CN102873398B - 双片轴瓦半径高度同步精密拉削的加工方法及自动化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双片轴瓦半径高度同步精密拉削的加工方法和基于该方法的一种自动化装置。所述加工方法包括轴瓦的自动上料和送料、夹紧定位和拉削加工工序，在夹紧定位工序之前增设了双片轴瓦浮动预置定位工序，且所述夹紧定位采用全浮动结构夹紧座、弹涨式三点定位的两个压头。所述自动化装置本发明克服了双片片轴瓦同时夹紧定位的技术难题，提高了加工效率，而且精密度高、安全性能好。

Description

双片轴瓦半径高度同步精密拉削的加工方法及自动化装置

技术领域

    本发明属于轴瓦半径高度精密加工的技术领域，尤其是一种双片轴瓦半径高度同步精密拉削的加工方法及自动化装置。   

背景技术

轴瓦的加工工艺中：先将金属板材原料按照设计要求下料，借助冲压模具利用冲床将落料加工呈半圆形的轴瓦坯料，最后用专用机床对轴瓦的唇口、内径和瓦口高度进一步加工处理、形成成品。借助现有的轴瓦高度拉削机床，轴瓦高度加工工艺步骤包括：将坯料输送定位，模具锁定加工工件，组合拉刀加工来完成轴瓦瓦口高度的精细加工。目前的加工方法存在生产效率低、劳动强度大、精度低、安全性差的缺点。 

公告号为CN 201154404Y的专利公开了一种轴瓦高度加工的专用装置，其包括竖直向立式拉削机构和用于限位、锁紧轴瓦的装卡、定位装置，所述立式拉削机构主要由分别对应瓦口两个端面的两道拉刀以及配套的直线驱动机构组成。整个装置采用程序化自动控制，减少了手工操作、确保了加工的稳定和精度。但是该装置每次仅能加工一片轴瓦，而且加工范围小、加工精度低；影响轴瓦半径高度精度的因素有很多：装卡和定位的精确性、夹紧力的大小、夹紧块定位的方式、设备刚性、轴瓦表面污物等；而轴瓦的半径高度的精度直接影响到轴瓦配合过盈量、曲轴连杆系统的技术性能。现有工艺中，即使是单片轴瓦的拉削工艺都很难完全解决上述技术问题，对于双片轴瓦同步拉削工艺更是无法解决，尤其是两片轴瓦同时装卡和定位在上半圆模中的精确性很难保证、而且采用现有的夹紧定位方式无法确保两片轴瓦均完美地贴合在上半圆模上，无法保证拉削精度。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双片轴瓦半径高度同步精密拉削的加工方法及自动化装置，其首先将双片轴瓦预置定位在上半圆模上、然后夹紧、拉削加工，从而实现了双轴瓦的同时拉削，整个装置实现自动控制，生产效率高、加工精度高、安全性能好。 

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是： 

一种双片轴瓦半径高度同步精密拉削的加工方法，包括轴瓦的自动上料和送料、夹紧定位和拉削加工工序，在夹紧定位工序之前增设了双片轴瓦浮动预置定位工序，具体的加工步骤是：

①借助输送带上所设置的多道阻尼装置将传输中的轴瓦两个一组、按照拉削加工工序的节奏时序传送至上料工位，然后借助机械手和送料驱动机构将双片轴瓦送至支撑双片轴瓦四瓦口端面的、具有弹涨量的托料板上； 

②借助直线驱动机构、托料板运动至夹紧定位工位，借助托起驱动机构的向上托起、托料板与夹紧定位工位中的上半圆模形成浮动预置定位结构；

③借助两个相互独立的、全浮动的、弹涨式三点定位夹紧的压头实现轴瓦的定位和夹紧；

④托起机构向下收缩带动托料板下降，同时借助直线驱动机构驱动拉刀实现拉削加工。

基于上述方法的自动化装置，包括控制管理机构以及控制管理机构控制的执行机构，所述执行机构包括自动上料和送料机构、双片轴瓦浮动预置定位机构、夹紧定位机构和拉削加工机构，所述夹紧定位机构包括借助夹紧油缸驱动的全浮动结构的夹紧座、浮动定位在夹紧座上的夹紧块、以及与双片并排轴瓦的形状相匹配的上半圆模。 

所述夹紧座包括与夹紧油缸输出端连接的连接块、设置在连接块上的第一层浮动块、以及设置在第一层浮动块上的第二层浮动块，所述第二层浮动块由两块相互独立的支撑块构成；连接块与第一层浮动块之间、以及第一层浮动块与支撑块之间分别借助相配合的直角形凹槽和半圆柱形凸起、以及弹簧浮动定位。 

