CN102357771A

CN102357771A - 一种滚压机床

Info

Publication number: CN102357771A
Application number: CN2011103341076A
Authority: CN
Inventors: 阮景奎; 赵华斌
Original assignee: Hubei University of Automotive Technology
Current assignee: Hubei University of Automotive Technology
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: CN102357771B

Abstract

本发明涉及一种滚压机床，应用于汽车空压机曲轴轴颈圆角滚压，其包括箱式平台底座和安装在该底座上的头架、尾座、龙门式结构和滚压机构；滚压机构包括有一个以上的滚压单元，滚压单元通过升降机构装配在所述龙门结构的横梁，悬置于头架和尾座中间；每一个该滚压单元包括有剪式结构的滚压臂和装配在所述滚压臂的滚压油缸、滚压器及支撑滚压器。该机床滚压后深沟圆角没有皱折、裂痕、划痕，主轴轴颈跳动以两顶尖检测≤0.15mm，滚压后疲劳强度指标在曲轴本体的基础上提高80%以上。

Description

一种滚压机床

技术领域

本发明涉及一种滚压机床，尤其是涉及汽车空压机曲轴轴颈深沟圆角滚压的滚压机床。

背景技术

在汽车上，空压机主要用于制动，它的安全运行与高效运转是汽车安全运行的重要前提之一。曲轴是空压机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件，在空压机的每一个工作行程中，都有很大交变载荷通过活塞、连杆组件作用在曲轴上，使其承受反复的冲击。由于曲轴在交变应力作用下，其轴颈截面变化转接圆角处发生应力疲劳与应变疲劳破坏的危险性极大。

如何提高曲轴的抗疲劳强度，以提高空压机的安全使用寿命，避免因曲轴疲劳断裂导致空压机失效引起的重大安全事故的发生，越来越受到人们的重视。曲轴轴颈园角滚压机床已在汽车发动机上得到了较为广泛的应用，但在汽车空压机上应用还是空白，也未检索到相关专利。用于汽车发动机的曲轴滚压机床结构复杂，价格昂贵，且不适用于汽车空压机。

现有汽车空压机曲轴轴颈的圆角滚压采用一般滚压设备，由于曲轴容易弯曲变形，若增大滚压强度则曲轴变形大，若保证曲轴变形量，则强度低，因此现有的空压机曲轴，其轴颈截面变化转接圆角处的抗疲劳强度一直无法得到有效提高，曲轴疲劳断裂问题难以得到真正解决；不仅如此，采用现有滚压设备加工曲轴的成品率非常低，导致成本增加。

鉴于此，有必要研发一种针对汽车空压机曲轴圆角滚压的设备。

发明内容

本发明为了解决上述现有汽车空压机曲轴采用一般滚压设备而无法进一步提高曲轴强度以及成品率低的问题，提出了一种应用于汽车空压机曲轴轴颈圆角滚压的滚压机床，有效针对该空压机曲轴轴颈圆角进行滚压，以提高该空压机曲轴的强度并提高成品率。

本发明是通过以下方案实现的：

上述的滚压机床，应用于汽车空压机曲轴轴颈圆角滚压，其特征在于：所述机床包括箱式平台底座和安装在该底座上的头架、尾座、龙门式结构和滚压机构；

所述头架装配有伺服电机驱动的卡盘，用以夹持工件；

所述尾座装设有与所述卡盘相匹配的夹紧装置，用以夹紧所述工件；所述夹紧装置为弹性夹紧装置，

所述龙门结构位于所述头架和尾座的一侧，包括横梁和两侧的支撑立柱；

所述滚压机构安装在所述龙门结构的横梁，悬置于所述头架和尾座中间，包括有一个以上的滚压单元，所述滚压单元通过升降机构装配在所述龙门结构的横梁；每一个该滚压单元包括有滚压臂和装配在所述滚压臂的滚压油缸、滚压器及支撑滚压器；

