CN106312603A - 用于活塞加工的自动精装夹具及生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于活塞加工的自动精装夹具及生产线。夹具包括止口盘和拨叉组件，拨叉组件上端可胀紧活塞开裆，下端与止口盘连接，夹具还包括与止口盘同轴布置的顶料杆和推料杆，顶料杆的端部和推料杆的端部均设有锥形顶尖，顶料杆穿设于止口盘和拨叉组件中，推料杆设于顶料杆上方，顶料杆的锥形顶尖与推料杆的锥形顶尖相对设置。生产线包括多台加工设备，多台加工设备通过轨道连接，轨道上设有用于运输活塞工件的小车，加工设备配设有上述的用于活塞加工的自动精装夹具，自动精装夹具在小车与加工设备之间装卸活塞工件。该用于活塞加工的自动精装夹具及生产线具有结构简单、装夹精度和装夹效率高、投入成本低、利于推广的优点。

Description

用于活塞加工的自动精装夹具及生产线

技术领域

本发明涉及用于活塞加工的夹具，尤其涉及用于活塞加工的自动精装夹具及生产线。

背景技术

为满足柴油机的排放法规要求，提高柴油机的燃油经济性，活塞作为柴油机的关键零部件，一方面是不断进行活塞基础研究，充分提高其设计加工精度和机械强度，另一方面不断提升生产制造自动化水平来降低制造成本。

活塞自动化机械加工工艺路线是：粗车外园、平端面；精车止口、钻头部中心孔；钻回油孔； 粗镗销孔、销孔外倒角、车卡环槽；销孔内倒角；半精车外园、精车顶面、精车二三环槽；车一环槽、精车外园；粗车燃烧室、精车燃烧室；铣气门坑；精镗销孔；检验。

公开的资料显示，近几年来国内主要活塞企业的活塞加工技术已从普通单机、多工位组合机床生产进入到机械加工自动化制造阶段，活塞的自动化机械加工制造系统主要包括：智能机械手、自动加工机床、自动传送系统、控制系统等。

主要工艺路线与传统单机加工基本相同，活塞的自动化机械加工采用卧式加工，定位基准的选择基本采用止口及端面作为统一基准，装夹的主要夹具是止口盘及拨叉，受自动加工机床工作台空间、工件转运及装夹便利等因素的制约，活塞夹紧主要是采用拉式夹紧，夹紧时、工作台下的双向油缸向下拉紧主轴中间拉杆，拉杆与拨叉连接，拨叉压紧穿过活塞销孔、拨叉头部通孔的定位销，将活塞紧紧的夹紧在止口盘上，实现活塞的装夹。但精镗销孔时，机械手爪夹持活塞，将活塞止口与止口盘体对正，夹紧活塞，完成活塞的顶式夹紧。

活塞的装卸和装夹由智能机械手完成，机械手抓取夹持活塞头部，被自动传送系统传送到自动加工机床的工作位，智能机械手位置测量及传感系统自动测量并将活塞的止口与止口盘对正，将活塞安放到止口盘上，完成活塞定位。

现有活塞机械加工的自动化，特别是活塞加工过程的自动抓取、自动定位、自动装卸，在提高生产效率，保证产品质量的同时，也存在很多不足。

一是活塞抓取需智能机械手完成，智能机械手主要由手部机构、运动机构、传感及位置测量系统、控制系统等组成，抓取过程中手部机构抓取夹持活塞头部，机械手爪与活塞加工面接触，不但对智能机械手的设计制造要求非常高，关键是机械夹持存在活塞表面划痕，夹持部位变形等缺陷。

二是智能机械手手部机构的机械磨损，运动机构液压系统工作压力的波动，机械手重载装夹等原因，影响机械手位置精度的稳定，从而造成活塞加工定位过程中定位精度的降低，影响活塞加工质量的稳定。

三是智能机械手结构复杂，智能化程度高，但价格昂贵、投资费用大、使用成本高，复杂的结构和系统增加了维护难度，后期维护成本也很高。

四是拉式夹紧定位，活塞的止口夹紧力不均匀，影响定位效果，对活塞的加工精度有一定影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、装夹精度和装夹效率高、投入成本低、利于推广的用于活塞加工的自动精装夹具及生产线。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于活塞加工的自动精装夹具，包括止口盘和拨叉组件，所述拨叉组件上端可胀紧活塞开裆，下端与止口盘连接，所述夹具还包括与止口盘同轴布置的顶料杆和推料杆，所述顶料杆的端部和推料杆的端部均设有锥形顶尖，所述顶料杆穿设于止口盘和拨叉组件中，所述推料杆设于顶料杆上方，所述顶料杆的锥形顶尖与推料杆的锥形顶尖相对设置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述拨叉组件包括限位销座、拨片、销轴和锁夹，所述限位销座通过紧固件与止口盘固定连接，所述拨片设有一对，一对拨片相对设置，各拨片下端分别通过一件销轴与限位销座铰接，各销轴通过锁夹定位。

