CN103695895A - 一种用于活塞自动磷化的设备 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种用于活塞自动磷化的设备,包括一个主体框架,在所述的主体框架顶部设有两个能沿着主体框架来回移动的机械手,在主体框架的底部根据工艺流程设有若干磷化工艺槽组,所述的机械手与在各个磷化工艺槽组之间移动的旋转挂具配合；在主体框架的外侧设有压滤机、磷化槽XI；所述的磷化槽XI、压滤机与主体框架内的磷化槽Ⅷ连接成循环过滤机构,用于磷化液的过滤。主体采用框架式，结构简单，安装、调试方便，便于防护，工作环境安全、卫生。采用自动化生产，大大地提高了生产效率，减轻了工人劳动强度。采用磷化液的过滤机构，可实现磷化液的循环使用，降到使用成本。

Description

一种用于活塞自动磷化的设备

 

技术领域

本发明涉及一种用于活塞自动磷化的设备。

背景技术

随着发动机向低油耗、低噪音和低排放的不断发展，人们对发动机心脏性零件活塞的要求也越来越高。如何保证活塞质量，提高生产效率，是国内活塞生产厂家非常关注的课题。

目前，对于活塞自动磷化工艺的实施，国内尚无成熟的、专用于活塞的自动磷化的设备。大部分的活塞生产厂家，采用的还是手工磷化的模式，这种模式不仅工人的劳动强度大，而且由于磷化液具有毒性和腐蚀性，严重危害操作者的身体健康。一部分活塞厂家采用悬臂结构，活塞装在料框的挂钩上，利用气缸来提升和移动活塞料框，此种结构承载能力有限，限制了一次磷化的活塞数量，效率较低，同时活塞工作时处于静止状态，致使活塞内腔憋气，磷化效果不好。也有一部分活塞厂家在此基础上增加气吹水装置来实现液体的鼓动，由于液体容积较大，在槽内流动效果不是很好。同时在挂钩与活塞接触的地方，根本磷化不到，严重影响磷化的质量，导致活塞生锈。

还有一部分活塞厂家采用的活塞磷化设备，是在通用部件磷化设备基础上改进的，小车采用龙门结构且无防护，当人与移动小车近距离接触存在安全隐患，无磷化液过滤装置，长时间使用会严重影响活塞磷化质量。这种设备虽然配备旋转料框，但没有采用本发明所采用的专用旋转挂具，其活塞在料框内容易产生磕碰，同时活塞内腔会憋气，在活塞顶面和止口处也会产生磷化不到的盲点，致使活塞磷化质量得不到保证。

发明内容

本发明针对解决上述问题，提出了一种专用于活塞自动磷化的设备，该设备具有结构简单，使用方便，生产效率高，活塞磷化质量好等优点。

本发明采用如下技术方案：

一种用于活塞自动磷化的设备,包括一个主体框架,在所述的主体框架顶部设有两个能沿着主体框架来回移动的机械手, 在主体框架的底部根据工艺流程设有若干磷化工艺槽组,所述的机械手与在各个磷化工艺槽组之间移动的旋转挂具配合；在主体框架的外侧设有压滤机；所述的压滤机与磷化工艺槽组的磷化槽XI、磷化槽Ⅷ连接成循环过滤机构, 用于磷化液的过滤。

所述主体框架，它包括上部框架、下部框架和中间支柱，所述的中间支柱位于上部框架、下部框架的中间且与上部框架、下部框架连接，有利于主体框架的搬运，在上部框架顶部两侧水平方向安装有用于机械手滑动导向的滑轨及机械手水平移动的啮合齿条I；

在下部框架支架上固定有若干在同一条直线上的传动轴，各个传动轴通过轴承座支撑，且各个传动轴之间通过三个锥齿轮进行动力传动；第一根传动轴通过动力驱动装置驱动，在所述的传动轴上设有带动旋转挂具旋转的齿轮；当活塞处于磷化状态时，带动旋转挂具旋转；中间支柱把下部框架与上部框架连接为一整体。