所述滚压臂为剪式结构，包括支撑臂、夹紧臂以及连接所述支撑臂和夹紧臂的铰接板；所述液压油缸驱动端铰接所述夹紧臂，固定端连接所述支撑臂；所述支撑滚压器安装在所述支撑臂的前端，并自端部两侧分别内凹形成卡持部；所述滚压器安装在所述夹紧臂的前端，并与所述支撑滚压器的卡持部抵接。

所述的滚压机床，其中：所述弹性夹紧装置包括导向机构、装设在该导向机构内的顶出机构和调整手柄以及装设在所述导向机构的滑动顶杆和弹簧；所述顶出机构与所述导向机构滑动配合，并可沿导向机构往复移动；所述顶出机构具有中心通孔；所述调整手柄的轴通过轴套与所述顶出机构固定连接；所述顶杆滑动装配在所述顶出机构的中心通孔，尾端压接所述弹簧；所述弹簧的另一端套设在所述调整手柄轴的前端并通过所述轴套限位固定。

所述的滚压机床，其中：所述尾座还设有尾座导轨、尾座移动油缸和用于辅助支撑工件的辅助支撑预定位；所述尾座移动油缸驱动所述尾座沿着所述尾座导轨往复移动，以使夹紧装置夹紧工件。

所述的滚压机床，其中：所述滚压臂进一步包括有摆动臂，所述摆动臂的固定端固定在所述支撑臂的上部，自由端通过连杆与所述铰接板铰接。

所述的滚压机床，其中：所述连杆的外侧设有定位板和锁紧手柄；所述定位板对所述摆动臂进行定位，所述锁紧手柄用于在定位板对连杆定位后予以限位锁紧。

所述的滚压机床，其中：所述头架设有导轨，并通过所述导轨安装在所述底座。

所述的滚压机床，其中：所述滚压单元进一步具有压紧块；所述压紧块位于所述支撑滚压器下方，装设在所述支撑臂将所述支撑滚压器压紧在所述支撑臂前端。

所述的滚压机床，其中：所述滚压单元的滚压器为两个，该两个滚压器之间形成一个夹角，分别抵压在所述支撑滚压器的两个卡持部和曲轴连杆轴颈圆角处；所述滚压器滚压方向与所述曲轴轴径的夹角小于35°。

所述的滚压机床，其中：所述滚压单元的滚压器为一个，所述滚压器抵压在所述支撑滚压器的一侧卡持部和所述曲轴输出端轴轴颈处，所述滚压器的滚压方向与所述曲轴径向的夹角小于35°。

所述的滚压机床，其中：所述底座的底部设有调整垫铁。

有益效果：

该机床配置剪式结构的滚压臂，使用不同的滚压单元对连杆轴颈和主轴颈进行滚压；采用弹性夹紧装置，微调工件夹紧力，克服了加工过程中工件夹紧力变化带来的曲轴弯曲变形，并减小常规滚压工艺后的曲轴弯曲变形；滚压后深沟圆角没有皱折、裂痕、划痕，主轴轴颈跳动以两顶尖检测≤0.15 mm，滚压后疲劳强度指标在曲轴本体的基础上提高80%以上。

附图说明

图1是本发明滚压机床的主视图。

图2是本发明滚压机床的侧视图。

图3是图1的I局部放大图。

图4是本发明滚压机床的剪式结构滚压臂结构示意图。

图5是本发明滚压机床的曲轴连杆轴圆角滚压单元示意图。

图6是本发明滚压机床的连杆轴颈园角正弦脉冲变压力滚压示意图。

图7是本发明滚压机床的曲轴输出端主轴颈圆角滚压单元示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明的滚压机床，应用于汽车空压机曲轴连杆轴颈园角滚压，包括箱式平台底座1和安装在该底座1上的头架2、尾座3、龙门式结构4和滚压机构5。

