CN101890645B - 用于支撑凸轮轴以加工该凸轮轴的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于支撑凸轮轴(10)以加工该凸轮轴(10)的方法和设备。凸轮轴(10)被放置在轴支撑件(60，130)和测位器(90)上。致动气缸(100)以移位活塞(102)而使活塞杆(104)退回，从而使摆动臂(116)转动。摆动臂(116)的远端压靠凸轮轴(10)的一端，以使凸轮轴(10)的另一端抵靠抵接部(38)。通过从上方挤压凸轮轴(10)的挤压机构(70，140)定位并稳固地固定由测位器(90)和抵接部(38)定位的凸轮轴(10)。对这样定位并固定的凸轮轴(10)进行加工(例如，钻孔以形成锥形孔)。

Description

用于支撑凸轮轴以加工该凸轮轴的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于支撑凸轮轴以加工该凸轮轴的方法和设备，更具体地涉及在加工内燃机中使用的凸轮轴以在该凸轮轴中形成锥形孔、键槽等时用于支撑该凸轮轴的方法和设备。

背景技术

在内燃机中使用的凸轮轴具有轴杆和轴端，该轴杆和轴端被加工以例如形成用于支撑正时带的键槽(键沟)以及形成用于供应润滑轴的孔。当要在轴向细长的凸轮轴中加工键槽、孔、锥形孔等时，凸轮轴需要被水平支撑。已提出多种通过定位凸轮轴的轴线、沿其轴线定位凸轮轴、以及在绕其轴线的方向上定位凸轮轴来精确定位凸轮轴的设备。

例如，日本专利No.3828735公开了一种凸轮轴毛坯支撑设备。根据该公开的凸轮轴毛坯支撑设备，通过V形块保持凸轮轴毛坯的筒状部，以定位该凸轮轴毛坯的轴线，并且该凸轮轴毛坯的一端抵靠壁等保持，以沿凸轮轴的轴线定位该凸轮轴毛坯。而且，当对该凸轮轴毛坯钻孔以在其中形成孔时，通过在制造该凸轮轴毛坯时形成的定位突起在绕凸轮轴轴线的方向上定位该凸轮轴毛坯。

近年来，随着发动机的每个气缸所需要的阀的数量增多，难以在凸轮轴毛坯的轴杆上设置定位突起。另外，在凸轮轴毛坯上可形成定位突起的位置可能与可供定位凸轮轴毛坯的凸轮外形的位置和角度不一致。而且，如果为了更好的燃料经济性而降低待制造的凸轮轴的重量，则定位突起的重量不能被忽略。由于定位突起的位置和形状随着凸轮轴的类型而改变，因此对于不同的凸轮轴类型需要不同的定位夹具。从而，制造凸轮轴的过程趋于复杂，而导致凸轮轴的成本增加而且加工凸轮轴所需要的时间也增多。

发明内容

本发明的总体目的是提供一种用于支撑凸轮轴以加工该凸轮轴的方法和设备，该方法和设备不需要凸轮轴毛坯上的定位突起。

本发明的主要目的是提供一种支撑凸轮轴以使得在加工该凸轮轴时容易定位该凸轮轴的方法和设备。

根据本发明的一个方面，提供一种支撑凸轮轴以加工该凸轮轴的方法，所述凸轮轴在其一端上具有至少一对平行表面，所述方法包括以下步骤：将所述凸轮轴放置在多个轴支撑件上；通过挤压所述凸轮轴的一端而将所述凸轮轴抵靠抵接基准部定位；通过夹紧所述凸轮轴的所述平行表面而限制所述凸轮轴的相位；以及通过挤压所述凸轮轴而将该凸轮轴固定在合适位置。

通过上述方法，当要在不同类型的凸轮轴中加工锥形孔、键槽等时，可容易地定位凸轮轴的轴线，可沿凸轮轴的轴线容易地定位所述凸轮轴，并且可在绕凸轮轴的轴线的方向上容易定位所述凸轮轴。在加工不同类型的凸轮轴时，该方法通用于支撑凸轮轴，并且可以容易以低成本加工凸轮轴。

