CN103522061A - 一种裂断、定扭矩拧螺栓一体化机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种裂断、拧螺栓一体化机床，具体来说涉及一种用于连杆加工的设备。现有连杆裂断加工中，裂断和拧螺栓这两个工序分别在两台机床上进行，本发明根据其加工特点设计了裂断、拧螺栓一体机，在两台机床之间设计有可开合的空心顶销，既起到抵住连杆肩位进行裂断的作用，又起到输送螺栓进入连杆肩位孔的作用，从而可以将两个工序合并在一个工位进行加工，连杆裂断后直接进行定扭矩拧螺栓操作，这样降低了机床成本，减轻了工人劳动强度，减小了机床占地面积，提高了生产效率。

Description

一种裂断、定扭矩拧螺栓一体化机床
1、技术领域
本发明涉及一种连杆加工机床，具体说是一种用于连杆加工的裂断和定扭矩拧螺栓一体化机床。
2、背景技术
裂断(或称之为裂解、涨断)加工是发动机连杆制造的一种新工艺，是连杆加工的一项重大技术创新，它在大幅简化制造过程，降低制造费用的同时，还使连杆杆体和杆盖之间的定位精度提高，连杆本身的承载能力增强。其中裂断和定扭矩拧螺栓是连杆裂断加工中的二道关键工序。
自美国1986年首先申请连杆裂断技术专利以来，围绕裂断技术世界各国相继提出了多种断裂机床专利。如美国通用汽车公司的US4768694，美国福特汽车公司的US5105538A，美国MTS公司的US4754906，德国ALFLING公司的US5169046，日本专利特开平11-245122，P2005-7561A，美国专利US2002/0104864A，US2006/0175371A1，中国实用新型专利01271935.8，中国发明专利201010525932.X。对于连杆的定扭矩拧螺栓机床国内也提出了相应的专利200710055510.9，200810124010.0。但上述专利所述设备仅能实现一个功能，断裂或者定扭矩拧螺栓，也就是说裂断和定扭矩拧螺栓工序必须在两台机床上分别进行。其缺点是工序分散、效率低、设备占地面积大，成本高。
3、发明内容
本发明的目的在于克服现有的技术不足，提出一种裂断、定扭矩拧螺栓一体化机床，将连杆裂断和定扭矩拧螺栓两个工序合并在一个工位进行，从而提高加工效率，减少设备占用面积，降低设备成本，减轻工人劳动强度。
本发明的技术方案是：将定扭矩拧螺栓机床布置在裂断机床靠近连杆大头孔的这一端，并在拧螺栓机床和裂断机床之间设计有安装块，其上安装两个空心顶销，既起到顶住连杆肩位，进行裂断加工的作用，又起到输送螺栓，引导其进入连杆肩位螺栓孔的作用，这是本发明的技术关键。每个空心顶销均沿轴线剖分为两个半圆销，两个半圆销可以分离或者合拢。顶销前端抵住连杆肩位，后端安装在固定块上。顶销内孔前端直径小，后端直径大。螺栓进入顶销孔后，拧紧轴上的套筒推动螺栓前进，由顶销前端较小直径的孔引导进入连杆肩位孔中。顶销前端孔径的最佳尺寸是：大于螺栓螺纹部分直径，螺栓能顺利通过；小于连杆肩位孔直径，螺栓能准确地进入连杆肩位孔中。实际生产中，如果顶销前端孔径大于连杆肩位孔不排除螺栓也能被引导进入连杆肩位孔中，但可靠性要差。项销后端的孔直径大于拧紧轴套筒直径，套筒可以伸进顶销孔中，推动螺栓向前进入连杆肩位孔。由于螺栓头和套筒直径都大于顶销孔前端直径，因此套筒推动一段距离后，将撑开顶销的两个半圆销，将螺栓头推出并以预定扭矩拧紧。套筒随拧紧轴回退后，顶销在弹簧或者气缸等施力机构的作用下复位。实际上，每个顶销只用其中的一个半圆销也能实现上述功能。
