CN103737245B - 轴类零件热套过程中的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴类零件热套过程中的冷却装置，属于轴类零件装配领域。此冷却装置包括左右两个夹持手臂和驱动两个夹持手臂开合的驱动机构，两个夹持手臂设有夹持段，夹持段形状与轴类零件外形适配，夹持手臂内设冷却水通道。本发明提供的冷却装置，结构简单，精度高、成本低，能耗少，可以对轴类零件在热套装配过程中的装配轴进行原位快速冷却，避免装配轴在冷却过程中多次移动和装夹而产生的重复定位误差，提高了装配精度，缩短了生产节拍，提高生产效率。

Description

轴类零件热套过程中的冷却装置

技术领域

本发明属于轴类零件装配领域，具体涉及一种轴类零件热套过程中的冷却装置。

背景技术

轴类零件是五金配件中经常遇到的典型零件之一，它主要用来支承传动零部件、传递扭矩和承受载荷。轴类零件（如凸轮轴、齿轮轴、驱动轴等）的装配件（如凸轮、齿轮、驱动头等）是一种孔类零件，孔类零件与轴进行过盈装配的方法一般是直接压装法和热套法。

采用直接压装法装配时，将轴的一端与孔类零件的内腔端口相对，然后采用压力设备从轴另一端顺装配方向施加压力，强行使轴被压入孔类零件的内腔中完成装配。采用这种装配方式，存在爬行现象，即轴插入孔类零件内腔的过程中存在时停时走或时慢时快的运动现象。这样，使得零件在长度方向的装配尺寸精度得不到有效控制和保证，常常出现长度方向尺寸装配过度的现象；直接压装时，由于存在过盈容易产生毛刺，并且毛刺很难去除，为整机的清洁度造成很大隐患，同时会产生极大的装配应力并且无法消除；此外，对过盈量大( 达到0.1毫米左右)的轴类零件，直接压装法无法实现孔类零件与轴的过盈装配。

所以，对于精度要求高、载荷大的机械轴类零件，常常采用热套法进行过盈装配，具有省时省力，延长装配件寿命的效果。热套工艺的原理是：在正常温度下，孔类零件的内孔直径尺寸必须小于与它进行装配的轴的外径尺寸，装配时，轴保持常温，将孔类零件经过加热，温度达到400℃左右时，孔类零件的内孔因热膨胀而变大，内孔直径尺寸超过了处于常温状态下的轴的外径尺寸，此时装配的孔类零件与轴之间就产生了装配间隙，可以完成装配过程，待孔类零件冷却至常温后，通过过盈配合将两者结合在一起。轴类零件热套法进行装配，使原有的过盈配合变为间隙配合，提高了装配的节拍和装配的质量，消除了压装过盈配合装配产生毛刺的隐患，减少了装配应力，改善了整机的装配质量。

然而，当同一个轴上需要装配至少两组以上孔类零件时，采用热套法常常会出现以下问题：当第一组孔类零件经过加热装配到轴上后，孔类零件的热量迅速传导到轴上，使轴的温度瞬间升高并产生了热膨胀，这就抵消了该工艺因加热孔类零件而产生的装配间隙，造成后续孔类零件装配过程的卡滞，无法顺利完成装配过程。

为了解决上述问题，通常采用的方法是将待继续装配的轴用干冰或液氮进行快速冷却。如果采用此冷却方法，将干冰或液氮作为冷源的冷却设备费用昂贵，并且将轴在冷源与装配位置之间移动的过程中会造成相当长的生产空隙，降低了生产效率，提高了生产成本，同时在将轴从装配工位取下冷却后又重新装到装配工位，中间过程多次的上下轴类工件，难于保证每次装夹定位基准的一致性，影响装配精度，这与现代化工业的高精度、高效率、高收益是不相适应的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种轴类零件热套过程中的冷却装置，可以高效、高精度、低耗地完成多组孔类零件在同一轴上的装配。本发明采用如下技术方案：

一种轴类零件热套过程中的冷却装置，其特征在于，所述的冷却装置包括左右两个夹持手臂和驱动两个夹持手臂开合的驱动机构；所述两个夹持手臂设有夹持段，夹持段形状与轴类零件外形适配；所述夹持手臂内设冷却水通道。

