶住齿轮坯料，使齿轮坯料
沿冲头滑动脱离安放区；

[0061] 步骤四；轴孔冲压，在齿轮坯料完成剪重孔冲压脱离安放区后，通过取料机械手转移，将齿轮坯料转移至冲孔装置上，由冲孔装置对其进行轴孔的冲压。本发明加工工艺的有
益效果在于：

[0062] (1)本发明较传统的齿轮减重孔冲压工艺，在冲压步骤时，进行多次的梯度式冲压，使齿轮坯料上的减重孔分批次的冲压成形，且每次冲压过程中对冲头的进行均匀分布
以及对冲头数量的控制，避免齿轮坯料受力不均和冲压过程中应力集中造成齿轮坯料坯料
出现形变；

[0063] (2)本发明较传统的齿轮减重孔的冲压工艺，通过设置顶出步骤，配合冲头的相对静止设置，使齿轮坯料在完成冲孔加工后，不会与冲头发生卡料，齿轮坯料可以快速的从冲
头上脱离。

[0064] 综上所述，本发明具有冲压效果好，脱料快速，冲压均匀齿轮坯料坯料不变形等优点，尤其适用于齿轮坯料坯料的减重孔冲压加工技术领域。
附图说明

[0065] 图1为本发明齿轮坯料立体结构示意图；

[0066] 图2为现有冲孔装置剖视结构示意图；

[0067] 图3为本发明冲孔装置剖视结构示意图；

[0068] 图4为本发明反冲凹模机构剖视结构示意图一；

[0069] 图5为图4中A处结构放大示意图；

[0070] 图6为本发明凹模模板立体结构示意图；

[0071] 图7为本发明反冲凹模机构剖视结构示意图二；

[0072] 图8为本发明反冲凸模机构剖视结构示意图；

[0073] 图9为图8中B处结构放大示意图；

[0074] 图10为本发明冲头组件剖视结构示意图；

[0075] 图11为本发明冲头组件正视结构示意图；

[0076] 图12为本发明冲头组件立体结构示意图；

[0077] 图13为本发明冷却液进口与冷却液管道剖视结构示意图；

[0078] 图14为本发明顶出机构立体结构示意图；

[0079] 图15为本发明成型凸模立体结构示意图；

[0080] 图16为本发明成型凹模立体结构示意图；

[0081] 图17为本发明实施例二工艺流程示意图。

具体实施方式

[0082] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0083] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0084] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指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。

[0085] 实施例1：

[0086] 如图1、图3与图4所示，一种双向梯度冲孔装置，其用于加工齿轮坯料1上的减重孔11，该减重孔11沿所述齿轮坯料1的轴向圆周等距设置，其包括正对设置的反冲凹模机构2
与反冲凸模机构3，所述反冲凹模机构2与所述反冲凸模机构3同轴设置，

[0087] 所述反冲凹模机构2包括凹模外套组件21与反冲模头组件22，所述凹模外套组件21安装于外设的驱动装置上，所述反冲模头组件22安装于所述凹模外套组件21上，其正对
所述反冲凸模机构2设置，所述凹模外套组件21受驱动装置带动带动反冲模头组件22向反
冲凸模机构3挤压；

[0088] 所述反冲凸模机构3包括凸模外套组件31与冲头组件32，所述凸模外套组件31与所述凹模外套组件21同轴设置，其正对所述反冲凹模机构2的一端设置有安放所述齿轮坯
料1的安放区311，所述冲头组件32同轴设置于所述凸模外套组件31内，其位于安放区311的
后侧；

[0089] 所述反冲凹模机构2沿其轴线方向与所述反冲凸模机构3相对移动，其配合通过所述凹模外套组件21与所述反冲模头组件22配合对放置于安放区311内的所述齿轮坯料1夹
紧定位后，使齿轮坯料1与静止设置的所述冲头组件32冲压形成减重孔11。

[0090] 需要说明的是，如图2所示为现有冲孔装置的剖视图，本发明较现有的冲孔装置，将凹模与凸模的移动方式对调，设置有冲头组件32的反冲凸模机构3处于相对静止的状态，
而反冲凹模机构2则相对移动与反冲凸模机构3配合完成对齿轮坯料1上减重孔11的冲压，
在完成减重孔11的冲压后，反冲凹模机构2复位，而齿轮坯料1仍套在冲头组件32上，依靠顶
出机构4将齿轮坯料1从冲头组件32上顶出，如此，冲头组件32不移动，就不会带动齿轮坯料
1移动，出现卡料的情况。