在限定所述凸轮轴的相位的步骤之前，该方法优选包括确定该凸轮轴是否被正确地定位的步骤。

根据该附加步骤，可以在加工凸轮轴之前确定该凸轮轴是否被正确地定位。因此，可以高产量且高效率地加工工件。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于支撑凸轮轴以加工该凸轮轴的设备，所述凸轮轴在其一端上具有至少一对平行表面，所述设备包括：工作台；多个轴支撑件，该多个轴支撑件安装在所述工作台上；抵接基准部，该抵接基准部用于抵靠放置在所述轴支撑件上的所述凸轮轴的一端；致动件，该致动件用于保持所述凸轮轴抵靠所述抵接基准部；相位限制件，该相位限制件用于夹紧所述凸轮轴的所述平行表面；以及挤压机构，该挤压机构用于挤压保持在所述轴支撑件上的所述凸轮轴，以将该凸轮轴固定在合适位置。

通过上述设备，所述凸轮轴由所述抵接基准部轴向定位，并由相位限制件限制凸轮的相位。因此，所述凸轮轴可容易被整体定位，以进行随后的加工处理。所述设备通用于支撑不同类型的凸轮轴。

待加工成凸轮轴的凸轮轴毛坯不需要具有当它们被加工时用于定位该凸轮轴毛坯的定位突起。所述设备有效地容易定位不同类型的凸轮轴，并且允许在短时间内对它们进行加工。

所述设备优选还包括测位器，该测位器的形状与所述凸轮轴的凸轮外形相配，用于确定所述凸轮轴是否被正确地定位，以进行加工处理。

所述测位器允许管理该设备的操作者在加工所述凸轮轴之前确定凸轮轴是否被正确地定位以进行加工处理。因此，可以高产量且高效率地加工工件。

所述挤压机构优选包括可转动的抵接构件，该抵接构件用于抵靠所述凸轮轴。

由于抵接构件可转动，因此，其可将不同类型的凸轮轴挤压和定位在其上最适宜的位置，以进行随后的加工处理。

结合附图从下列说明将会更清楚本发明的以上及其它目的、特征和优点，在附图中以示例性实施例示出了本发明的优选实施方式。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的凸轮轴支撑设备的局部剖视的主视图；

图2是图1中所示的凸轮轴支撑设备的局部剖视的俯视图；

图3是沿图2的线Ⅲ-Ⅲ剖取的局部剖视图；

图4是沿图2的线Ⅳ-Ⅳ剖取的局部剖视图；

图5是沿图2的线Ⅴ-Ⅴ剖取的局部剖视图；以及

图6是根据本发明的第二实施方式的凸轮轴支撑设备的局部剖视的侧视图。

具体实施方式

下面将参照附图描述通过根据本发明的优选实施方式的凸轮轴支撑设备进行的根据本发明的支撑凸轮轴以加工该凸轮轴的方法。

本发明的原理是基于凸轮轴的形状以将活塞的往复运动转化成旋转运动。

内燃机中使用的凸轮轴具有包括凸轮的结构，所述凸轮彼此轴向间隔开并且具有不同的旋转相位(即，在彼此不同的相应角位置上具有相应的凸轮凸角)，用于根据内燃机的气缸数在不同的时间打开和关闭进气阀和排气阀。具体而言，如图1中所示，凸轮轴10具有多个彼此轴向间隔开的凸轮12。椭圆形凸轮12分别具有相应的凸轮凸角和不同的旋转相位(即，在相应的角位置上)。凸轮轴10包括多个布置在凸轮12之间的轴颈14。

如图3中所示，凸轮轴10的一端具有一对平行表面16a、16b，该对平行表面16a、16b经凸轮轴10的轴线彼此间隔开。性质已知的平行表面16a、16b通过扳手等夹紧以定位凸轮轴10，或者设置成加工凸轮轴10。

根据本发明，用于在绕凸轮轴10的自身轴线的方向上定位凸轮轴10的定位构件(稍后详细描述)被保持成抵靠平行表面16a、16b，并且当在凸轮轴10中加工用于供应润滑油的锥形孔或者用于支撑正时带的键槽(键沟)时，定位构件被用做固定凸轮轴10以防止其旋转的固定机构。