采用上述技术方案产生的有益效果在于：（1）本发明在夹紧工序之前增设了浮动预置定位工序，首先通过预置定位、压紧将双片轴瓦定位在上半圆模上，然后以保证定位和夹紧的精度，从而保证拉削的精度；（2）采用全浮动撑涨式结构的夹紧块，借助直角凹槽与半圆柱形凸块的配合，能够保证两片轴瓦均衡受力，同时每片轴瓦也能均衡受力，从而实现夹紧块同时分别独立夹紧两片轴瓦，克服了现有夹紧块无法同时夹紧双片轴瓦的技术问题；（3）本发明在保证加工精度的基础上，每次可同步加工两片轴瓦，提高了工作效率；（4）本发明由控制管理机构控制轴瓦自动上料和送料、夹紧定位、拉削加工等工序，提高了加工的精度，大大降低了人工劳动强度，同时增强了工作的安全性。 

附图说明

图1是本发明装配图的俯视结构示意图； 

图2是本发明装配图的前视结构示意图；

图3是送料机构与托料板装配的主视结构示意图；

图4是图3的俯视结构示意图；

图5是本发明夹紧机构的主视结构示意图；

其中，1、夹紧机构，2、下料槽，3、落料用机械手，4、拉刀，5、送料机构，6、推料气缸，7、第二级输送带，8、拨片，9、轴瓦，10、第一级输送带，5-1、送料气缸，5-2、送料直线导轨，5-3、送料器，5-4、托料板，5-5、托料座，5-6、杠杆，5-7、托料气缸，1-1、连接块，1-2、第一层浮动块，1-3、支撑块，1-4、压头，1-5、上半圆模，1-6、吹气通道，1-7半圆柱形凸起。

下面结合附图对本发明进行详细描述。 

具体实施方式

本发明提供一种双片轴瓦半径高度同步精密拉削的加工方法以及基于该方法的一种自动化装置。所述的加工方法包括轴瓦的自动上料和送料、夹紧定位和拉削加工工序，关键的改进在于在夹紧定位工序之前增设了双片轴瓦浮动预置定位工序，具体的加工步骤是： 

①借助输送带上所设置的多道阻尼装置将传输中的轴瓦两个一组、按照拉削加工工序的节奏时序传送至上料工位，然后借助机械手和送料驱动机构将双片轴瓦送至支撑双片轴瓦四瓦口端面的、具有弹涨量的托料板5-4上；当轴瓦的半径高度不同时，具有弹涨量的托料板能够保证每片轴瓦均能预置于夹紧定位工序中的上半圆模上。其采取多种形式，比如其中一个托料板具有弹性且高于其它在同一基准面上的三个托料板。

②借助直线驱动机构、托料板5-4运动至夹紧定位工位，借助托起驱动机构的向上托起、托料板5-4与夹紧定位工位中的上半圆模形成浮动预置定位结构；预置定位结构便于后续的夹紧定位工序的准确定位。 

③借助两个相互独立的、全浮动的、弹涨式三点定位的压头实现轴瓦的定位和夹紧；所述两个压头是相互独立的，这样避免两片及每片轴瓦坯料之间的壁厚存在误差而导致夹紧不牢的现象；压头采用弹涨式三点定位夹紧的方式，即利用夹紧推力使顶部受力，后用直角凹槽与半圆凸起将压头撑开，使轴瓦内表面三点均匀受力。 

④托起机构向下收缩带动托料板5-4下降，借助直线驱动机构驱动拉刀和倒内角刀实现拉削加工。 

该加工方法采用全浮动定位结构克服了现有技术中不能同时夹紧两片轴瓦进行精密拉削的技术缺陷。 

基于上述双片轴瓦半径高度同步精密拉削的加工方法，本发明提供了一种具体的实施例。 

参见图1~图5，本发明的结构中包括控制管理机构以及控制管理机构控制的执行机构，所述执行机构包括自动上料和送料机构、双片轴瓦浮动预置定位机构、夹紧定位机构1和拉削加工机构，所述夹紧定位机构1包括借助夹紧油缸驱动的全浮动结构的夹紧座、浮动定位在夹紧座上的夹紧块、以及与双片并排轴瓦的形状相匹配的上半圆模1-5。 

所述夹紧座包括与夹紧油缸输出端连接的连接块1-1、设置在连接块1-1上的第一层浮动块1-2、以及设置在第一层浮动块上1-2的第二层浮动块，所述第二层浮动块由两块相互独立的支撑块1-3构成；连接块1-1与第一层浮动块1-2之间、以及第一层浮动块1-2与支撑块1-3之间分别借助相配合的直角形凹槽和半圆柱形凸起、以及弹簧浮动定位。 