所述拨叉组件还包括预压紧弹簧，所述预压紧弹簧压紧于一对拨片之间，所述一对拨片于上部内侧均设有用于对预压紧弹簧限位的凹槽，所述预压紧弹簧的两端分别置于一凹槽内。

所述拨叉组件还包括支撑销，所述支撑销的两端部分别设有一止推轴肩，所述一对拨片于上部均设有支撑销孔，所述支撑销的两端滑设于支撑销孔内，所述止推轴肩与支撑销孔配合限制一对拨片的收缩行程。

所述预压紧弹簧套设于支撑销外。

所述拨叉组件包括拨片、水平设置的第一弹性组件和第二弹性组件，所述拨片通过紧固件与止口盘固定连接，所述第一弹性组件装设于拨片的上端部，所述第二弹性组件装设于拨片的中部，所述第二弹性组件的弹力大于第一弹性组件的弹力，当拨叉组件伸入活塞开裆时，所述第一弹性组件先与活塞开裆接触。

所述第一弹性组件包括四件弹性元件，且所述顶料杆两侧各设两件，四件弹性元件相对于拨片伸出的方向交错设置。

所述第二弹性组件包括两件弹性元件，且所述顶料杆两侧各设一件，两件弹性元件相对于拨片伸出的方向相反。

所述弹性元件包括套筒、球头销轴和预压缩弹簧，所述球头销轴一端穿过套筒底部，另一端设置轴肩，所述预压缩弹簧抵设于套筒底部与球头销轴的轴肩之间。

一种用于活塞加工的生产线，包括多台加工设备，所述多台加工设备通过轨道连接，所述轨道上设有用于运输活塞工件的小车，所述加工设备配设有上述的用于活塞加工的自动精装夹具，所述自动精装夹具在小车与加工设备之间装卸活塞工件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的用于活塞加工的自动精装夹具，提供了一种独特的活塞装夹方式，保证活塞在定位和夹紧过程中，活塞加工面能得到很好保护，活塞主要工作面与定位和夹紧装置不接触，完全消除活塞工作面可能产生的划痕、变形等缺陷；在活塞内腔顶部中心加工内腔中心孔，活塞的定位在顶料杆的引导下，保证了活塞止口在止口盘上占有最正确的位置；顶料杆和推料杆与止口盘同轴布置，定位过程中不需要找正，定位时顶料杆和推料杆始终夹持活塞的内腔中心孔和头部中心孔，定位稳定、正确可靠，消除了智能机械手定位可能产生的定位质量隐患；活塞的装卸、装夹过程转换无间隔，装夹过程中顶料杆和推料杆夹持的活塞动作非常简单，机械运行路径单一，定位快捷、夹紧便捷，装夹效率高；自动精装夹具可实现上下料通用，活塞装卸和活塞装夹顺序进行，能大大简化自动加工机床的结构和控制系统设计；夹具各元件结构简单，使机床同时具有了自动装卸和自动装夹功能，一套装置多种功能，投资成本低，且对维护人员的要求相对较低，维修难度小，维护费用低；实现了活塞工件的立式装夹，对于缸径大、总长尺寸大、自重大的活塞工件，本发明具有较强的优势和工艺适应性。本发明的生产线自动化程度高、加工精度高、生产效率高，投入成本低，利于推广。

附图说明

图1是本发明第一种自动精装夹具实施例的主剖视图（图3的A-A剖面）。

图2是本发明第一种自动精装夹具实施例的侧剖视图（图3的B-B剖面）。

图3是图2的C-C剖面图。

图4是本发明第二种自动精装夹具实施例的主剖视图（图6的D-D剖面）。

图5是本发明第二种自动精装夹具实施例的侧剖视图（图6的E-E剖面）。

图6是本发明第二种自动精装夹具实施例的俯视图。

图7是图6的F-F剖面图（却除止口盘）。

图8是本发明生产线实施例的结构示意图。

图中各标号表示：

1、止口盘；10、套筒；100、加工设备；2、拨叉组件；20、球头销轴；200、轨道；21、拨片；211、凹槽；212、支撑销孔；22、限位销座；23、销轴；24、锁夹；25、预压紧弹簧；26、支撑销；261、止推轴肩；27、第一弹性组件；28、第二弹性组件；3、顶料杆；30、预压缩弹簧；300、小车；4、推料杆。