底座1的底部设有调整垫铁11。

头架2装配有主轴22和卡盘23；主轴22由伺服电机21驱动，卡盘23刚性装配在主轴22的端部，用以夹持曲轴6；

为便于装夹工件，头架2通过头架导轨24安装在底座1上，并设有调整机构25，头架2可沿导轨24往复移动。

尾座3通过尾座导轨31装设在底座1上，且与头架2相对布设；该尾座3装配有尾座移动油缸32、夹紧装置33和辅助支撑预定位34；尾座移动油缸32驱动尾座3沿着尾座导轨31往复移动，以使夹紧装置33夹紧工件；如图3所示，夹紧装置33与头架2的主轴22同轴，包括导向机构331、装设在该导向机构331内的顶出机构332和调整手柄336，调整手柄336的轴通过轴套335与顶出机构332固定连接，顶出机构332与导向机构331滑动配合，可沿着导向机构331往复移动；辅助支撑预定位34用于辅助支撑曲轴；

为减少曲轴的变形，夹紧装置33采用弹性夹紧装置，顶出机构332上设有滑动顶杆333和弹簧334，该顶出机构332具有中心通孔330，该顶杆333滑动装配在该中心通孔330，尾端压接弹簧334，弹簧334的另一端套设在调整手柄335轴的前端并通过轴套335限位固定。

当曲轴夹持于头架2的卡盘23后，启动尾座移动油缸32（为夹紧提供动力），驱动尾座3移动至夹紧装置33与曲轴接触，然后通过调整手柄335调整夹紧力大小；在滚压加工过程中，曲轴夹紧端位置发生的变化通过顶杆333和弹簧334的变化进行补偿且保证夹紧力大小的均匀性，克服了因滚压变形而导致曲轴的伸长而产生的弯曲变形。

龙门结构4位于头架2和尾座3的一侧，包括横梁41和两侧的支撑立柱42；支撑立柱42固定在底座1，用以支撑横梁41。

滚压机构5安装固定在龙门结构4上，位于头架2和尾座3的中间，包括有一个以上的滚压单元，该一个以上的滚压单元通过升降油缸50装配在龙门结构4的横梁41；每一个该滚压单元包括有滚压臂51和安装在该滚压臂51的滚压油缸52、滚压器53及支撑滚压器54；

滚压臂51为剪式结构，包括支撑臂511、夹紧臂512以及连接支撑臂511和夹紧臂512的铰接板513；支撑臂511和夹紧臂512的固定端分别连接滚压油缸52的两端，下部通过铰接板513连接；

滚压臂51被设计有浮动性，可以补偿滚压曲轴的公差差异，避免在压力下刀具锁紧而产生的曲轴变形。在本实施例中，是增设摆动臂514结构，该摆动臂514固定端固定在支撑臂511的上部，自由端通过连杆515与铰接板513铰接；

连杆515的外侧设有定位板516和锁紧手柄517，该定位板516用于对摆动臂514进行定位，锁紧手柄517用于在定位板516对连杆515定位后予以限位锁紧。

液压油缸52与滚压臂51相匹配，每一个滚压臂51上装有一个液压油缸52。该液压油缸52的驱动端铰接滚压臂51的夹紧臂512，尾端连接滚压臂51的支撑臂511。

滚压器53安装在滚压臂51的夹紧臂512的前端。

支撑滚压器54安装在滚压臂51的支撑臂511的前端与滚压器53相匹配的位置，该支撑滚压器54的端部自两侧分别内凹形成两个卡持部540，滚压器53抵压在该支持滚压器54的卡持部540。

为增加稳定性，支撑滚压器54的下方设有压紧块541，压紧块541装设在支撑臂511下方，将支撑滚压器54压紧在支撑臂511前端。

当滚压曲轴连杆轴颈圆角时，滚压器53为两个，如图5所示，该两个滚压器53之间形成一个夹角，分别抵压在支撑滚压器54的两个卡持部540和连杆轴颈圆角处。其中滚压器53滚压方向与曲轴轴径的夹角α小于35°。