下面将描述当在凸轮轴10中加工锥形孔或键槽时用于将凸轮轴10支撑在合适位置的凸轮轴支撑设备20。

如图1和2中所示，根据本发明的第一实施方式的凸轮轴支撑设备20包括水平底座22，该水平底座上竖直地安装有多个支脚24。支脚24上水平地支撑工作台26。工作台26在其一端中限定有流体供应和排出通路28，流体供应和排出通路28用于在压力下向稍后待述的致动件(即气缸100)供应流体并在压力下从该致动件排出流体。如稍后所述，工作台26的另一端中限定有销接收件30，该销接收件用于接收固定抵接基准块(抵接基准部)32所用的销，凸轮轴10的另一端压靠抵接基准块32并被保持。抵接基准块32在销接收件30的上方布置在工作台26的另一端上。抵接基准块32包括布置在其中的气缸34，气缸34具有用作以上所述的销的气缸杆36。当致动气缸34时，气缸杆36突出到销接收件30中，以将抵接基准块32定位在工作台26上。

抵接基准块32具有从其一侧突出的抵接部38，抵接部38用于抵靠凸轮轴10的另一端，以沿凸轮轴10的轴线定位作为工件的凸轮轴10。用于绕凸轮轴10的轴线限制凸轮轴10的相位(即，用于绕凸轮轴10的自身轴线限制凸轮轴10以防止凸轮轴10旋转)的相位限制件40靠近抵接基准块32安装在工作台26上。

如图2中所示，相位限制件40包括一对支座42a、42b，该对支座42a、42b安装在工作台26上并以彼此面对的关系经凸轮轴10彼此间隔开。支座42a、42b具有相应的挤压件44a、44b。

挤压件44a、44b具有相应的柱塞48a、48b，柱塞48a、48b被相应的螺旋弹簧46a、46b偏压，以分别抵靠凸轮轴10的平行表面16a、16b。柱塞48a、48b通常在螺旋弹簧46a、46b的弹力作用下并且还通过相应的螺栓50a、50b压靠凸轮轴10。当螺栓50a、50b绕它们的轴线旋转时，可以调节柱塞48a、48b朝凸轮轴10突出的距离和使柱塞48a、48b压靠凸轮轴10的力。

轴支撑件60安装在工作台26上与支座42a、42b间隔开的位置。如图4中所示，轴支撑件60包括通过螺钉等(未示出)固定到工作台26的支靠块61。支靠块61在其上部具有包括一对倾斜面62a、62b的工件保持件64，工件保持件64用于在其上支撑作为工件的凸轮轴10。倾斜面62a、62b彼此有角度地间隔开90°。倾斜面62a、62b能够保持直径不同的凸轮轴。工件保持件64的高度可调节，以在其上保持各种凸轮轴。

在工作台26上靠近轴支撑件60与相位限制件40安装挤压机构70。如图4中所示，挤压机构70具有竖直支柱72和安装在该竖直支柱72的上端上的枢转轴74。挤压机构70还包括臂76，该臂76通过枢转轴74有角度且可移动地支撑在竖直支柱72的上端上。臂76在其一端上具有面向下的抵接构件78。臂76的远离抵接构件78的另一端与未示出的气缸的气缸杆80接合。具体而言，气缸杆80通过销82可操作地联接至臂76。

当致动气缸时，气缸杆80竖直地移位。臂76绕销82在由箭头M1所示的方向上转动到由两点划线所示的位置，或者在由箭头M2所示的方向上转动到由实线表示的位置。具体而言，当气缸杆80在由箭头X所示的方向上升起时，臂76绕销82在由箭头M2所示的方向上转动，以使抵接构件78挤压凸轮轴10上的凸轮12的其中一个凸轮的凸轮面，从而抵靠工件保持件64的倾斜面62a、62b牢固地定位并保持凸轮轴10。

如图2中所示，竖直支柱72可在由箭头Y所示的方向上旋转。当竖直支柱72旋转时，抵接构件78可移动成抵靠凸轮轴10上的凸轮12的其中一个期望的凸轮上。因此，挤压机构70还允许凸轮轴支撑设备20处理各种不同类型的凸轮轴。

在工作台26上靠近挤压机构70还安装测位器90。测位器90用于防止凸轮轴10被放置于工件保持件64上的错误角取向上。具体而言，如图5中所示，测位器90具有支靠件92，该支靠件92布置在工作台26上，并且在其上表面中限定有弯曲凹部94。凹部94的形状与凸轮轴10上的凸轮12的其中一个凸轮的弯曲侧表面互补。因此，测位器90基于凸轮轴10的形状构成。