所述的驱动装置包括减速电机，所述的减速电机通过链轮、链条驱动第一根传动轴旋转。

所述的每个传动轴的两端安装有在竖直方向上旋转的锥齿轮，且相邻的两根传动轴之间相邻的两个锥齿轮I均与位于水平方向的同一个锥齿轮II相啮合，且与锥齿轮II在同一转轴上设有一个与转笼箱体上的齿轮VI相啮合的齿轮VII。

在所述的下部框架支架上安装两排用于支撑旋转挂具的V型块。

所述机械手，它包括机械手支架、机械手臂和控水机构支架，所述的机械手支架底部固定四个支撑导向滚轮，两侧固定有两个防松调整滚轮；机械手支架上安装线轨滑块；在机械手臂的一侧安装有与线柜滑块配合的线轨，另一侧固定有齿条，减速电机通过齿轮I与齿条啮合，给机械手臂的竖直运动提供动力，机械手臂下端固定用于吊起旋转挂具的吊钩；控水机构支架上端与机械手支架相连，下端安装一轴承座，轴承座一端安装齿轮II，另一端安装链轮，链轮与减速电机输出轴上的链轮通过链条连接，当旋转挂具上升到顶部时齿轮III与齿轮II啮合，带动转笼箱体旋转，把活塞内腔的液体排出，同时避免把不同槽中的溶液混和在一起。

机械手支架由型材焊接而成。

所述的旋转挂具，它包括固定支架，在所述的固定支架内设有转笼箱体，所述的转笼箱体内设有专用工装，在固定支架的一侧设有传动装置。

所述的传动装置包括在竖直方向上 依次啮合的齿轮IV、 齿轮V和齿轮VI, 齿轮IV固定在转笼箱体的转轴I上，通过转轴I与转轴II将转笼箱体固定在固定支架上,齿轮VI与下部框架上安装的齿轮VII啮合，将动力传给转笼箱体，实现转笼箱体的旋转。

所述的转轴I与转轴II在同一直线上，且转轴I和转轴II均各自与一个轴套配合,共同将转笼箱体固定在固定支架上。

所述的转笼箱体上下对称的设有两排专用工装，每排专用工装包括有若干套专用工装。

所述的专用工装，它包括下托盘和上托盘，在下托盘的凸台表面上加工有小于活塞燃烧室形状的圆台，在圆台的中心加工有通孔,且在所述的凸台上铣有环形沟槽，在圆台的竖直方向加工有十字沟槽，将圆台和环形沟槽分成四块；将上托盘外形加工为三分之一圆台形状，并在圆台上加工有与活塞止口间隙配合的下托盘止口。活塞安装在上托盘与上托盘之间，同转笼箱体一同旋转，既保证活塞掉不下来，又能保证止口与燃烧室及顶面与磷化液的充分接触。

所述的两排专用工装的下托盘对称的安装在托盘支架上，上排专用工装的上托盘固定在转笼箱体的顶部，且与上排专用工装的下托盘对应；下排专用工装的上托盘固定在转笼箱体的底部，且与下排专用工装的下托盘对应。

托盘支架通过螺钉固定在转笼箱体上，将旋转笼分为上下两层，通过托盘垫板调整上下托盘与活塞的间隙，转轴I与转轴II用螺钉固定在转笼箱体上。

所述的磷化工艺槽组包括加热槽:超声波清洗槽Ⅰ、超声波清洗槽Ⅱ、磷化槽Ⅷ、热水洗槽Ⅹ、磷化槽XI与非加热槽: 漂洗槽Ⅲ、酸洗槽Ⅳ、漂洗槽Ⅴ、表调槽Ⅶ、漂洗槽Ⅸ。加热槽采用不锈钢材料，底部做成倾斜面，方便夹渣的排泄；槽体内壁上部焊接一小槽，外接溢流管,槽体上部固定一盖板，用于安装加热管。非加热槽采用PP材料，底部为斜面，利于夹渣的排泄；槽体内壁上部焊接一小槽；，外接溢流管。

