本发明涉及汽车配件生产技术领域，具体是一种vgr齿条摆辗坯料定位装置及其应用。
背景技术：
汽车转向系是用来改变或保持汽车行驶方向的机构，保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。转向器总成是汽车转向系统中的重要组成部分，常见的转向器包括齿轮齿条式、蜗杆曲柄销式和循环球式。齿轮齿条式转向器由于结构简单、紧凑，传动效率高，在汽车中使用较多。由于在汽车行驶过程中转向器的使用频率很高，且工况复杂，容易产生异响。其中，转向齿轮和转向齿条啮合过程中产生的异响尤为明显，当转向齿轮与转向齿条啮合时的振动频率与转向器总成自身频率接近或相同时候，会产生共振，发出异响。影响使用者的舒适性，降低了整车品质。
传统的汽车转向机齿条，其传动比是恒定的，齿与齿之间是等距的称为cgr齿条，一般采用拉齿或铣齿等切削加工的方法制造。随着汽车技术的发展，变传动比转向机在国外已经普遍使用，国内也正在逐渐应用，其齿条节距根据传动比曲线而变化，称为vgr齿条。目前变节距齿条完全依赖进口，国内vgr齿条工艺因摆辗过程中坯料无法定位，导致摆辗工艺技术拓展慢，现有转向机的国产齿条均为cgr产品，已经不能满足转向机变传动比的需求。
在开发vgr齿条摆辗工艺过程中，如果没有合适的坯料与模具的定位结构，坯料会跟随动模摆动，导致齿部不能顺利充填、齿顶产生畸变、齿形精度低等问题，难以得到合格的vgr齿条产品。
技术实现要素：
发明目的：为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种vgr齿条摆辗工序坯料定位装置及其应用，该装置通过使用此坯料在摆辗vgr齿形时坯料不会随模具摆动，该方法在充分使用材料、保证产品力学性能的前提下，提高产品齿形精度、稳定性及生产效率。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种vgr齿条摆辗坯料定位装置，它包括：上模，位于上模下方的下模，位于上模和下模中间处的预制坯料，安装在下模下方的下模板，穿设在下模和下模板上的下模顶料杆，位于下模板下方的下滑块，安装下模顶料杆下方且与穿设在下滑块上的机台顶杆相抵的下模顶料杆垫块，所述的预制坯料上径向设有配合曲面和凹槽，下模上设有下模曲面和凸块，下模曲面和凸块限制与其配合的配合曲面和凹槽转动，通过曲面和凹凸块的配合限定，实现了下模对预制坯料的径向位置的固定；
所述的下模上固设有定位垫块，预制坯料的一端与定位垫块紧靠，预制坯料的另一端与活动垫块相抵或分离实现对预制坯料的固定或分离，通过定位垫块和活动垫块对预制坯料的两端限位，实现了预制坯料的轴向位置的固定。
作为本发明的进一步优选，所述的下模曲面和凸块分别与配合曲面和凹槽的形状相适配。
作为本发明的进一步优选，所述的配合曲面上的弧度小于下模曲面上的弧度。
作为本发明的进一步优选，位于齿面背部的凹槽为三角形凹槽、方形凹槽、扇形凹槽、回转面凹槽或其结合。
作为本发明的进一步优选，所述的三角形凹槽底边长度与预制坯料直径的比例为1：7～1：3，凹槽顶部角度范围在60°～100°，通过该比例使得预制坯料放入下模的连接更加稳固可靠，保证坯料在摆辗vgr齿形时坯料不会随模具摆动。
作为本发明的进一步优选，所述的扇形凹槽的两个平面的夹角为60°～100°，通过该比例使得预制坯料放入下模的连接更加稳固可靠，保证坯料在摆辗vgr齿形时坯料不会随模具摆动。
作为本发明的进一步优选，所述的下模上设有的凸块位于下模的轴线位置，该设置用于保证凸块位置的制造精度，确保下模与预制坯料配合的可靠性。