众所周知，凸轮轴10上的凸轮12具有不同的旋转相位，即，在彼此不同的相应角位置中具有相应的凸轮凸角(外形)。图5以剖面的形式示出凸轮轴10上的某一凸轮12。如图5中的实线所示，当凸轮12紧密地放置在支靠件92的凹部94中时，其凸轮凸角的顶点距工作台26的上表面的高度为H1。如果凸轮12如图5中的虚线所示角移位，则其凸轮凸角的顶点距工作台26的上表面的高度为不同于高度H1的H2。因此，测位器90允许管理凸轮轴支撑设备20的操作者根据某一凸轮12的凸轮凸角的顶点的高度或根据凸轮12是否被紧密地放置在凹部94中，来确定凸轮轴10是否被放置在工件保持件64上的正确位置或者正确角取向上。

如图1中所示，包括气缸100的致动件安装在工作台26的限定有流体供应与排出通路28的一端上。气缸100包括：活塞102，该活塞102可滑动地布置在限定于气缸100的气缸体中的室106中；活塞杆104，该活塞杆104固定到活塞102并延伸到气缸体外；以及流体供应和排出口108，该流体供应和排出口108限定在气缸体的远离活塞杆104的轴向端中，并与室106保持流体连通。流体供应和排出通路28靠近气缸体的供活塞杆104延伸穿过的另一个轴向端与室106保持流体连通。

支撑柱110靠近活塞杆104的远端安装在工作台26上。臂112安装在支撑柱110的上端上并在臂112的远端上支撑有销114。摆动臂116基本在中央被可转动地支撑在销114上。活塞杆04在其远端上安装有销118，该销118接合在摆动臂116的下端中，用于相对转动。

当致动气缸100时，活塞102在一个方向或者另一个方向上轴向移动，活塞杆104在同一方向上轴向移动，而使摆动臂116绕销114在由箭头Z所示的方向的其中一个方向上转动。摆动臂116的上远端面向轴支撑件60上的凸轮轴10的另一端。

另一个轴支撑件130靠近支撑柱110安装在工作台26上。与轴支撑件60一样，轴支撑件130包括工件保持件132，工件保持件132具有一对彼此角度间隔开90°的倾斜面。挤压机构140靠近轴支撑件130安装在工作台26上。挤压机构140结构上与挤压机构70相同，因此下面将不再详细描述。

如上所述基本构成根据本实施方式的凸轮轴支撑设备20。下面将描述凸轮轴支撑设备20的操作和优点。

流体在压力下通过流体供应和排出口108被引到室106中，挤压活塞102以使活塞杆104在延伸到气缸体外的方向上移动。摆动臂116被活塞杆104推动以绕销114在由图1中箭头Z1所示的方向上旋转。致动挤压机构70的气缸(未示出)，以使气缸杆80退回，而使臂76在由图4中的箭头M1所示的方向上旋转到由双点划线所示的位置。同样，挤压机构140的臂也旋转到其合适位置。

在上述准备过程之后，将凸轮轴10放置在轴支撑件60的支靠块61的工件保持件64上、测位器90的支靠件92上、以及轴支撑件130的工件保持件132上。

如果凸轮轴10的放置于支靠件92上的某一凸轮12(参见图5)的凸轮凸角的顶点的高度不为H1，或者如果具有椭圆形和弯曲侧表面的凸轮12不被紧密在放置在凹部94中，则操作者判断凸轮轴10被错误(例如角取向错误)放置在工件保持件64、132和支靠件92上。操作者使凸轮轴10绕其自身轴线旋转，从而将凸轮12紧密地放置在凹部94中。凸轮轴10现在被正确地角取向，以进行随后的加工处理。支靠件92可结合传感器，该传感器用于在凸轮轴10的凸轮12被紧密地放置在凹部94中时输出信号。来自传感器的信号允许操作者在凸轮轴10上连续作业，而不必视觉确认凸轮轴10是否被正确地放置在工件保持件64、132和支靠件92上。

当确认凸轮轴10被正确地放置在工件保持件64、132和支靠件92上时，流体在压力下从流体供应和排出通路28被引到气缸100中，以使活塞102向后移动而使活塞杆104退回。摆动臂116绕销114在图1中的箭头Z2所示的方向上旋转。摆动臂116的上远端现在压靠凸轮轴10的一端。凸轮轴10被轴向推动以使另一端抵靠抵接基准块32的抵接部38，此时将凸轮轴10轴向定位在基准位置中。

