本发明涉及汽车配件生产技术领域，具体是一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向限位装置及其应用。
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齿条摆辗工序坯料全方向限位装置及其应用，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齿条摆辗工序坯料全方向限位装置，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，配合曲面上设有凹槽，下模上设有的下模曲面与预制坯料上的配合曲面形状相适配；
所述的预制坯料的径向方向成对设置侧模，侧模的一端与传动杆相连，侧模另一端设有的凸起卡入配合曲面上的凹槽实现对预制坯料径向位置的固定，当需要对预制坯料进行径向固定时，plc电路控制传动杆伸出，通过传动杆推动与其相连的侧模移动使凸起卡入预制坯料上的凹槽中，实现了预制坯料的径向定位，当摆碾工序完毕，需要将产品取出时，plc电路控制传动杆复位即可使凸起与凹槽分离。
所述的预制坯料的轴向方向设有的定位垫块固定在下模端部，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轴向位置的固定或分离，当需要对预制坯料进行轴向固定时，由于定位垫块与下模固定，plc电路控制传动杆伸出，通过与传动杆相连的活动垫块和预制坯料的端部相抵，实现了预制坯料的轴向定位，当摆碾工序完毕，需要将产品取出时，plc电路控制传动杆复位，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。
作为本发明的进一步优选，所述的配合曲面上的凹槽与侧模上的凸起为过渡配合连接。
作为本发明的进一步优选，位于齿面两侧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，所述的凹槽的宽度与预制坯料直径的比例为1：8～1：4，凹槽的深度与预制坯料直径的比例为1：25～1：14，通过该比例使得预制坯料放入下模的连接更加稳固可靠，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，所述的侧模的与传动杆通过螺纹连接的方式固定在一起。
作为本发明的进一步优选，所述的螺纹连接为均匀安装在侧模和传动杆上的螺钉。
一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向限位装置的应用方法，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
将皮膜处理后的预制坯料放入下模的模腔内，下模曲面与配合的曲面贴合，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实现对预制坯料轴向位置的固定；传动杆推动与其相连的侧模分别向预制坯料的方向移动直至侧模上设有的凸起卡入配合曲面上的凹槽内，实现侧模对预制坯料径向位置的固定；
此时，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的时摆辗成形开始；
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
摆碾成形停止后，通过传动杆带动活动垫块复位，活动垫块与成品分离，与侧模相连的传动杆复位实现凸起与凹槽的分离；
待传动杆复位至限定位置后，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，步骤四中，所述的上模设有与vgr齿形相对应的齿形。
作为本发明的进一步优选，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齿条摆辗工序坯料全方向限位装置及其应用，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为侧模的主视图；
图4为侧模的左视图；
图5为摆辗前的工作状态主视图；
图6为摆辗后的工作状态左视图；
图7为凹槽和凸起的结构示意图。
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齿条摆辗工序坯料定位装置，它包括：预制坯料1，配合曲面11，凹槽12，上模10，下模20，下模曲面21，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，侧模100，凸起101和螺纹孔102；
所述的预制坯料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，配合曲面11上设有凹槽12，下模20上设有的下模曲面21与预制坯料1上的配合曲面11形状相适配，预制坯料1的径向方向成对设置侧模100，通过螺钉将与传动杆固定在侧模100的一端的螺纹孔102内，侧模100另一端设有的凸起101卡入配合曲面11上的凹槽12实现对预制坯料1径向位置的固定；预制坯料1的轴向方向设有的定位垫块60固定在下模20端部，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轴向位置的固定或分离；
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。
一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向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。
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
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与配合的曲面11贴合，预制坯料1的一端以定位垫块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；
与液压控制系统相连的传动杆在plc电路发出信号后开始推动与其相连的侧模100分别向预制坯料1的方向移动直至侧模100上设有的三角形凸起101卡入配合曲面11上的三角形凹槽12内，实现侧模100对预制坯料1径向位置的固定，三角形凹槽12的宽度与预制坯料1直径的比例为1：8，三角形凹槽12的深度与预制坯料1直径的比例为1：25；
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，下滑块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，所述的上模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，与侧模100相连的传动杆复位实现三角形凸起101与三角形凹槽12的分离；
待传动杆复位至限定位置后，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
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与配合的曲面11贴合，预制坯料1的一端以定位垫块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；
与气动控制系统相连的传动杆在plc电路发出信号后开始推动与其相连的侧模100分别向预制坯料1的方向移动直至侧模100上设有的三角形凸起101卡入配合曲面11上的三角形凹槽12内，实现侧模100对预制坯料1径向位置的固定，三角形凹槽12的宽度与预制坯料1直径的比例为1：4，三角形凹槽12的深度与预制坯料1)直径的比例为1：14；