[0091] 进一步说明的是，本发明中的驱动装置优选为液压推动装置，例如液压缸等可推动工件往复移动的驱动装置。

[0092] 如图4、图5、图6与图7所示，作为一种优选的实施方式，所述凹模外套组件21包括：

[0093] 凹模安装套211，所述凹模安装套211中部为中空设置，其内与其同轴安装有所述反冲头组件22，且其正对所述反冲凸模机构3的端部设置有安装台阶212；

[0094] 凹模模板213，所述凹模模板213为罩形设置，其安装于所述安装台阶212上，且其与所述凹模安装套211同轴设置，该凹模模板213正对所述反冲凸模机构3的端部与所述齿
轮坯料1成仿形设置，且该凹模模板213正对所述反冲凸模机构3的端部设置有与冲头组件
32对应配合的冲孔214，所述凹模模板213与所述凹模安装套211配合的一端设置有固定台
阶215，且所述凹模模板213与所述凹模安装套211的连接部位之间设置有定位销钉218；以
及

[0095] 模具压盖216；所述模具压盖216设置于所述凹模安装套211与所述凹模模板213的连接部位，其覆盖所述固定台阶215设置，且其与所述凹模安装套211连接固定，该凹模安装
套211上开设有与所述冲孔214一一对应的沉头螺孔217。

[0096] 如图6所示，进一步的，所述凹模模板213的圆周侧壁上开设置有排料口219。

[0097] 需要说明的是，由于在对齿轮坯料1进行减重孔11加工时，齿轮坯料1已经完成了挤压成型的步骤，因此齿轮坯料1的两个侧面不是平整的，而是凹凸不平的，因此，通过凹模
模板213与齿轮坯料1的仿形设置，避免齿轮坯料1在挤压加工过程中出现变形。

[0098] 进一步说明的是，在进行冲压过程中，冲头组件32上的冲头会随着反冲凹模机构2的挤压，通过冲孔214插入到凹模模板213内，此时，从齿轮坯料1上冲压下来的废料也就排
入到了凹模模板213内，通过在凹模模板213的圆周侧壁上开设置有排料口219，使废料快速
的从排料口219排出，且本发明中排料口219优选开设于凹模模板213竖直方向的下部，利于
废料的排出。

[0099] 更进一步说明的是，在凹模模板213与凹模安装套211装配时，为了保证凹模模板213上的冲孔214刚好与冲头312一一对应设置，通过定位销钉的218的定位，可以快速的确
定凹模模板213与凹模安装套211正确的装配方式。

[0100] 如图4与图7所示，作为一种优选的实施方式，所述反冲模头组件22包括：

[0101] 冲头顶杆221，所述冲头顶杆221贯穿所述凹模安装套211与所述凹模模板213设置，其与所述凹模模板213同轴设置，且其一端设置于所述凹模安装套211内，其另一端设置
于所述凹模模板213正对所述反冲凸模机构3的端部上；

[0102] 第一反冲垫套222，所述第一反冲垫套222套设于所述冲头顶杆221的外部，其位于所述凹模模板213的罩设区域内；

[0103] 第二反冲垫套223，所述第二反冲垫套223套设于所述冲头顶杆221的外部，其位于所述模具压盖216内；

[0104] 第三反冲垫套224，所述第三反冲垫套224套设于所述冲头顶杆221的外部，其位于所述模具压盖216内，且其位于所述第二反冲垫套223与所述凹模安装套211之间；

[0105] 反冲前限位体225，所述反冲前限位体225设置于所述凹模安装套211内，其套设于所述冲头顶杆221上；

[0106] 垫块226，所述垫块226设置于所述凹模安装套211内，其与所述冲头顶杆221位于所述凹模安装套211内的端部抵触，且其沿所述凹模安装套211的轴向可滑动设置；

[0107] 反冲后限位体227，所述反冲后限位体227设置于所述凹模安装套211内，其相对于所述冲头顶杆221与所述垫块226的另一端；以及

[0108] 反冲底垫228，所述反冲底垫228设置于所述凹模安装套211内，其相对于凹模模板213所述设置于所述凹模安装套211的另一端。

[0109] 需要说明的是，冲头顶杆221顶住齿轮坯料1的圆心位置处，将齿轮坯料1逐步挤压向冲头组件32，而在挤压过程中第一反冲垫套222、第二反冲垫套223与第三反冲垫套224起
到对冲头顶杆221导向与增加强度的作用。