优选地，所述夹持手臂上开设有与冷却水通道联通的进水口和排水口。

优选地，所述的两个夹持手臂通过驱动机构相互连接，所述的驱动机构为夹紧气缸。

优选地，所述夹持段为导热材质。

优选地，所述冷却水通道在夹持手臂的夹持段处设置有密集冷却水道。

优选地，所述冷却装置上设置轴向伺服电机。

本发明的有益效果如下：

1. 本发明提供的冷却装置，包括左右两个夹持手臂和驱动两个夹持手臂开合的驱动机构，这种开合抱轴的设置，可以根据待冷却的装配轴的位置，使冷却装置在装配轴的轴向位置上任意调整，实现装配轴的原位冷却，无需移动轴类零件，减少生产间隙，避免了轴类零件重复定位的精度问题，提高生产效率；同时还能满足不同直径的装配轴的冷却要求，冷却位置精确。

2. 本发明提供的冷却装置，在两个夹持手臂上设有夹持段，夹持段形状与轴类零件外形适配，即在两个夹持手臂的内侧设置相互配合的夹持段，可以根据轴类零件中装配轴的外径形状设置夹持段的形状（如果装配轴的外径为圆形，夹持段可设置为半径大于轴外径的弧形，为了使其装配轴能完全被夹持段抱合，可将夹持段的形状进一步设置为半径略大于轴外径的半圆形，当两个夹持手臂闭合时，则两个夹持段配合形成一个刚好够装配轴通过的圆形的通孔），如此这样，就可以很好地与装配轴的外径贴合，更有利于夹持机构内部的冷却水将轴进行快速冷却，使冷却效果到达最佳。

3. 本发明提供的冷却装置，作为优选，将两个夹持手臂通过夹紧气缸相互连接，可以通过气缸的运动从而带动两个夹持手臂的开合，可以对不同直径的装配轴进行抱轴冷却；作为优选，冷却装置上设置轴向伺服电机，通过轴向伺服电机带动冷却装置，可实现冷却装置在装配轴的轴向位置上任意移动。

4. 本发明提供的冷却装置，夹持手臂上的夹持段为导热材质（如紫铜、软紫铜、黄铜、银、铝等），夹持段的导热材质不仅导热效果好，更利于装配轴达到快速冷却的效果，并且延展效果好，更利于夹持段与装配轴的贴合，从而实现夹持机构内部的冷却水将轴进行快速冷却。

5. 本发明提供的冷却装置，冷却水通道在夹持手臂的夹持段处设置有密集冷却水道，即在夹持手臂的夹持段处的冷却水道是很密集的，可以使更多的冷却水汇集到夹持段，并且形成自动的进、排水回路，可以使冷却水更有效地对夹持段进行冷却，进而实现对与夹持段紧密贴合的装配轴进行快速冷却。

6. 本发明提供的冷却装置，结构简单，精度高、成本低，能耗少，可以对轴类零件热套装配过程中的装配轴进行连续的快速冷却。

附图说明

图1是本发明的俯视结构示意图，其中1表示夹持手臂；2表示驱动机构；3表示装配轴；4表示夹持段；5表示进水口；6表示排水口。

图2是夹持手臂冷却水通道示意图a，其中5表示进水口；6表示排水口，7表示密集冷却水道。

图3是夹持手臂冷却水通道示意图b，其中5表示进水口；6表示排水口，7表示密集冷却水道。

图4是夹持手臂冷却水通道示意图c，其中5表示进水口；6表示排水口，7表示密集冷却水道。

图5是夹持手臂冷却水通道示意图d，其中5表示进水口；6表示排水口，7表示密集冷却水道。

具体实施方式

以下为本发明的较佳实施方式而己，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

以下是对本发明的进一步说明：

一种轴类零件热套过程中的冷却装置，参照图1，包括左右两个夹持手臂1和驱动两个夹持手臂开合的驱动机构2，驱动机构可以优选为夹紧气缸，通过夹紧气缸将两个夹持手臂连接起来，利用夹紧气缸的运动来控制两个夹持手臂的开合，可以对不同直径的装配轴进行抱轴冷却；作为优选，冷却装置上设置轴向伺服电机（图1中未标示出来），通过轴向伺服电机带动冷却装置，可实现冷却装置在装配轴的轴向位置上任意移动。