采用本设计方案，连杆裂断完成后，仍保持在裂断机床上，进行定扭矩上螺栓工序。
空心顶销既可以是铰接张口型，也可以是平移开合型。裂断机床的设计可以是连杆在床身上定好位后不动，开合顶销随安装块前进抵住连杆肩位；也可以是开合顶销不动，连杆随工作台移动以肩位抵住开合顶销。
本发明将发动机连杆裂断加工中的裂断、拧螺栓合并在一个工位操作，不仅省去了重复制造一套定位、装夹、震动、吹渣的复杂装置，减小占地面积，同时也省去了裂断和拧紧两个工序间零件的输送，提高了生产效率，也降低了工人劳动强度。
4、附图说明
图1为裂断、拧螺栓一体机主视图。
图2为裂断、拧螺栓一体机俯视图。
图3为裂断、拧螺栓一体机三维图。
图4为裂断、拧螺栓一体机支撑板部件图。
图5为顶销部分局部放大图。
图6为铰接张口型结构顶销闭合时示意图，螺栓螺纹部分伸出。
图7为铰接张口型结构顶销张开时示意图，螺栓头被允许推出。
图8为上下开合型结构顶销闭合时示意图，螺栓螺纹部分伸出。
图9为上下开合型结构顶销张开时示意图，螺栓头被允许推出。
图10，图11为半圆顶销结构。
图12为连杆肩位及其上的肩位孔
5、具体实施方式
具体实施例见附图。这里拧螺栓机床与裂断机床纵向紧邻布置，拧紧轴运动方向与连杆滑台运动方向一致。实际制造中两机床可以共用一个床身。定义两机床的排列方向为纵向，则在水平面内垂直纵向的方向为横向。
拧紧机床床身1之上为拧螺栓机床工作台2，工作台2上布置有纵向导轨垫块3，纵向导轨安装在垫块3上，纵向导轨滑块4上安装有纵向导轨运动垫板5，纵向导轨运动垫板5上安装有横向导轨6，横向导轨滑块7之上的横向导轨运动垫板8上安装有拧紧轴支架9，拧紧轴10安装在拧紧轴支架9上。裂断机床支撑板11之上安装有顶销驱动油缸12，13为驱动油缸12的活塞杆。胀套安装板14固定在裂断机床台板11上，导向块15固定在胀套安装板14上，用于顶销安装块16的运动导向。顶销弹簧17安装在顶销尾部，使顶销保持闭合，销轴18为顶销19的转动轴。连杆大头孔套在两个半圆胀套：杆盖胀套20、杆体胀套22组成的完整圆销上，斜楔21插在胀套20、22之间凹入部分，可由裂断油缸34驱动上下运动，其两个面分别与20、22凹入部分的面贴合。小头销23固定在横向托板24上，横向托板24安装在纵向托板25上，并可横向调整位置。纵向托板25固定在纵向滑台26上。油缸活塞连接块27固定在纵向滑台26上，纵向滑台26可沿台板28纵向滑动，在28下面水平布置有一个消除间隙用的油缸(未画出)，其活塞杆通过连接块27与纵向滑台26连接，可以驱动纵向滑台26运动消除连杆大头孔与胀套20、22之间的间隙。裂断油缸活塞杆29与斜楔21固定连接。垫块30固定在裂断机床工作台31上，支撑板32通过焊接在其上的凸耳44、台板28架在垫块30上。油缸安装板33水平固定联结在支撑板32底部，裂断油缸34安装在33下部。35为裂断机床床身。拧紧机床纵向导轨36安装在工作台面3之上，驱动拧紧轴前进后退的主气缸37也安装在拧紧机床工作台面3上。连杆38大、小头孔分别套在杆盖胀套20、杆体胀套22合成的大圆销及小头销23上。杆盖振动块39由振动气缸带动高频振动，以使裂断后杆盖、杆体断裂面之间碰撞去除残渣。杆盖胀套安装板40固定在裂断机床支撑块11上，杆盖振动气缸41固定在两顶销之间、安装板40之上。拧紧机床上螺旋轴安装座42安装在垫板8上，左右螺纹螺旋轴43安装在轴承座42上，螺旋轴43用于调整两个拧紧轴中心距，以适应不同规格连杆的加工需要。