然后致动挤压机构70、140使它们的气缸杆80移动，以使臂76绕枢转轴74在由箭头M2所示的方向上(参见图4)从由双点划线所示的位置旋转到由实线所示的位置。抵接构件78现在压靠凸轮轴10上的对应凸轮12。凸轮轴10抵靠工件保持件64的倾斜面62a、62b和挤压机构140的工件保持件132的倾斜面而牢固地保持在合适位置。

对这样支撑在凸轮轴支撑设备20上的凸轮轴10进行加工。例如，在凸轮轴10中沿垂直于凸轮轴10的轴线的方向钻设用于供应润滑油的孔。

在加工凸轮轴10之后，致动挤压机构70、140以释放作为工件的凸轮轴10。流体在压力下从流体供应和排出口108引到气缸100的室106中，以使活塞杆104移动，从而使摆动臂116在由箭头Z1所示的方向上旋转而脱开与凸轮轴10的一端的挤压接合。凸轮轴10现在脱离凸轮轴支撑设备20并被输送到下一个工序。

图6示出根据本发明的第二实施方式的凸轮轴支撑设备198。图6中所示的凸轮轴支撑设备198的与图1至图5中所示的凸轮轴支撑设备20相同的那些部件被标以相同的附图标记，并且下面将不再详细描述。

根据第一实施方式，相位限制件40包括支座42a、42b、螺旋弹簧46a、46b和柱塞48a、48b，这些部件布置为成对面对的关系，用于夹紧凸轮轴10的相反两侧上的平行表面16a、16b。第二实施方式无任何成对机构(即，支座42a、螺旋弹簧46a和柱塞48a)，并且包括固定地安装在工作台26上的基准定位基部200。

基准定位基部200包括金属块202，当在侧视图中观看时金属块202大体为L形。金属块202具有竖直面204和水平面206。凸轮轴10的平行表面16a抵靠竖直面204保持，凸轮轴10的下表面放置在水平面206上。支座42b的螺栓50b旋转成将柱塞48b压靠凸轮轴10的另一个平行表面16b。因此，凸轮轴10的表面16a压靠金属块202的竖直面204，凸轮轴10的下表面保持在水平面206上。

根据第二实施方式的基准定位基部200结构较简单，因此成本比根据第一实施方式的相位限制件40低。

尽管已详细示出并描述了本发明的一些优选实施方式，但是应理解，在不脱离所附权利要求的情况下可对其进行各种变化和修改。

Claims (5)

1.一种支撑凸轮轴(10)以加工该凸轮轴(10)的方法，所述凸轮轴(10)在其一端上具有至少一对平行表面(16a，16b)，所述方法包括以下步骤：

将所述凸轮轴(10)放置在多个轴支撑件(60，130)上；

通过挤压所述凸轮轴(10)的一端而将所述凸轮轴(10)抵靠抵接基准部(32)定位；

通过夹紧所述凸轮轴(10)的所述平行表面(16a，16b)而限制所述凸轮轴(10)的相位；以及

通过挤压所述凸轮轴(10)而将该凸轮轴(10)固定在合适位置。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括在限定所述凸轮轴(10)的相位的步骤之前确定该凸轮轴(10)是否被正确地定位的步骤。

3.一种用于支撑凸轮轴(10)以加工该凸轮轴(10)的设备(20)，所述凸轮轴(10)在其一端上具有至少一对平行表面(16a、16b)，所述设备包括：

工作台(26)；

多个轴支撑件(60，130)，该多个轴支撑件安装在所述工作台(26)上；

抵接基准部(32)，该抵接基准部用于抵靠放置在所述轴支撑件(60，130)上的所述凸轮轴(10)的一端；

致动件(100)，该致动件用于保持所述凸轮轴(10)抵靠所述抵接基准部(32)；

相位限制件(40)，该相位限制件用于夹紧所述凸轮轴(10)的所述平行表面(16a，16b)；以及

挤压机构(70，140)，该挤压机构用于挤压保持在所述轴支撑件(60，130)上的所述凸轮轴(10)，以将该凸轮轴(10)固定在合适位置。

4.根据权利要求3所述的设备(20)，其中，该设备还包括测位器(90)，该测位器的形状与所述凸轮轴(10)的凸轮外形相配，用于确定所述凸轮轴(10)是否被正确地定位，以进行加工处理。

5.根据权利要求3或4所述的设备(20)，其中，所述挤压机构(70，140)包括可转动的抵接构件(78)，该抵接构件用于抵靠所述凸轮轴(10)。

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