[0110] 进一步说明的是，垫块226通过外界的驱动装置，可以驱动其移动，使冲头顶杆221的端部进行移动，而反冲前限位体225与反冲后限位体227则对顶杆221的移动进行限位。

[0111] 如图8与图9所示，作为一种优选的实施方式，所述凸模外套组件31包括：

[0112] 凸模外套312，所述凸模外套312为圆筒形设置，其内沿其轴向依次设置有反冲前套313、反冲中套314与反冲后套315，所述反冲前套313位于所述凸模外套312正对所述反冲
凹模机构2的端部，且其内设置有所述安放区311；以及

[0113] 凸模底垫316，所述凸模底垫316设置于所述凸模外套312外，其与所述凸模外套312同轴连接设置，且其相对于所述反冲凹模机构2设置于所述凸模外套组件31的另一端。

[0114] 需要说明的是，反冲前套313内的安放区311的直径与齿轮坯料1的直径适配，且其刚好容纳反冲凹模机构2插入其内，将放置的齿轮坯料1挤压，使齿轮坯料1向前与位于反冲
前套313与反冲中套314内的冲头组件32形成冲压，使齿轮坯料1上成形处减重孔11.

[0115] 如图9、图10、图11与图12所示，作为一种优选的实施方式，所述冲头组件32包括：

[0116] 冲头321，若干的所述冲头321与所述减重孔11一一对应设置，其按照长度依次减小的顺序梯度设置为n+1组，n满足关系：n＞1，且第1至第n组的冲头321的数量均为3个，第n
+1组的冲头321的数量为a，a满足关系：3＞a≥0；

[0117] 冲头安装块322，所述冲头安装块322固定设置于所述反冲后套315内，所述冲头321均固定安装于该冲头安装块322上；

[0118] 凸模模板323，所述凸模模板323滑动设置于所述反冲前套313与反冲中套314内，其套设于所述冲头321上，且其正对所述反冲凹模机构2的端部与所述齿轮坯料1成仿形设
置，该凸模模板323上设置有与所述反冲前套313限位配合的限位台阶3231；以及

[0119] 凸模套垫324，所述凸模套垫324套设于所述冲头321上，其位于所述冲头安装块322与凸模模板323之间，且其与所述凸模模板323之间设置有若干的弹性件325，该弹性件
325一一对应套设于所述冲头321上。

[0120] 进一步的，第1至第n组中的3个所述冲头321之间的连线均形成锐角三角形，且第1至第n+1组中的所述冲头321长度差逐步减小，第1至第n组中，相邻两组所述冲头321交错设
置。

[0121] 需要说明的是，本发明中，冲头321的数量与减重孔匹配，优选为7个，即n为2，a为1，其分为3组，分别为第一组的第一冲头321a，第二组的第二冲头321b与第三组的第三冲头
321c，其中第一冲头321a与第二冲头321b之间的长度差为2mm，第二冲头321b与第三冲头
321c之间的长度差为1mm，且第一冲头321a与第二冲头321b交错设置，而第三冲头321c则设
置于任意相邻的第一冲头321a与第二冲头321b之间，并且7个冲头321是沿齿轮坯料1的轴
向圆周等距设置的。

[0122] 进一步说明的是，凸模模板323与凹模模板213之间相互配合将齿轮坯料1夹在中间进行定位，因此，凸模模板323、凹模模板213与齿轮坯料1接触的端面均与齿轮坯料1成仿
形设置。

[0123] 更进一步说明的是，在反冲凹模机构2带着齿轮坯料1向冲头321进行冲压时，弹性件325会受到挤压，因此伴随着弹性件325的挤压程度越高，其产生的反作用力也就越大，因
此，冲压行程越到后面，相邻两组之间的冲头321的长度差就越小，以适配其反作用力，避免
冲头321因长度差过大无法与反作用力适配给冲孔工作带来问题，其中，图9中为了方便直
观的观察内部结构仅显示出了一个弹簧。