作为本发明的进一步优选，所述的活动垫块与传动杆相连，传动杆和提供动力的液压控制系统、气动控制系统或机械传动系统控制相连，当需要对预制坯料进行轴向固定时，plc电路控制传动杆推动活动垫块，使预制坯料一个端面靠紧活动垫块内侧，plc电路控制另一个传动杆持续伸出，使与传动杆相连的活动垫块和预制坯料的另一个端面相抵，实现了预制坯料的轴向定位。当摆辗工序完毕，需要将产品取出时，plc电路发出信号控制与液压控制系统、气动控制系统或机械传动系统相连的传动杆复位，使活动垫块与预制坯料端部分离，即可通过顶杆将产品顶出。
一种vgr齿条摆辗坯料定位装置的应用方法，该方法的具体步骤如下：
步骤一、预制坯料
通过锻造挤压或铣削加工的方式得到预制坯料；
步骤二、喷砂
对预制坯料进行喷砂处理后由喷砂机对预制坯料进行喷砂处理,以去除棒料表面的氧化皮与附着物；
步骤三、皮膜处理
对喷砂处理后的预制坯料进行皮膜处理；
步骤四、摆辗成形
将皮膜处理后的预制坯料放入下模的模腔内，下模曲面和凸块限制与其配合的配合曲面和凹槽转动，预制坯料的一端以定位垫块为基准面并与其紧靠，预制坯料的另一端与和传动杆相连的活动垫块相抵；
当下滑块带动下模上移后上模开始摆动，直至上模接触到预制坯料上的时摆辗成形开始，上模设有与vgr齿形相对应的齿形；
当下滑块上移行程达到设定值的高度后，摆辗成形停止，预制坯料表面摆辗出需要的vgr齿形，即为成品；
步骤五、取出
传动杆带动活动垫块复位，活动垫块与成品分离，下滑块带动下模下移，机台顶杆带动下模顶料杆垫块、下模顶料杆向上模方向移动、顶出成品。
作为本发明的进一步优选，步骤三中的皮膜处理为通过将喷砂处理后的预制坯料浸入磷化液30min～60min，在预制坯料的表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的处理过程。
作为本发明的进一步优选，所述的液压控制系统、气动控制系统或机械传动系统，上模，下滑块分别与plc电路相连。
有益效果：本发明所述的一种vgr齿条摆辗工序坯料定位装置及其应用，该装置在vgr齿条成形过程中通过径向和轴向的固定防止产品随模具摆动，通过使用该固定方法可以在充分使用材料、保证产品力学性能的前提下，提高产品齿形精度、稳定性及生产效率。
附图说明
图1为预制坯料的结构示意图；
图2为预制坯料全剖的局部放大图；
图3为下模上凸块为三角形凸起的局部放大图；
图4为下模顶杆孔放大图；
图5为摆辗前的工作状态主视图；
图6为摆辗前的工作状态左视图；
图7为摆辗后的工作状态示意图；
图8为预制坯料的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
如附图所示，本发明所述的一种vgr齿条摆辗坯料限位装置，它包括：预制坯料1，配合曲面11，凹槽12，齿面13，下模曲面21，凸块22，上模10，下模20，下模板30，下模顶料杆40，下模顶料杆垫块50，定位垫块60，活动垫块70，下滑块80和机台顶杆90。
预制坯料1位于上模10和下模20的中间处，预制坯料1上径向设有配合曲面11和凹槽12，下模20上设有下模曲面21和凸块22，下模20上的下模曲面21和凸块22限制与其配合的配合曲面11和凹槽12转动，下模板30安装在下模20的下方，下模顶料杆40穿设在下模20和下模板30上，下滑块80位于下模板30的下方，下模顶料杆垫块50安装在下模顶料杆40下方且与穿设在下滑块80上的机台顶杆90相抵，下模20上固设有定位垫块60，预制坯料1的一端与定位垫块60紧靠，预制坯料1的另一端与活动垫块70相抵或分离实现对预制坯料1的固定或分离，如图1至图7所示。
一种vgr齿条摆辗坯料限位装置的应用方法，该方法的步骤包括：预制坯料、喷砂处理、皮膜处理、摆辗成形和取出。
实施例1
步骤一、预制坯料