所述夹紧块包括分别设置在两块支撑块1-3上、借助三点与轴瓦内圆定位的压头1-4；支撑块1-3与压头1-4之间借助相配合的直角形凹槽和半圆柱形凸起、以及弹簧浮动定位。 

夹紧油缸驱动借助增压气缸增压。较大的夹紧力是实现精密加工的重要保证，因为若夹紧力不够，在拉削过程会造成轴瓦错动，拉削精度大大降低。本发明采用气缸对夹紧油缸增压，不仅增大了夹紧力，而且节省了设备的占用空间。所述上半圆模1-5上设有吹气通道1-6，在形成浮动预置定位结构之前，通过吹气通道1-6对所述两片轴瓦表面进行吹扫。将可能影响加工精度的污物清除，为精密加工进一步创造条件。 

所述浮动预置定位机构包括支撑双片轴瓦四瓦口端面的托料板5-4和限位托料板5-4的托料座5-5，其中三个托料板位于同一水平面，第四个托料板具有弹性、且高于其它三个托料板；所述托料座5-5借助杠杆5-6和托料气缸5-7与上半圆模1-5形成浮动预置定位结构。所述杠杆5-6的一端与托料气缸5-7动力端连接，杠杆5-6的另一端与托料座5-5底部连接，并以铰接轴作为支点，支点至托料座5-5的距离小于支点至托料气缸5-7的距离，从而实现托起力的放大，稳固地将两片轴瓦预置在上半圆模上，为精准夹紧做好准备。 

拉削机构包括分别对应双片轴瓦瓦口端面的两道拉刀4和倒内角刀以及配套的直线驱动机构。 

所述自动上料机构包括垂直设置的两级输送带、推料气缸6和上料用机械手，在第一级输送带10的末端设有用于姿态调整的拨片8，在第二级输送带7的末端设有推料气缸6；所述上料用机械手位于推料气缸6与送料机构5之间。 

所述送料机构包括与夹紧机构1同轴向设置的、借助送料气缸5-1驱动具有水平自由度的送料器5-3，所述送料器5-3用于放置双片轴瓦；所述送料机构、托料座5-5定位在同一基座5-8上，所述基座5-8借助直线驱动机构与拉刀4同步运动。借助送料气缸5-1驱动和配套的送料直线导轨5-2，所述送料器5-3具有水平方向的自由度。所述上料用机械手结构中包括抓料气缸、固定在抓料气缸活塞杆端的磁定位模具、设置在磁定位模具上的卸料装置、以及机械手平移伺服机构；所述磁定位模具与双片同轴并排轴瓦的相对应。借助抓料气缸活塞杆的伸缩运动和磁定位模具实现双片轴瓦的抓料和放料；借助机械手的平移伺服机构将双片轴瓦送至送料机构的送料器5-3上。 

送料机构、托料座位于同一基座5-8上，与拉刀同步运动。在送料气缸5-1驱动下、送料器5-3沿送料直线导轨5-2运动至托料板5-4上方；与此同时，在直线驱动机构的驱动下、托料板5-4运动至上半圆模正下方，在托料气缸的驱动下、托料板5-4将双片轴瓦的两端托起、上半圆模形成浮动预置定位结构。 

执行机构还包括自动落料机构，所述自动落料机构包括设置在倒内角刀工位之后、与拉刀同步运动的下料槽2以及落料用机械手3，落料用机械手与上料用机械手结构相同。落料用机械手抓取加工后的双片轴瓦放置在整理用的输送带上。 

本发明设有控制管理机构，分别接自动上料和送料机构、浮动预置定位机构、夹紧定位机构、拉削机构和自动落料机构的控制端，且以上各工序中均设置到位检测的光电传感器，光电传感器的输出端接控制管理机构的输入端。根据光电传感器的信号，控制各工序的加工步骤如下： 

①第二级输送带7将轴瓦逐片送至上料位，由推料气缸将轴瓦推至上料用机械手工位，当该工位有两片轴瓦时，上料用机械手抓取上述两片并排轴瓦，在伺服机构的驱动下、放置在送料器5-3上；

②送料气缸5-1驱动送料器5-3向前运动至托料板5-4上方；

③与此同时，送料气缸5-1和托料板5-4连同拉刀4在直线驱动机构的驱动下沿直线导轨同步运动，至托料板5-4运动到上半圆模下方，托料气缸5-7通过杠杆将托料座连同托料板抬起，将两片轴瓦送入了上半圆模内形成浮动预置定位结构；

④送料气缸5-1收缩带动送料器5-3往返运动，然后夹紧油缸驱动压头通过竖直向顶起、撑涨、实现三点定位和夹紧；

⑤直线驱动机构带动拉刀往返运动，实现轴瓦瓦口的拉削和倒内角；

⑥拉削完成后，双片轴瓦落至下料槽，当下料槽2与拉刀同步运动至落料用机械手3的工位时，机械手抓取加工后的轴瓦放置整理用输送带上。

Claims (8)