上述实施例中空心顶销19是铰接张口型，见图6，图7，实际制造中也可以采用平移开合型，见图8，图9，还可以仅用半个圆顶销，见图10，图11。上述实施例中油缸12驱动顶销安装块16，从而带动顶销19前后移动，实际制造中也可以是安装块16固定不动，油缸12驱动胀套安装板14前后移动，带动连杆38靠近或远离顶销19。
机床具体实施过程如下：
1)原始状态。油缸12拉动安装块16带动顶销19后退，斜楔21在裂断油缸34的作用下上升。杆盖胀套20固定不动，杆体胀套22在油缸作用下随纵向滑台26移动贴紧杆盖胀套20形成一个完整圆销，将连杆大头孔套入该圆销，小头孔套入小头销23中，完成工件定位。
2)裂断动作。油缸12前进，驱动顶销19抵住连杆肩位(45)。裂断油缸34带动斜楔21快速下拉，其斜面将杆体胀套22推离杆盖胀套20，将连杆裂断。
3)裂断复位。裂断油缸34带动斜楔21上升，支撑板28下部油缸将纵向滑台26向左拖动复位，胀套20，22重新贴合，连杆复位至原始安装位置，顶销19后退。
4)振动去渣。气缸41通过振动块39拨动裂断的杆盖快速振动，杆盖和杆体的断裂面不断撞击，将其上的残渣震落。
5)拧紧螺栓。螺栓预先从顶销安装块16的上部放入其内部孔中，拧紧轴10在气缸37的驱动下移动，前端套筒伸进顶销安装块16水平孔中，推动预先放入的螺栓进入连杆肩位孔(46)，并推开顶销，最终用螺栓将连杆盖和连杆体拧紧。
5)拧紧复位。拧紧轴退回，空心顶销在弹簧力或者气缸等施力装置的作用下复位，取下连杆。

Claims (8)

1.一种连杆裂断、定扭矩拧螺栓一体化机床，包括裂断和拧紧两大部分，其特征在于：拧紧部分和裂断两部分纵向紧邻布置，拧紧轴(10)对准定位于裂断机床上的连杆(38)的肩位，在拧紧和裂断二部分之间设计有顶销固定块(16)，两个空心顶销(19)后端安装在固定块(16)上，顶销(19)前端与连杆(38)肩位在驱动装置作用下能接近或分离。
2.如权利要求1所述的裂断、拧紧一体化机床，其特征在于：顶销(19)是一个半圆销，中间沿轴线挖出一半圆孔，该半圆孔与连杆(38)肩位孔对齐。
3.如权利要求1所述的裂断、拧紧一体化机床，其特征在于：顶销(19)由沿轴线方向剖分的两个半销组成，两个半销沿轴向均挖有一半圆孔，两个半销均可绕各自的销轴旋转，闭合后形成一完整空心圆顶销。
4.如权利要求1所述的裂断、拧紧一体化机床，其特征在于：顶销(19)由沿轴线方向剖分的两个半销组成，两个半销沿轴向均挖有一半圆孔，两个半销可平行移动，两个半销接近合拢后形成一完整的空心圆顶销。
5.如权利要求1所述的裂断、拧紧一体化机床，其特征在于：顶销(19)中心孔前端孔径大于螺栓螺纹部分直径，但不大于连杆(38)肩位孔直径，该出口正对连杆(38)肩位孔，顶销(19)孔后部直径大于拧紧轴前端卡住螺栓头的套筒直径，而且顶销(19)两个半销打开后，其前端出口处尺寸大于套筒直径。
6.如权利要求1所述的裂断、拧紧一体化机床，其特征在于：顶销固定块(16)内部有一贯通的水平孔，一端让拧紧轴(10)及其上套筒进入，另一端通向顶销(19)的孔。
7.如权利要求7所述的固定块(16)，其特征在于：固定块(16)上部有一孔，与其内部水平孔相通，螺栓由此孔进入固定块(16)内部的水平孔中。
8.如权利要求1所述的裂断、拧紧一体化机床，其特征在于：拧紧部分和裂断部分可以布置在同一个机床床身上。
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