[0124] 值得强调的是，传统的冲孔模具均是将冲头安装在移动的凸模上，利用凹模将工件进行固定或者是定位，移动的凸模将冲头压入工件内，类似将钉子钉入木板一样，而本发
明则是将其反转，钉子不动，将木板向钉子移动，使钉子钉入木板内，但是，如此操作，会倒
置钉子在于木板接触的瞬间，钉子发生弯折，即本发明中齿轮坯料1与冲头321冲压时，会出
现冲头321弯折，为了克服冲头321弯折，本发明通过设置凸模模板323，利用凸模模板323厚
度去包裹冲头321增加冲头321的强度，再者，通过设置相邻两组冲头321之间长度差小于齿
轮坯料1的厚度，在前一组冲头321与齿轮坯料1进行冲压的过程中，后一组的冲头321快速
的抵住齿轮坯料1，增加受力点，且受力点的排列是尽可能沿齿轮坯料1的圆周进行均布的，
分散齿轮坯料1的冲击力，并且在第1至第n组的冲头321均采用了三点分布与齿轮坯料1进
行接触，且三点分布形成的锐角三角形尽可能的达到三个角的角度相差最小，即三角形的
中心点至三个角的距离最接近，使三角形三角的受力均匀分配，进而去有效的分散齿轮坯
料1的冲击力，保证冲头321不会发生弯折，延长冲头321的使用寿命，也保证齿轮坯料1在冲
压过程中不会发生形变。

[0125] 并且将数量最少的一组，也是冲头长度最短的一组放置在最后与齿轮坯料1进行冲压，是充分考虑了最后一组的冲头有可能无法达到三点平衡，使最后一组的冲头与齿轮
坯料1进行冲压时，即使无法达到三点受力平衡，也可以通过之前插入的冲头321进行支撑
与导向，强化齿轮坯料1，避免其受力不均形变。

[0126] 如图13所示，作为一种优选的实施方式，所述凸模底垫316上设置有冷却液进口3161，所述冲头安装块322上设置有冷却液管道3221，该冷却液管道3221连通所述冷却液进
口3161与所述冲头321。

[0127] 需要说明的是，在冲头321与进行齿轮坯料1冲压的过程中，会产生高温，使冲头321升温，如果不对冲头321进行散热，则冲头321的温度会持续升高，因此，通过冷却液进口
3161与冷却液管道3221对冲头321进行冷却，避免因冲头321的温度升高影响后续的冲孔工
作。

[0128] 如图14所示，作为一种优选的实施方式，所述凸模底垫316上沿其轴线方向开设有滑动槽3162，该滑动槽3162内滑动设置有顶出机构4，该顶出机构4包括：

[0129] 顶出块41，所述顶出块41滑动设置于所述滑动槽3162内，其背向所述冲头321的一端与外部驱动装置连接；

[0130] 反冲顶杆42，若干的所述反冲顶杆42沿所述凸模底垫316的轴向圆周等距固定设置于所述顶出块41上，该反冲顶杆42的另一端指向所述凸模套垫324。

[0131] 需要说明的是，在齿轮坯料1完成冲压的过程中，通过驱动装置带动顶出块41沿滑动槽3162进行滑动，通过顶出块41顶着反冲顶杆42，使凸模模板323沿安放区311向外移动，
使齿轮坯料1从冲头321上脱离。

[0132] 进一步说明的是，本发明中的反冲顶杆42的数量为3个，其沿顶出块41的轴向圆周等距分布，保证了凸模模板323的受力均匀，图14中为了方便观察结构仅显示了1个反冲顶
杆42。

[0133] 实施例2：

[0134] 参考实施1描述本发明实施例2的一种齿轮坯料加工工艺。

[0135] 如图15、图16与图17所示，一种齿轮坯料加工工艺，包括以下步骤：

[0136] 步骤一，镦粗，将切割好的圆柱形坯料放置到镦粗机内进行挤压，通过镦粗机的挤压使圆柱形坯料形成圆饼形坯料；

[0137] 步骤二，挤压成型，将镦粗后形成的圆饼形坯料通过机械取料手转移，放置于成型凹模51的容腔511内，通过成型凸模52与成型凹模51的挤压，将圆饼形坯料挤压形成齿轮坯
料1；

[0138] 步骤三，减重孔冲压，经过挤压成型的齿轮坯料1通过机械取料手转移至双向梯度式冲孔装置上进行减重孔的冲压，包括以下步骤：

[0139] 步骤a，放料，将齿轮坯料1放置于反冲凸模机构3的安放区311内，使齿轮坯料1与安放区311扣合；

[0140] 步骤b，冲压，齿轮坯料1放置好后，驱动装置带动反冲凹模机构2向反冲凸模机构3挤压，反冲凹模机构2插入到安放区311内，将齿轮坯料1挤压，通过凹模模板213与凸模模板
323的配合将齿轮坯料1夹紧定位，之后反冲凹模机构2继续挤压，弹性件325压缩，冲头321
按照其长度从长到短的顺序依次与齿轮坯料1进行梯度冲压形成减重孔11；