所述的循环过滤机构包括通过管路连接在一起的耐腐离心泵、压滤机与磷化槽Ⅷ、磷化槽XI，它们构成循环通路，用于磷化液的过滤，可实现磷化液的循环使用，降低使用成本。

本发明的工艺流程为：

机械手1#：

（1）上料端(上料)，待挂具装满后；

（2）按下上料放行按钮；

（3）提升旋转挂具到位  齿轮到位啮合；

（4）转笼箱体旋转；      

（5）将旋转挂具放入超声波清洗槽Ⅱ中；         

（6）提取空工位Ⅵ的空挂具；      

  （7）返回上料端上料（重复（1）～（4）动作）；     

（8）将旋转挂具放入超声波清洗槽I中，空车回到上料端待命；

（9）提起超声波清洗槽Ⅱ中的旋转挂具； 

（10） 根据工艺时间依次放入 漂洗槽Ⅲ、酸洗槽Ⅳ、漂洗槽Ⅴ、表调槽Ⅶ后，空车离开；

（11）提取空工位Ⅵ中的空挂具返回上料端后，空车离开；

（15）提取超声波清洗槽I中挂具，根据工艺依次放入工艺槽中，重复放入漂洗槽Ⅲ、     酸洗槽Ⅳ、漂洗槽Ⅴ、表调槽Ⅶ ；

（16）  重复上述（1）～（15）动作。  

机械手2 #：

（1）提起表调槽Ⅶ中的旋转挂具，根据工艺依次放入磷化槽Ⅷ、漂洗槽Ⅸ、热水洗槽Ⅹ、 卸料端（卸料）、将空挂具放到空工位Ⅵ ；

（2）重复步骤（1）。

本发明的有益效果是：主体采用框架式，结构简单，安装、调试方便，便于防护，工作环境安全、卫生。采用自动化生产，大大地提高了生产效率，减轻了工人劳动强度。采用磷化液的过滤机构，可实现磷化液的循环使用，降到使用成本。采用专用的旋转挂具不仅解决了活塞内腔憋气问题，且使活塞充分与液体接触，使磷化效果达到最佳。 

本发明采用工作方式为双工位，两个机械手可同时工作，互不影响，生产效率高，操作方便。

附图说明

图1为本发明的整体装配轴测图；

图2为本发明的整体装配俯视图；

图3为本发明的主框架轴测图；

图4为本发明的主框架俯视图；

图5为本发明的机械手装配轴测图；

图6为本发明的机械手装配主视图；

图7为本发明的旋转挂具装配轴测图；

图8为本发明的旋转挂具固定支架装配图；

图9为本发明的旋转挂具转笼箱体装配图；

图10为本发明的活塞专用工装装配图；

图11为本发明的下托盘轴测图；

图12为本发明的下托盘剖视图；

图13为本发明的上托盘轴测图；

图14为本发明的加热槽轴测图；

图15为本发明的加热槽剖视图；

图16为本发明的非加热槽轴测图

图17为本发明的非加热槽剖视图；

图18为本发明的过滤循环轴测图。

图中：hs活塞，1下部框架，2中间支柱，3上部框架，4滑轨，5齿条I，6齿轮VII，7齿轮Ⅷ，8减速电机I，9减速电机II，10锥齿轮，11链轮I，12链轮II，13链条I，14 V型块，15轴承座I，16轴承座II,17轴承座III，18传动轴，19机械手支架，20机械手臂，21齿条II，22线轨，23减速电机III，24齿轮I，25伺服电机I, 26伺服电机II，27滑块，28齿轮Ⅸ，29滚轮，30吊钩，31控水机构支架，32防松调整滚轮,33链轮III, 34链轮IV，35链条II，36轴承座IV，37齿轮II，38固定支架，39齿轮轴I,40齿轮轴II，41轴套I，42轴套II，43转笼箱体，44转轴I，45下托盘，46上托盘，47耐腐离心泵,48压滤机，49转轴II,50齿轮IV， 51齿轮V，52齿轮VI，53齿轮III，54加热管，55盖板，56浮球。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1、图2  为本发明整体装配图，它包括主体框架一、机械手二、旋转挂具三、磷化工艺槽（超声波清洗槽Ⅰ、超声波清洗槽Ⅱ、漂洗槽Ⅲ、酸洗槽Ⅳ、漂洗槽Ⅴ、表调槽Ⅶ、磷化槽Ⅷ、漂洗槽Ⅸ、热水洗槽Ⅹ、磷化槽XI）及压滤机48。主体框架一顶面安装有两根滑轨4，机械手二的滚轮29固定在滑轨4上，机械手二带动旋转挂具三按照磷化工艺，在各槽中停留一定时间后，自动移到下一槽。当旋转挂具三落在槽中时，通过齿轮III53与齿轮Ⅶ6啮合，带动转笼箱体43旋转，使活塞与液体充分接触。当机械手二将旋转挂具三提起使齿轮III53与齿轮II37啮合时，转笼箱体43开始旋转，将活塞内腔的溶液甩出。压滤机48与磷化工艺槽XI放置在主体框架一外侧，用管路将磷化工艺槽Ⅷ、压滤机48与磷化工艺槽XI连接成循环过滤机构，用于磷化液的过滤，实现了磷化液的循环使用，降到使用成本。