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，下滑块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，所述的上模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，与侧模100相连的传动杆复位实现三角形凸起101与三角形凹槽12的分离；
待传动杆复位至限定位置后，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
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与配合的曲面11贴合，预制坯料1的一端以定位垫块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；
与机械传动系统相连的传动杆在plc电路发出信号后开始推动与其相连的侧模100分别向预制坯料1的方向移动直至侧模100上设有的方形凸起101卡入配合曲面11上的方形凹槽12内，实现侧模100对预制坯料1径向位置的固定，方形凹槽12的宽度与预制坯料1直径的比例为1：8，方形凹槽12的深度与预制坯料1直径的比例为1：25；
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，下滑块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，所述的上模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，与侧模100相连的传动杆复位实现方形凸起101与方形凹槽12的分离；
待传动杆复位至限定位置后，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
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与配合的曲面11贴合，预制坯料1的一端以定位垫块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；
与液压控制系统相连的传动杆在plc电路发出信号后开始推动与其相连的侧模100分别向预制坯料1的方向移动直至侧模100上设有的方形凸起101卡入配合曲面11上的方形凹槽12内，实现侧模100对预制坯料1径向位置的固定，方形凹槽12的宽度与预制坯料1直径的比例为1：4，方形凹槽12的深度与预制坯料1直径的比例为1：14；
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，下滑块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，所述的上模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，与侧模100相连的传动杆复位实现方形凸起101与方形凹槽12的分离；
待传动杆复位至限定位置后，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齿条摆辗工序坯料全方向限位装置，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)，配合曲面(11)上设有凹槽(12)，下模(20)上设有的下模曲面(21)与预制坯料(1)上的配合曲面(11)形状相适配；
所述的预制坯料(1)的径向方向成对设置侧模(100)，侧模(100)的一端传动杆相连，侧模(100)另一端设有的凸起(101)卡入配合曲面(11)上的凹槽(12)实现对预制坯料(1)径向位置的固定；
所述的预制坯料(1)的轴向方向设有的定位垫块(60)固定在下模(20)端部，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)轴向位置的固定或分离，所述的活动垫块(70)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。
2.根据权利要求1所述的一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向限位装置，其特征在于：所述的配合曲面(11)上的凹槽(12)与侧模(100)上的凸起(101)为过渡配合连接。
3.根据权利要求1所述的一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向限位装置，其特征在于：位于齿面(13)两侧的凹槽(12)为三角形凹槽、方形凹槽、扇形凹槽、回转面凹槽或其结合。
4.根据权利要求3所述的一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向限位装置，其特征在于：所述的凹槽(12)的宽度与预制坯料(1)直径的比例为1：8～1：4，凹槽(12)的深度与预制坯料(1)直径的比例为1：25～1：14。
5.根据权利要求1所述的一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向限位装置，其特征在于：所述的侧模(100)的与传动杆通过螺纹连接的方式固定在一起。
6.根据权利要求5所述的一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向限位装置，其特征在于：所述的螺纹连接为均匀安装在侧模(100)和传动杆上的螺钉。
7.一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向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
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)与配合的曲面(11)贴合，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)相抵实现对预制坯料(1)轴向位置的固定；传动杆推动与其相连的侧模(100)分别向预制坯料(1)的方向移动直至侧模(100)上设有的凸起(101)卡入配合曲面(11)上的凹槽(12)内，实现侧模(100)对预制坯料(1)径向位置的固定；
此时，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)上的的时摆辗成形开始
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，通过传动杆带动活动垫块(70)复位，活动垫块(70)与成品分离，与侧模(100)相连的传动杆复位实现凸起(101)与凹槽(12)的分离；
待传动杆复位至限定位置后，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。
8.根据权利要求7所述的一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向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。
9.根据权利要求7所述的一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向限位装置的应用方法，其特征在于：步骤四中，所述的上模(10)设有与vgr齿形相对应的齿形。
10.根据权利要求7所述的一种vgr齿条摆辗工序坯料全方向限位装置的应用方法，其特征在于：液压控制系统、气动控制系统或机械传动系统，上模(10)，下滑块(30)分别与plc电路相连。
技术总结