通过锻造挤压或铣削加工的方式得到预制坯料1；
步骤二、喷砂
对预制坯料1进行喷砂处理后由喷砂机对预制坯料1进行喷砂处理,以去除棒料表面的氧化皮与附着物；
步骤三、皮膜处理
对喷砂处理后的预制坯料1进行皮膜处理，皮膜处理为通过将喷砂处理后的预制坯料1浸入磷化液30min，在预制坯料1的表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的处理过程；
步骤四、摆辗成形
将皮膜处理后的预制坯料1放入下模20的模腔内，预制坯料1上的配合曲面11和三角形凹槽12与下模20上的下模曲面21和三角形凸块22配合，三角形凹槽12底边长度与预制坯料1直径的比例为1：7，凹槽顶部角度范围在60°，下模曲面21和三角形凸块22限制与其配合的配合曲面11和三角形凹槽12转动，预制坯料1的一端以固定在下模20上的定位垫块60为基准面并与其紧靠，与液压控制系统相连的传动杆在该液压控制系统收到plc电路发出的信号后，与该传动杆相连的活动垫块70向预制坯料1的另一端移动并与其相抵，实现对预制坯料1轴向位置的固定；
此时，待传动杆移动至限定位置后，plc电路向下滑块30发出信号，滑块30带动下模20上移后,上模10收到plc电路发出的信号开始摆动，直至上模10接触到预制坯料1上的时摆辗成形开始，上模10设有与vgr齿形相对应的齿形；
当下滑块30上移行程达到设定值的高度后，摆辗成形停止，预制坯料1表面摆辗出需要的vgr齿形，即为成品；
步骤五、取出
摆碾成形停止后，plc电路向液压控制系统发出信号，控制传动杆在收到plc电路的信号后，通过传动杆带动活动垫块70复位，活动垫块70与成品分离，下滑块30带动下模20下移，机台顶杆90带动下模顶料杆垫块50、下模顶料杆40向上模10方向移动、顶出成品。
实施例2
步骤一、预制坯料
通过锻造挤压或铣削加工的方式得到预制坯料1；
步骤二、喷砂
对预制坯料1进行喷砂处理后由喷砂机对预制坯料1进行喷砂处理,以去除棒料表面的氧化皮与附着物；
步骤三、皮膜处理
对喷砂处理后的预制坯料1进行皮膜处理，皮膜处理为通过将喷砂处理后的预制坯料1浸入磷化液60min，在预制坯料1的表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的处理过程；
步骤四、摆辗成形
将皮膜处理后的预制坯料1放入下模20的模腔内，预制坯料1上的配合曲面11和三角形凹槽12与下模20上的下模曲面21和三角形凸块22配合，三角形凹槽12底边长度与预制坯料1直径的比例为1：3，凹槽顶部角度范围在100°，下模曲面21和三角形凸块22限制与其配合的配合曲面11和三角形凹槽12转动，预制坯料1的一端以固定在下模20上的定位垫块60为基准面并与其紧靠，与气动控制系统相连的传动杆在该气动控制系统收到plc电路发出的信号后，与该传动杆相连的活动垫块70向预制坯料1的另一端移动并与其相抵，实现对预制坯料1轴向位置的固定；
此时，待传动杆移动至限定位置后，plc电路向下滑块30发出信号，滑块30带动下模20上移后,上模10收到plc电路发出的信号开始摆动，直至上模10接触到预制坯料1上的时摆辗成形开始，上模10设有与vgr齿形相对应的齿形；
当下滑块30上移行程达到设定值的高度后，摆辗成形停止，预制坯料1表面摆辗出需要的vgr齿形，即为成品；
步骤五、取出
摆碾成形停止后，plc电路向气动控制系统发出信号，控制传动杆在收到plc电路的信号后，通过传动杆带动活动垫块70复位，活动垫块70与成品分离，下滑块30带动下模20下移，机台顶杆90带动下模顶料杆垫块50、下模顶料杆40向上模10方向移动、顶出成品。
实施例3
步骤一、预制坯料
通过锻造挤压或铣削加工的方式得到预制坯料1；