图3、图4  为本发明的主体框架装配图，它包括上部框架3、下部框架1和中间支柱2三部分，有利于主体框架的搬运。在上部框架3顶面两侧安装滑轨4，中间安装有齿条I5，有伺服电机II 26驱动的齿轮Ⅸ28与齿条I5啮合，带动机械手二水平移动。下部框架1上面固定两排V型块14，用于支撑旋转挂具三。传动轴18分别固定在两个轴承座II 16上，保证所有传动轴18的轴线同轴度，传动轴18两端安装锥齿轮10。轴承座III 17一侧安装齿轮Ⅶ6，另一侧安装锥齿轮10，轴承座I 15一侧安装锥齿轮10，另一侧安装链轮II12，轴向与径向锥齿轮10相互啮合。链轮II12与安装在减速电机II 9输出轴上的链轮I11用链条I13连接，实现一个减速电机II 9带动所有传动轴18以相同的速度旋转。当旋转挂具三落在V型块14上时，齿轮III53与齿轮VII6啮合，带动转笼箱体43旋转。减速电机I8和齿轮Ⅷ7安装在下部框架1两头，用于活塞装卸时，第一层与第二层的转换。中间支柱2将上部框架3与下部框架1连接成一个整体。

图5、图6  为本发明的机械手总装图，它包括机械手支架19、机械手臂20和控水机构支架31。机械手支架19由型材焊接而成，底部固定四个支撑导向滚轮29，两侧固定有两个防松调整滚轮32。机械手支架19上安装线轨滑块27，线轨22固定在机械手臂20一侧，另一侧固定有齿条II21，伺服电机I 25通过齿轮I24与齿条II21啮合，给机械手臂20上下运动提供动力，机械手臂20下端固定吊钩30，用于吊起旋转挂具三。控水机构支架31下端安装一轴承座IV 36，轴承座IV36一侧安装齿轮II 37，另一侧安装链轮IV34，链轮IV34与减速电机III 23输出轴上的链轮III33通过链条II35连接，当旋转挂具三上升到顶部时齿轮III53与齿轮II37啮合，带动转笼箱体43旋转，把活塞内腔的液体排出，同时避免把不同槽中的溶液混和在一起。

图7、图8、图9  为本发明的旋转挂具，它包括固定支架38、转笼箱体43、齿轮Ⅳ50、齿轮Ⅴ51、齿轮Ⅵ52、齿轮III53及专用工装。其结构为齿轮III53与齿轮VI52安装在齿轮轴II40的两端，齿轮V51安装在齿轮轴I 39上，齿轮IV50安装在转轴II49上，保证齿轮IV50与齿轮Ⅴ51、齿轮VI52正常啮合。转笼箱体43两端通过转轴II49与转轴I44分别与轴套I41、轴套II42的配合，将其固定在固定支架38上。外界动力通过齿轮IV50、 齿轮V51、齿轮VI52、齿轮III53啮合将动力传给转笼箱体43，实现转笼箱体43的旋转。