所述的两个夹持手臂都设有夹持段，夹持段形状与轴类零件的外形适配，图1所示的是在两个夹持手臂打开时的俯视结构示意图，图1中所示的装配轴3的外形为圆形，则夹持段4为半圆形，当气缸驱动夹持手臂闭合时，两个夹持段相互闭合形成一个圆形的通孔，此通孔正好可以让装配轴3通过；在实际运用过程中，可以通过装配轴外形的情况来确定夹持段的形状，如果装配轴的外形为锯齿形，则夹持段的外形也设置为与之匹配的锯齿形。

所述夹持手臂上开设有与冷却水通道联通的进水口5和排水口6，外界的冷却水通过进水口进入到夹持手臂内的冷却水通道，冷却水在夹持段处经过热交换后温度上升，成为热水，则通过排水口从夹持手臂中排出。

作为优选，夹持段为夹持段材料为快速导热材质（如紫铜、软紫铜、黄铜、银、铝等）。首选紫铜材质，还可以进一步优选为软紫铜，紫铜的导热效果好，延展性好，更有利于夹持段与装配轴的紧密贴合，从而实现夹持机构内部的冷却水将轴进行快速冷却。

作为优选，冷却水通道在夹持手臂的夹持段处设置有密集冷却水道，所谓的密集是指在夹持手臂的夹持段处的冷却水道是很密集的，可以使更多的冷却水汇集到夹持段，并且形成自动的进、排水回路，可以使冷却水更有效地对夹持段进行冷却，进而实现对与夹持段紧密贴合的装配轴进行快速冷却，为使夹持段处设置密集冷却水道，有如下具体的实施方式：

如图2所示，此为夹持手臂冷却水通道示意图a，从进水口5进来的冷却水，进入与夹持段形状相配合的密集冷却水道7（从俯视图看，如果夹持段是半圆形的，则密集冷却水道7则是一个半径大于夹持段半径的半圆环形），在这里，可以汇集更多的冷却水与夹持段进行热交换，达到将装配轴进行快速冷却的目的；如图3所示，此为夹持手臂冷却水通道示意图b，从进水口5进来的冷却水，进入夹持段的密集冷却水道7，此处的密集冷却水道7为与装配轴轴向方向垂直的蛇形冷却水道，为实现更好的效果，此蛇形冷却水道与夹持段的形状相匹配（从俯视图看，如果夹持段是半圆形的，则密集冷却水道7则是一个半径大于夹持段半径的半圆环形），如此设置，可以使密集冷却水道7距离装配轴更近，并且汇集较多的冷却水对装配轴进行冷却；如图4所示，此为夹持手臂冷却水通道示意图c，从进水口5进来的冷却水，进入夹持段的密集冷却水道7，此处的密集冷却水道7为与装配轴轴向方向平行的蛇形冷却水道，可以根据实际情况，对蛇形冷却水道的孔径进行调整，如此设置，也可以达到汇集更多的冷却水与夹持段进行热交换、将装配轴进行快速冷却的目的。如图5所示，此为夹持手臂冷却水通道示意图d，从进水口5进来的冷却水，进入密集冷却水道7中，所述的密集冷却水道7为多个与装配轴轴向方向平行的单水道的集合，每个单水道都与进水口5和出水口6相通；可以根据实际需要来设置单水道的数量、孔径、密集程度及其排列方式，单水道的数量越多、密集程度越大（如果特别密集，即单水道彼此连通，则为如图2所示的密集冷却水道），其排列方式与夹持段的形状更适配，使冷却水在密集冷却水道7处汇集更多，更有利于装配轴的快速冷却。

本发明提供的冷却装置，结构简单，精度高、成本低，能耗少，可以对轴类零件在热套装配过程中的装配轴进行原位快速冷却，避免重复定位，缩短生产节拍，提高生产效率。

Claims (2)

1.一种轴类零件热套过程中的冷却装置，其特征在于，所述的冷却装置包括左右两个夹持手臂和驱动两个夹持手臂开合的驱动机构，且冷却装置上还设置有轴向伺服电机，两个夹持手臂通过驱动机构相互连接；所述的驱动机构为夹紧气缸；所述夹持手臂设有夹持段，夹持段形状与轴类零件外形适配；所述夹持手臂内设冷却水通道；所述夹持手臂上开设有与冷却水通道联通的进水口和排水口；所述冷却水通道在夹持手臂的夹持段处设置有密集冷却水道；所述的密集冷却水道为多个与装配轴轴向方向平行的单水道的集合，每个单水道都与进水口和出水口相通。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述夹持段为导热材质。