对连杆轴颈拐内、拐外采用如图6所示的正弦脉冲变压力方式进行滚压，拐外滚压力大而拐内滚压力相对较小，以减小滚压后曲轴的弯曲变形。

当滚压曲轴输出端主轴颈时，滚压器53为一个，如图7所示，该滚压器53抵压在支撑滚压器54的一侧卡持部540和曲轴输出端轴轴颈处，该滚压器53的滚压方向与曲轴轴径的夹角α小于35°。

该滚压机床，进一步包括有位置传感器7，该位置传感器7设置在滚压机构5的滚压臂51附近，以便更准确确定滚压位置。

工作过程描述：

自动工作循环过程：人工（自动）上料--按下机械按钮夹紧（直到夹紧到位，如果在此过程中操作失误，可按下松开机械按钮待尾座退回后重新开始）--工件夹紧到位后按下启动按钮设备开始自动循环--滚压头进到位--预加载（到位）--锁紧装置松开--主轴延时起动--进入加载过程（加载过程为一圈）--变载滚压过程至有效圈数（实际为输入的有效圈数加半圈）--卸载过程（卸载缓慢完成时间为一圈半）--主轴停止--定位锁紧--滚压头完全松开--滚压头退回--夹紧松开--自动完成进入下一循环。

非因此局限本发明的保护范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种滚压机床，应用于汽车空压机曲轴颈圆角滚压，其特征在于：所述机床包括箱式平台底座和安装在该底座上的头架、尾座、龙门式结构和滚压机构；

所述头架装配有伺服电机驱动的卡盘，用以夹持工件；

所述尾座装设有与所述卡盘相匹配的夹紧装置，用以夹紧所述工件；所述夹紧装置为弹性夹紧装置；

2.如权利要求1所述的滚压机床，其特征在于：所述弹性夹紧装置包括导向机构、装设在该导向机构内的顶出机构和调整手柄以及装设在所述导向机构的滑动顶杆和弹簧；

所述顶出机构与所述导向机构滑动配合，并可沿导向机构往复移动；所述顶出机构具有中心通孔；

所述调整手柄的轴通过轴套与所述顶出机构固定连接；

所述顶杆滑动装配在所述顶出机构的中心通孔，尾端压接所述弹簧；

所述弹簧的另一端套设在所述调整手柄轴的前端并通过所述轴套限位固定。

3.如权利要求1或2所述的滚压机床，其特征在于：所述尾座还设有尾座导轨、尾座移动油缸和用于辅助支撑工件的辅助支撑预定位；所述尾座移动油缸驱动所述尾座沿着所述尾座导轨往复移动，以使夹紧装置夹紧工件。

4.如权利要求1所述的滚压机床，其特征在于：所述滚压臂进一步包括有摆动臂，所述摆动臂的固定端固定在所述支撑臂的上部，自由端通过连杆与所述铰接板铰接。

5.如权利要求4所述的滚压机床，其特征在于：所述连杆的外侧设有定位板和锁紧手柄；所述定位板对所述摆动臂进行定位，所述锁紧手柄用于在定位板对连杆定位后予以限位锁紧。

6.如权利要求1所述的滚压机床，其特征在于：所述头架设有导轨，并通过所述导轨安装在所述底座。

7.如权利要求1所述的滚压机床，其特征在于：所述滚压单元进一步具有压紧块；所述压紧块位于所述支撑滚压器下方，装设在所述支撑臂将所述支撑滚压器压紧在所述支撑臂前端。

8.如权利要求1所述的滚压机床，其特征在于：所述滚压单元的滚压器为两个，该两个滚压器之间形成一个夹角，分别抵压在所述支撑滚压器的两个卡持部和曲轴连杆轴颈圆角处；所述滚压器滚压方向与所述曲轴轴径的夹角小于35°。

9.如权利要求1所述的滚压机床，其特征在于：所述滚压单元的滚压器为一个，所述滚压器抵压在所述支撑滚压器的一侧卡持部和所述曲轴输出端轴轴颈处，所述滚压器的滚压方向与所述曲轴轴径的夹角小于35°。

10.如权利要求1所述的滚压机床，其特征在于：所述底座的底部设有调整垫铁。