图10  为本发明的专用工装装配图，它包括下托盘45和上托盘46。活塞hs安装在下托盘45与上托盘46之间；

图11、图12  为本发明的下托盘45视图，其特点是在下托盘45的凸台c表面上加工出小于活塞燃烧室形状的圆台e，在圆台e的中心加工出通孔t,在其凸台c上铣出环形沟槽d，在圆台e的竖直方向加工出十字沟槽f，将圆台e和环形沟槽d分成四块； 

图13  为本发明的上托盘46，其特点是将上托盘46外形加工为三分之一圆台形状，并在圆台上加工出与活塞止口k间隙配合的托盘止口X。

其上述专用工装可保证：活塞hs安装在下托盘45与上托盘46之间时，在高度和水平方向均留有一定间隙，使活塞hs在旋转过程中，由于重力作用使得活塞止口k和顶面h在下托盘45与上托盘46之间交替接触，不仅能将活塞内腔空气顺利排出，而且能保证活塞磷化时各表面都能接触到磷化液，没有死角。这种结构可以使磷化液自由的进出燃烧室，同时保证旋转箱体23旋转时活塞hs不脱落。

图14、图15  为本发明的加热槽（超声波清洗槽Ⅰ、超声波清洗槽Ⅱ、磷化槽Ⅷ、热水洗槽Ⅹ）视图，采用不锈钢焊接，槽底部做成双层，里面一层由三平面组焊，M面、N面由两侧向中间倾斜，P面由后向前倾斜，这种结构利于排渣，槽体内侧焊接一溢流槽J，图中管①用于溢流，管②用于加水，管③用于排泄，管④与耐腐离心泵47输入口连接。将加热管54固定在盖板55上，使其拆卸方便，浮球56用于显示槽中溶液的深度，通过光电开关，可以实现液位低时自动上水,液位高时自动关闭。

图16、图17  为本发明的非加热槽(漂洗槽Ⅲ、酸洗槽Ⅳ、漂洗槽Ⅴ、表调槽Ⅶ、漂洗槽Ⅸ)视图，由PP材料焊接，图中管⑤用于溢流，管⑥用于加水，管(⑦)用于排泄。槽底部做成双层，里面一层为两个平面(Z、Y)由两侧向中间倾斜焊接，槽体内侧焊接一溢流槽J。

    图18  为本发明的磷化液过滤循环机构，磷化槽Ⅷ与耐腐离心泵47输入口连接，耐腐离心泵47将磷化液从磷化槽Ⅷ抽入压滤机48，压滤机48将过滤完的磷化液排入磷化槽XI中。耐腐离心泵47、压滤机48与磷化槽Ⅷ、磷化槽XI通过管路连接在一起，构成循环通路，用于磷化液的过滤，可实现磷化液的循环使用，降到使用成本。

Claims (10)

1.一种用于活塞自动磷化的设备,其特征在于：包括一个主体框架,在所述的主体框架顶部设有两个能沿着主体框架来回移动的机械手, 在主体框架的底部根据工艺流程设有若干磷化工艺槽组,所述的机械手与在各个磷化工艺槽组之间移动的旋转挂具配合；在主体框架的外侧设有压滤机；所述的压滤机与磷化工艺槽组的磷化槽XI、磷化槽Ⅷ连接成循环过滤机构, 用于磷化液的过滤。

2.如权利要求1所述的活塞自动磷化的设备,其特征在于：所述主体框架，它包括上部框架、下部框架和中间支柱，所述的中间支柱位于上部框架、下部框架的中间且与上部框架、下部框架连接，有利于主体框架的搬运，在上部框架顶部两侧水平方向安装有用于机械手滑动导向的滑轨及机械手水平移动的啮合齿条。

3. 如权利要求1所述的活塞自动磷化的设备,其特征在于：在下部框架支架上固定有若干在同一条直线上的传动轴，各个传动轴通过轴承座支撑，且各个传动轴之间通过三个锥齿轮进行动力传动；第一根传动轴通过动力驱动装置驱动，在所述的传动轴上设有带动旋转挂具旋转的齿轮；当活塞处于磷化状态时，带动旋转挂具旋转；中间支柱把下部框架与上部框架连接为一整体；