具体实施方式

图1至图3示出了本发明的第一种用于活塞加工的自动精装夹具实施例，该自动精装夹具包括止口盘1和拨叉组件2，拨叉组件2上端可胀紧活塞开裆，下端与止口盘1连接，夹具还包括与止口盘1同轴布置的顶料杆3和推料杆4，顶料杆3的端部和推料杆4的端部均设有锥形顶尖，顶料杆3穿设于止口盘1和拨叉组件2中，推料杆4设于顶料杆3上方，顶料杆3的锥形顶尖与推料杆4的锥形顶尖相对设置。本发明的用于活塞加工的自动精装夹具，提供了一种独特的活塞装夹方式，保证活塞在定位和夹紧过程中，活塞加工面能得到很好保护，活塞主要工作面与定位和夹紧装置不接触，完全消除活塞工作面可能产生的划痕、变形等缺陷；在活塞内腔顶部中心加工内腔中心孔，活塞的定位在顶料杆3的引导下，保证了活塞止口在止口盘1上占有最正确的位置；顶料杆3和推料杆4与止口盘1同轴布置，定位过程中不需要找正，定位时顶料杆3和推料杆4始终夹持活塞的内腔中心孔和头部中心孔，定位稳定、正确可靠，消除了智能机械手定位可能产生的定位质量隐患；活塞的装卸、装夹过程转换无间隔，装夹过程中顶料杆3和推料杆4夹持的活塞动作非常简单，机械运行路径单一，定位快捷、夹紧便捷，装夹效率高；自动精装夹具可实现上下料通用，活塞装卸和活塞装夹顺序进行，能大大简化自动加工机床的结构和控制系统设计；夹具各元件结构简单，使机床同时具有了自动装卸和自动装夹功能，一套装置多种功能，投资成本低，且对维护人员的要求相对较低，维修难度小，维护费用低；实现了活塞工件的立式装夹，对于缸径大、总长尺寸大、自重大的活塞工件，本发明具有较强的优势和工艺适应性。

本实施例中，拨叉组件2包括限位销座22、拨片21、销轴23和锁夹24，限位销座22通过紧固件与止口盘1固定连接，拨片21设有一对，一对拨片21相对设置，各拨片21下端分别通过一件销轴23与限位销座22铰接，各销轴23通过锁夹24定位。拨叉组件2还包括预压紧弹簧25和支撑销26，预压紧弹簧25套设于支撑销26外。预压紧弹簧25压紧于一对拨片21之间，一对拨片21于上部内侧均设有用于对预压紧弹簧25限位的凹槽211，预压紧弹簧25的两端分别置于一凹槽211内。支撑销26的两端部分别设有一止推轴肩261，一对拨片21于上部均设有支撑销孔212，支撑销26的两端滑设于支撑销孔212内，止推轴肩261与支撑销孔212配合限制一对拨片21的收缩行程。拨叉组件2上端的弹性结构帮助活塞围绕轴心周向调整，确保活塞径向位置准确，能够获得比其它定位方式更高的定位精度。

图4至图7示出了本发明的第二种用于活塞加工的自动精装夹具实施例，本实施例与上一实施例基本相同，区别仅在于：

本实施例中，拨叉组件2包括拨片21、水平设置的第一弹性组件27和第二弹性组件28，拨片21通过紧固件与止口盘1固定连接，第一弹性组件27装设于拨片21的上端部，第二弹性组件28装设于拨片21的中部，第二弹性组件28的弹力大于第一弹性组件27的弹力，当拨叉组件2伸入活塞开裆时，第一弹性组件27先与活塞开裆接触，当拨叉组件2退出活塞开裆时，第二弹性组件28先与活塞开裆脱离。第一弹性组件27包括四件弹性元件，且顶料杆3两侧各设两件，四件弹性元件相对于拨片21伸出的方向交错设置。第二弹性组件28包括两件弹性元件，且顶料杆3两侧各设一件，两件弹性元件相对于拨片21伸出的方向相反。拨叉组件2上端的弹性结构帮助活塞围绕轴心周向调整，确保活塞径向位置准确，能够获得比其它定位方式更高的定位精度。拨叉组件2的弹性结构，在定位过程中，限制了活塞工件轴向的转动自由度，保证活塞工件在径向方向上得到合理的定位；同时，拨叉组件2与活塞开裆逐步形成刚性接触，进而提高装夹稳定性和加工精度。拨叉组件2伸入活塞开裆时，第一弹性组件27先与活塞开裆接触，在第二弹性组件28与活塞开裆逐步形成刚性接触的过程中，第一弹性组件27与第二弹性组件28对活塞施加的转动力矩方向相反，且第二弹性组件28弹力较大，其驱使活塞转动一定角度，同时使第一弹性组件27受活塞转动的影响存储了活塞回位能量；在拨叉组件2退出活塞开裆时，第二弹性组件28先与活塞开裆分离，第一弹性组件27将存储的回位能量释放，驱使活塞回到初始位置。