1.一种双片轴瓦半径高度同步精密拉削的加工方法，包括轴瓦的自动上料和送料、夹紧定位和拉削加工工序，其特征在于在夹紧定位工序之前增设了双片轴瓦浮动预置定位工序，具体的加工步骤是：

①借助输送带上所设置的多道阻尼装置将传输中的轴瓦两个一组、按照拉削加工工序的节奏时序传送至上料工位，然后借助上料用机械手和送料驱动机构将双片轴瓦送至支撑双片轴瓦四瓦口端面的、具有弹涨量的托料板（5-4）上； 

②借助直线驱动机构、托料板（5-4）运动至夹紧定位工位，借助托起驱动机构的向上托起、托料板（5-4）与夹紧定位工位中的上半圆模形成浮动预置定位结构；

③借助两个相互独立的、全浮动的、弹涨式三点定位夹紧的压头实现轴瓦的定位和夹紧；

④托起驱动机构向下收缩带动托料板（5-4）下降，同时借助直线驱动机构驱动拉刀实现拉削加工。

2.根据权利要求1所述的双片轴瓦半径高度同步精密拉削的自动化装置，其特征在于包括控制管理机构以及控制管理机构控制的执行机构，所述执行机构包括自动上料和送料机构、双片轴瓦浮动预置定位机构、夹紧定位机构（1）和拉削加工机构，所述夹紧定位机构（1）包括借助夹紧油缸驱动的全浮动结构的夹紧座、浮动定位在夹紧座上的夹紧块、以及与双片并排轴瓦的形状相匹配的上半圆模（1-5）；

所述浮动预置定位机构包括支撑双片轴瓦四瓦口端面的托料板（5-4）和限位所述托料板（5-4）的托料座（5-5），其中三个托料板位于同一水平面，第四个托料板具有弹性、且高于其它三个托料板；所述托料座（5-4）借助托料气缸（5-7）与上半圆模（1-5）形成浮动预置定位结构；

所述夹紧座包括与夹紧油缸输出端连接的连接块（1-1）、设置在连接块（1-1）上的第一层浮动块（1-2）、以及设置在第一层浮动块上（1-2）的第二层浮动块，所述第二层浮动块由两块相互独立的支撑块（1-3）构成；连接块（1-1）与第一层浮动块（1-2）之间、以及第一层浮动块（1-2）与支撑块（1-3）之间分别借助相配合的直角形凹槽和半圆柱形凸起、以及弹簧浮动定位。

3.根据权利要求2所述的双片轴瓦半径高度同步精密拉削的自动化装置，其特征在于所述夹紧块包括分别设置在所述两块相互独立的支撑块（1-3）上、借助三点与轴瓦内圆定位的压头（1-4）；支撑块（1-3）与压头（1-4）之间借助相配合的直角形凹槽和半圆柱形凸起、以及弹簧浮动定位。

4.根据权利要求2所述的双片轴瓦半径高度同步精密拉削的自动化装置，其特征在于夹紧油缸驱动借助增压气缸增压。

5.根据权利要求2所述的双片轴瓦半径高度同步精密拉削的自动化装置，其特征在于拉削加工机构包括分别对应双片轴瓦瓦口端面的两道拉刀（4）和倒内角刀以及配套的直线驱动机构。

6.根据权利要求2所述的双片轴瓦半径高度同步精密拉削的自动化装置，其特征在于所述自动上料机构包括垂直设置的两级输送带、推料气缸（6）和上料用机械手，在第一级输送带（10）的末端设有用于姿态调整的拨片（8），在第二级输送带（7）的末端设有推料气缸（6）；所述上料用机械手位于推料气缸（6）与送料机构（5）之间；

所述送料机构包括与夹紧定位机构（1）同轴向设置的、借助送料气缸（5-1）驱动具有水平自由度的送料器（5-3），所述送料机构、托料座（5-5）定位在同一基座（5-8）上，所述基座（5-8）借助直线驱动机构与拉刀同步运动。

7.根据权利要求6所述的双片轴瓦半径高度同步精密拉削的自动化装置，其特征在于所述上料用机械手结构中包括固定在取料气缸活塞杆端的磁定位模具、设置在磁定位模具上的卸料装置、以及机械手平移伺服机构。

8.根据权利要求7所述的双片轴瓦半径高度同步精密拉削的自动化装置，其特征在于执行机构还包括自动落料机构，所述自动落料机构包括设置在倒内角刀工位之后、与拉刀同步运动的下料槽（2）以及落料用机械手（3）。