步骤二、喷砂
对预制坯料1进行喷砂处理后由喷砂机对预制坯料1进行喷砂处理,以去除棒料表面的氧化皮与附着物；
步骤三、皮膜处理
对喷砂处理后的预制坯料1进行皮膜处理，皮膜处理为通过将喷砂处理后的预制坯料1浸入磷化液30min，在预制坯料1的表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的处理过程；
步骤四、摆辗成形
将皮膜处理后的预制坯料1放入下模20的模腔内，预制坯料1上的配合曲面11和扇形凹槽12与下模20上的下模曲面21和扇形凸块22配合，扇形凹槽12的两个平面的夹角为60°，下模曲面21和扇形凸块22限制与其配合的配合曲面11和扇形凹槽12转动，预制坯料1的一端以固定在下模20上的定位垫块60为基准面并与其紧靠，与机械传动系统相连的传动杆在该机械传动系统收到plc电路发出的信号后，与该传动杆相连的活动垫块70向预制坯料1的另一端移动并与其相抵，实现对预制坯料1轴向位置的固定；
此时，待传动杆移动至限定位置后，plc电路向下滑块30发出信号，滑块30带动下模20上移后,上模10收到plc电路发出的信号开始摆动，直至上模10接触到预制坯料1上的时摆辗成形开始，上模10设有与vgr齿形相对应的齿形；
当下滑块30上移行程达到设定值的高度后，摆辗成形停止，预制坯料1表面摆辗出需要的vgr齿形，即为成品；
步骤五、取出
摆碾成形停止后，plc电路向机械传动系统发出信号，控制传动杆在收到plc电路的信号后，通过传动杆带动活动垫块70复位，活动垫块70与成品分离，下滑块30带动下模20下移，机台顶杆90带动下模顶料杆垫块50、下模顶料杆40向上模10方向移动、顶出成品。
实施例4
步骤一、预制坯料
通过锻造挤压或铣削加工的方式得到预制坯料1；
步骤二、喷砂
对预制坯料1进行喷砂处理后由喷砂机对预制坯料1进行喷砂处理,以去除棒料表面的氧化皮与附着物；
步骤三、皮膜处理
对喷砂处理后的预制坯料1进行皮膜处理，皮膜处理为通过将喷砂处理后的预制坯料1浸入磷化液60min，在预制坯料1的表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的处理过程；
步骤四、摆辗成形
将皮膜处理后的预制坯料1放入下模20的模腔内，预制坯料1上的配合曲面11和扇形凹槽12与下模20上的下模曲面21和扇形凸块22配合，扇形凹槽12的两个平面的夹角为100°，下模曲面21和扇形凸块22限制与其配合的配合曲面11和扇形凹槽12转动，预制坯料1的一端以固定在下模20上的定位垫块60为基准面并与其紧靠，与液压控制系统相连的传动杆在该液压控制系统收到plc电路发出的信号后，与该传动杆相连的活动垫块70向预制坯料1的另一端移动并与其相抵，实现对预制坯料1轴向位置的固定；
此时，待传动杆移动至限定位置后，plc电路向下滑块30发出信号，滑块30带动下模20上移后,上模10收到plc电路发出的信号开始摆动，直至上模10接触到预制坯料1上的时摆辗成形开始，上模10设有与vgr齿形相对应的齿形；
当下滑块30上移行程达到设定值的高度后，摆辗成形停止，预制坯料1表面摆辗出需要的vgr齿形，即为成品；
步骤五、取出
摆碾成形停止后，plc电路向液压控制系统发出信号，控制传动杆在收到plc电路的信号后，通过传动杆带动活动垫块70复位，活动垫块70与成品分离，下滑块30带动下模20下移，机台顶杆90带动下模顶料杆垫块50、下模顶料杆40向上模10方向移动、顶出成品。
实施例5
步骤一、预制坯料
通过锻造挤压或铣削加工的方式得到预制坯料1；
步骤二、喷砂
对预制坯料1进行喷砂处理后由喷砂机对预制坯料1进行喷砂处理,以去除棒料表面的氧化皮与附着物；