所述的驱动装置包括减速电机，所述的减速电机通过链轮、链条驱动第一根传动轴旋转；

所述的每个传动轴的两端安装有在竖直方向上旋转的锥齿轮，且相邻的两根传动轴之间相邻的两个锥齿轮I均与位于水平方向的同一个锥齿轮II相啮合，且与锥齿轮II在同一转轴上设有一个与转笼箱体上的齿轮VI相啮合的齿轮VII。

4.如权利要求1所述的活塞自动磷化的设备,其特征在于：在所述的下部框架支架上安装两排用于支撑旋转挂具的V型块。

5.如权利要求1所述的活塞自动磷化的设备,其特征在于：所述机械手，它包括机械手支架、机械手臂和控水机构支架，所述的机械手支架，底部固定四个支撑导向滚轮，两侧固定有两个防松调整滚轮；机械手支架上安装线轨滑块；在机械手臂的一侧安装有线轨，另一侧固定有齿条，减速电机通过齿轮I与齿条啮合，给机械手臂的竖直运动提供动力，机械手臂下端固定用于吊起旋转挂具的吊钩；控水机构支架上端与机械手支架相连，下端安装一轴承座，轴承座一端安装齿轮II，另一端安装链轮，链轮与减速电机输出轴上的链轮通过链条连接，当旋转挂具上升到顶部时齿轮III与齿轮II啮合，带动转笼箱体旋转，把活塞内腔的液体排出，同时避免把不同槽中的溶液混和在一起；

机械手支架由型材焊接而成。

6.如权利要求1所述的活塞自动磷化的设备,其特征在于：所述的旋转挂具，它包括固定支架，在所述的固定支架内设有转笼箱体，所述的转笼箱体内设有专用工装，在固定支架的一侧设有传动装置。

7.如权利要求1所述的活塞自动磷化的设备,其特征在于：所述的传动装置包括在竖直方向上  依次啮合的齿轮IV、 齿轮V和齿轮VI, 齿轮IV固定在转笼箱体的转轴I上，通过转轴I与转轴II将转笼箱体固定在固定支架上,齿轮VI与下部框架上安装的齿轮VII啮合，将动力传给转笼箱体，实现转笼箱体的旋转。

8.如权利要求7所述的活塞自动磷化的设备,其特征在于：所述的专用工装，它包括下托盘和上托盘，在下托盘的凸台表面上加工有小于活塞燃烧室形状的圆台，在圆台的中心加工有通孔,且在所述的凸台上铣有环形沟槽，在圆台的竖直方向加工有十字沟槽，将圆台和环形沟槽分成四块；将上托盘外形加工为三分之一圆台形状，并在圆台上加工有与活塞止口间隙配合的下托盘止口；活塞安装在上托盘与上托盘之间，同转笼箱体一同旋转，既保证活塞掉不下来，又能保证止口与燃烧室及顶面与磷化液的充分接触。

9.如权利要求1所述的活塞自动磷化的设备,其特征在于：所述的磷化工艺槽组包括加热槽:超声波清洗槽Ⅰ、超声波清洗槽Ⅱ、磷化槽Ⅷ、热水洗槽Ⅹ、磷化槽XI与非加热槽: 漂洗槽Ⅲ、酸洗槽Ⅳ、漂洗槽Ⅴ、表调槽Ⅶ、漂洗槽Ⅸ；加热槽采用不锈钢材料，底部做成倾斜面，方便夹渣的排泄；槽体内壁上部焊接一小槽，外接溢流管,槽体上部固定一盖板，用于安装加热管；非加热槽采用PP材料，底部为斜面，利于夹渣的排泄；槽体内壁上部焊接一小槽；外接溢流管。

10.如权利要求1所述的活塞自动磷化的设备,其特征在于：所述的循环过滤机构包括通过管路连接在一起的耐腐离心泵、压滤机、磷化槽Ⅷ与磷化槽XI，所述的耐腐离心泵、压滤机、磷化槽Ⅷ与磷化槽XI构成循环通路。

Images