[0141] 步骤c，冷却，与步骤b同步的，通过凸模底垫316上的冷却液进口3161输入冷却液，冷却液沿冷却液管道3221进入到凸模套垫324处，对冲头321进行冷却；

[0142] 步骤d，废料排出，与步骤b同步的，冲头321冲压形成的废料穿过冲孔214后，从排料口219排出；

[0143] 步骤e，顶出，在冲头321完成对齿轮坯料1的三次冲压后，驱动装置带动顶出块41沿滑动槽3162滑动，使反冲顶杆42顶住凸模套垫324挤压凸模模板323，凸模模板323顶住齿
轮坯料1，使齿轮坯料1沿冲头321滑动脱离安放区311；

[0144] 步骤四；轴孔冲压，在齿轮坯料1完成剪重孔冲压脱离安放区311后，通过取料机械手转移，将齿轮坯料1转移至冲孔装置上，由冲孔装置对其进行轴孔的冲压。

[0145] 需要说明的是，本发明中，步骤三对齿轮坯料1进行减重孔11的冲压时，齿轮坯料1依次与第1组至第n+1组的冲头321进行冲压，为了保证齿轮坯料1的上减重孔11的同轴度，
在冲压过程中，虽然是依次冲压，但是齿轮坯料1只被反冲凹模机构2带动向反冲凸模机构3
挤压了一次。

[0146] 进一步说明的是，为了克服传统冲压模具在对齿轮坯料1完成减重孔11的冲压后，凸模复位，使冲头通过摩擦力带动齿轮坯料1移动，导致卡料的技术问题，在步骤三中，将设
置有冲头的反冲凸模机构3固定，移动反冲凹模机构2，改变了传统冲头移动冲压的结构，使
齿轮坯料1移动进行冲压。

[0147] 更进一步说明的是，在第1至第n组的冲头321与齿轮坯料1进行冲压的过程中，均采用了三点分布与齿轮坯料1进行接触，且三点分布形成的锐角三角形尽可能的达到三个
角的角度相差最小，进而去有效的分散齿轮坯料1的冲击力，保证冲头321不会发生弯折，延
长冲头321的使用寿命，也保证齿轮坯料1在冲压过程中不会发生形变。

[0148] 工作过程：

[0149] 本发明中，将切割好的圆柱形坯料放置到镦粗机内进行挤压，通过镦粗机的挤压使圆柱形坯料形成圆饼形坯料，将镦粗后形成的圆饼形坯料通过机械取料手转移，放置于
成型凹模51的容腔511内，通过成型凸模52与成型凹模51的挤压，将圆饼形坯料挤压形成齿
轮坯料1，经过挤压成型的齿轮坯料1通过机械取料手转移至双向梯度式冲孔装置上进行减
重孔的冲压，将齿轮坯料1放置于反冲凸模机构3的安放区311内，使齿轮坯料1与安放区311
扣合，齿轮坯料1放置好后，驱动装置带动反冲凹模机构2向反冲凸模机构3挤压，反冲凹模
机构2插入到安放区311内，将齿轮坯料1挤压，通过凹模模板213与凸模模板323的配合将齿
轮坯料1夹紧定位，之后反冲凹模机构2继续挤压，弹性件325压缩，冲头321按照其长度从长
到短的顺序依次，使第一组的第一冲头321a，第二组的第二冲头321b，第三组的第三冲头
321c依次与齿轮坯料1进行冲压行程减重孔11，同步的，通过凸模底垫316上的冷却液进口
3161输入冷却液，冷却液沿冷却液管道3221进入到凸模套垫324处，对冲头321进行冷却，同
步的，冲头321冲压形成的废料穿过冲孔214后，从排料口219排出，在冲头321完成对齿轮坯
料1的三次冲压后，驱动装置带动顶出块41沿滑动槽3162滑动，使反冲顶杆42顶住凸模套垫
324挤压凸模模板323，凸模模板323顶住齿轮坯料1，使齿轮坯料1沿冲头321滑动脱离安放
区311，在齿轮坯料1完成剪重孔冲压脱离安放区311后，通过取料机械手转移，将齿轮坯料1
转移至冲孔装置上，由冲孔装置对其进行轴孔的冲压。

[0150] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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