步骤三、皮膜处理
对喷砂处理后的预制坯料1进行皮膜处理，皮膜处理为通过将喷砂处理后的预制坯料1浸入磷化液30min～60min，在预制坯料1的表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的处理过程；
步骤四、摆辗成形
将皮膜处理后的预制坯料1放入下模20的模腔内，预制坯料1上的配合曲面11和方形凹槽12与下模20上的下模曲面21和方形凸块22配合，下模曲面21和方形凸块22限制与其配合的配合曲面11和方形凹槽12转动，预制坯料1的一端以固定在下模20上的定位垫块60为基准面并与其紧靠，与机械传动系统相连的传动杆在该机械传动系统收到plc电路发出的信号后，与该传动杆相连的活动垫块70向预制坯料1的另一端移动并与其相抵，实现对预制坯料1轴向位置的固定；
此时，待传动杆移动至限定位置后，plc电路向下滑块30发出信号，滑块30带动下模20上移后,上模10收到plc电路发出的信号开始摆动，直至上模10接触到预制坯料1上的时摆辗成形开始，上模10设有与vgr齿形相对应的齿形；
当下滑块30上移行程达到设定值的高度后，摆辗成形停止，预制坯料1表面摆辗出需要的vgr齿形，即为成品；
步骤五、取出
摆碾成形停止后，plc电路向机械传动系统发出信号，控制传动杆在收到plc电路的信号后，通过传动杆带动活动垫块70复位，活动垫块70与成品分离，下滑块30带动下模20下移，机台顶杆90带动下模顶料杆垫块50、下模顶料杆40向上模10方向移动、顶出成品。
实施例6
步骤一、预制坯料
通过锻造挤压或铣削加工的方式得到预制坯料1；
步骤二、喷砂
对预制坯料1进行喷砂处理后由喷砂机对预制坯料1进行喷砂处理,以去除棒料表面的氧化皮与附着物；
步骤三、皮膜处理
对喷砂处理后的预制坯料1进行皮膜处理，皮膜处理为通过将喷砂处理后的预制坯料1浸入磷化液60min，在预制坯料1的表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的处理过程；
步骤四、摆辗成形
将皮膜处理后的预制坯料1放入下模20的模腔内，预制坯料1上的配合曲面11和三角形及回转面构成的梅花状凹槽12与下模20上的下模曲面21和三角形及回转面构成的梅花状凸块22配合，下模曲面21和三角形及回转面构成的梅花状凸块22限制与其配合的配合曲面11和三角形及回转面构成的梅花状凹槽12转动，如图8所示，预制坯料1的一端以固定在下模20上的定位垫块60为基准面并与其紧靠，与液压控制系统相连的传动杆在该液压控制系统收到plc电路发出的信号后，与该传动杆相连的活动垫块70向预制坯料1的另一端移动并与其相抵，实现对预制坯料1轴向位置的固定；
此时，待传动杆移动至限定位置后，plc电路向下滑块30发出信号，滑块30带动下模20上移后,上模10收到plc电路发出的信号开始摆动，直至上模10接触到预制坯料1上的时摆辗成形开始，上模10设有与vgr齿形相对应的齿形；
当下滑块30上移行程达到设定值的高度后，摆辗成形停止，预制坯料1表面摆辗出需要的vgr齿形，即为成品；
步骤五、取出
摆碾成形停止后，plc电路向液压控制系统发出信号，控制传动杆在收到plc电路的信号后，通过传动杆带动活动垫块70复位，活动垫块70与成品分离，下滑块30带动下模20下移，机台顶杆90带动下模顶料杆垫块50、下模顶料杆40向上模10方向移动、顶出成品。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种vgr齿条摆辗坯料限位装置，它包括：上模(10)，位于上模(10)下方的下模(20)，位于上模(10)和下模(20)中间处的预制坯料(1)，安装在下模(20)下方的下模板(30)，穿设在下模(20)和下模板(30)上的下模顶料杆(40)，位于下模板(30)下方的下滑块(80)，安装下模顶料杆(40)下方且与穿设在下滑块(80)上的机台顶杆(90)相抵的下模顶料杆垫块(50)，其特征在于：所述的预制坯料(1)上径向设有配合曲面(11)和凹槽(12)，下模(20)上设有下模曲面(21)和凸块(22)，下模曲面(21)和凸块(22)限制与其配合的配合曲面(11)和凹槽(12)转动；