本实施例中，弹性元件包括套筒10、球头销轴20和预压缩弹簧30，球头销轴20一端穿过套筒10底部，另一端设置轴肩，预压缩弹簧30抵设于套筒10底部与球头销轴20的轴肩之间。采用球头销轴20可以增强自适应性，并减少对活塞工件的损伤，进而提高重复装夹的精度一致性。

图8示出了本发明的用于活塞加工的生产线实施例，该生产线包括多台加工设备100，多台加工设备100通过轨道200连接，轨道200上设有用于运输活塞工件的小车300，加工设备100配设有上述实施例所述的用于活塞加工的自动精装夹具，自动精装夹具在小车300与加工设备100之间装卸活塞工件。本发明的生产线自动化程度高、加工精度高、生产效率高，投入成本低，利于推广。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于活塞加工的自动精装夹具，包括止口盘（1）和拨叉组件（2），所述拨叉组件（2）上端可胀紧活塞开裆，下端与止口盘（1）连接，其特征在于：所述夹具还包括与止口盘（1）同轴布置的顶料杆（3）和推料杆（4），所述顶料杆（3）的端部和推料杆（4）的端部均设有锥形顶尖，所述顶料杆（3）穿设于止口盘（1）和拨叉组件（2）中，所述推料杆（4）设于顶料杆（3）上方，所述顶料杆（3）的锥形顶尖与推料杆（4）的锥形顶尖相对设置。

2.根据权利要求1所述的用于活塞加工的自动精装夹具，其特征在于：所述拨叉组件（2）包括限位销座（22）、拨片（21）、销轴（23）和锁夹（24），所述限位销座（22）通过紧固件与止口盘（1）固定连接，所述拨片（21）设有一对，一对拨片（21）相对设置，各拨片（21）下端分别通过一件销轴（23）与限位销座（22）铰接，各销轴（23）通过锁夹（24）定位。

3.根据权利要求2所述的用于活塞加工的自动精装夹具，其特征在于：所述拨叉组件（2）还包括预压紧弹簧（25），所述预压紧弹簧（25）压紧于一对拨片（21）之间，所述一对拨片（21）于上部内侧均设有用于对预压紧弹簧（25）限位的凹槽（211），所述预压紧弹簧（25）的两端分别置于一凹槽（211）内。

4.根据权利要求3所述的用于活塞加工的自动精装夹具，其特征在于：所述拨叉组件（2）还包括支撑销（26），所述支撑销（26）的两端部分别设有一止推轴肩（261），所述一对拨片（21）于上部均设有支撑销孔（212），所述支撑销（26）的两端滑设于支撑销孔（212）内，所述止推轴肩（261）与支撑销孔（212）配合限制一对拨片（21）的收缩行程。

5.根据权利要求4所述的用于活塞加工的自动精装夹具，其特征在于：所述预压紧弹簧（25）套设于支撑销（26）外。

6.根据权利要求1所述的用于活塞加工的自动精装夹具，其特征在于：所述拨叉组件（2）包括拨片（21）、水平设置的第一弹性组件（27）和第二弹性组件（28），所述拨片（21）通过紧固件与止口盘（1）固定连接，所述第一弹性组件（27）装设于拨片（21）的上端部，所述第二弹性组件（28）装设于拨片（21）的中部，所述第二弹性组件（28）的弹力大于第一弹性组件（27）的弹力，当拨叉组件（2）伸入活塞开裆时，所述第一弹性组件（27）先与活塞开裆接触。

7.根据权利要求6所述的用于活塞加工的自动精装夹具，其特征在于：所述第一弹性组件（27）包括四件弹性元件，且所述顶料杆（3）两侧各设两件，四件弹性元件相对于拨片（21）伸出的方向交错设置。

8.根据权利要求7所述的用于活塞加工的自动精装夹具，其特征在于：所述第二弹性组件（28）包括两件弹性元件，且所述顶料杆（3）两侧各设一件，两件弹性元件相对于拨片（21）伸出的方向相反。

9.根据权利要求7或8所述的用于活塞加工的自动精装夹具，其特征在于：所述弹性元件包括套筒（10）、球头销轴（20）和预压缩弹簧（30），所述球头销轴（20）一端穿过套筒（10）底部，另一端设置轴肩，所述预压缩弹簧（30）抵设于套筒（10）底部与球头销轴（20）的轴肩之间。

10.一种用于活塞加工的生产线，包括多台加工设备（100），其特征在于：所述多台加工设备（100）通过轨道（200）连接，所述轨道（200）上设有用于运输活塞工件的小车（300），所述加工设备（100）配设有如权利要求1至9中任一项所述的用于活塞加工的自动精装夹具，所述自动精装夹具在小车（300）与加工设备（100）之间装卸活塞工件。