所述的下模(20)上固设有定位垫块(60)，预制坯料(1)的一端与定位垫块(60)紧靠，预制坯料(1)的另一端与活动垫块(70)相抵或分离实现对预制坯料(1)的固定或分离。
2.根据权利要求1所述的一种vgr齿条摆辗坯料限位装置，其特征在于：所述的下模曲面(21)和凸块(22)分别与配合曲面(11)和凹槽(12)的形状相适配。
3.根据权利要求1所述的一种vgr齿条摆辗坯料限位装置，其特征在于：所述的配合曲面(11)上的弧度小于下模曲面(21)上的弧度。
4.根据权利要求1所述的一种vgr齿条摆辗坯料限位装置，其特征在于：位于齿面(13)背部的凹槽(12)为三角形凹槽、方形凹槽、扇形凹槽、回转面凹槽或其结合。
5.根据权利要求4所述的一种vgr齿条摆辗坯料限位装置，其特征在于：所述的三角形凹槽底边长度与预制坯料(1)直径的比例为1：7～1：3，凹槽顶部角度范围在60°～100°。
6.根据权利要求4所述的一种vgr齿条摆辗坯料限位装置，其特征在于：所述的扇形凹槽的两个平面的夹角为60°～100°。
7.根据权利要求1所述的一种vgr齿条摆辗坯料限位装置，其特征在于：所述的活动垫块(70)与传动杆紧固，传动杆和提供动力的液压控制系统、气动控制系统或机械传动系统控制相连。
8.一种vgr齿条摆辗坯料限位装置的应用方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：
步骤一、预制坯料
通过锻造挤压或铣削加工的方式得到预制坯料(1)；
步骤二、喷砂
对预制坯料(1)进行喷砂处理后由喷砂机对预制坯料(1)进行喷砂处理,以去除棒料表面的氧化皮与附着物；
步骤三、皮膜处理
对喷砂处理后的预制坯料(1)进行皮膜处理；
步骤四、摆辗成形
将皮膜处理后的预制坯料(1)放入下模(20)的模腔内，下模曲面(21)和凸块(22)限制与其配合的配合曲面(11)和凹槽(12)转动，预制坯料(1)的一端以定位垫块(60)为基准面并与其紧靠，预制坯料(1)的另一端与和传动杆相连的活动垫块(70)相抵；
当下滑块(30)带动下模(20)上移后上模(10)开始摆动，直至上模(10)接触到预制坯料(1)上的时摆辗成形开始，上模(10)设有与vgr齿形相对应的齿形；
当下滑块(30)上移行程达到设定值的高度后，摆辗成形停止，预制坯料(1)表面摆辗出需要的vgr齿形，即为成品；
步骤五、取出
与传动杆带动活动垫块(70)复位，活动垫块(70)与成品分离，下滑块(30)带动下模(20)下移，机台顶杆(90)带动下模顶料杆垫块(50)、下模顶料杆(40)向上模(10)方向移动、顶出成品。
9.根据权利要求8所述的一种vgr齿条摆辗坯料限位装置的应用方法，其特征在于：步骤三中的皮膜处理为通过将喷砂处理后的预制坯料(1)浸入磷化液30min～60min，在预制坯料(1)的表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的处理过程。
10.根据权利要求7所述的一种vgr齿条摆辗坯料限位装置的应用方法，其特征在于：所述的液压控制系统、气动控制系统或机械传动系统，上模，下滑块分别与plc电路相连。
技术总结