CN106975986B - 汽车前桥梁双轴复合加工设备 - Google Patents

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Abstract

汽车前桥梁双轴复合加工设备，包括CNC数控系统、底座、工件夹持机构和卧式加工单元，所述底座上沿X轴方向设置有X轴滑轨，X轴滑轨上滑动设置有回转工作台A及回转工作台B，回转工作台A上沿Z轴方向设置有Z轴滑轨A，回转工作台B上沿Z轴方向设置有Z轴滑轨B，Z轴滑轨A上设置有滑台A，Z轴滑轨B上设置有滑台B，滑台A上设置有卧式加工单元A，滑台B上设置有卧式加工单元B，所述工件夹持机构包括工作台、油缸夹紧装置及数控回转分度盘，本发明只需一次装夹，可以加工不同宽度及长度的工件。

Description

汽车前桥梁双轴复合加工设备
技术领域
本发明提供了一种加工设备，特别是一种汽车前桥梁双轴复合加工设备，属于汽车制造设备技术领域。
背景技术
前桥梁一般位于汽车的前部，是汽车上一个重要的部件，其上安装有转向节、转向主销等零部件，前桥梁上设置有两个平面板簧座，两端通过转向节带动两个汽车前轮，中间安装板簧用于支撑车体，为提高抗扭强度，在前桥梁两端各有一个加粗部分成拳形，其中设置左主销孔和右主销孔，转向主销即插入在此孔内，在前桥梁的侧面还需要设置固定锁销孔，由于公路路面多为弧形设计，各车型轮距不同，因此主销孔及两端面与板簧座面间要有一定夹角，不同型号的车辆此夹角在3度到10度之间变化。另由于各车型载重不同、车轮大小不同，所以前轴的主销孔直径、中心距以及对板簧面落差均不同。对于需要给各个整车厂配套的前桥梁加工企业，随着车产品更新换代的速度日益加快，订单的批量小、产品的多元化越来越明显，需要加工的前桥品种也越来越多，致使多品种、中小批量生产模式日趋突出。前桥梁的左主销孔、右主销孔及端面的加工，都需要进行粗加工及精加工，目前前桥梁的加工方式是将前桥梁主销孔两端面都安排在卧式铣床上铣削再送至钻床、镗床加工主销孔，需要进行至少四次装夹并搬动，使用多台机床进行生产，而且经过多次装夹及搬动产品，不仅产生装夹误差使精度难以控制，而且由于角度、直径、中心距、落差的变化，对机床及工装夹具调整的工作量特别大，生产效率低，成本高，对于每种规格的前桥梁都需要专用夹具，而且由于前桥梁比较长，在机床上装卸比较困难，经常影响到生产线的节拍，增加了前桥梁的制造成本，并且加长了前桥梁的制造周期，满足不了市场的需要。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种汽车前桥梁双轴复合加工设备，可以在同一台设备上对前桥梁拳头部的主销孔及端面、锁销孔进行加工，只需要进行一次装夹，需加工部位一次全部加工完成，并且适合不同规格的前桥梁加工，其角度、直径、中心距、落差的变化均为伺服控制，实现数字化生产。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：汽车前桥梁双轴复合加工设备，包括底座、工件夹持机构和卧式加工单元，所述底座上沿X轴方向设置有X轴滑轨，X轴滑轨上滑动设置有两个相同的回转工作台，分别为回转工作台A及回转工作台B，底座左侧设置有X轴驱动伺服电机A及X轴滚珠丝杠副A，底座右侧设置有X轴驱动伺服电机B及X轴滚珠丝杠副B，X轴驱动伺服电机A及X轴滚珠丝杠副A可驱动回转工作台A在X轴滑轨上往复运动，X轴驱动伺服电机B及X轴滚珠丝杠副B可驱动回转工作台B在X轴滑轨上往复运动，回转工作台A上沿Z轴方向设置有Z轴滑轨A，回转工作台B上沿Z轴方向设置有Z轴滑轨B，Z轴滑轨A上设置有滑台A，Z轴滑轨B上设置有滑台B，滑台A上设置有Z轴驱动伺服电机A及Z轴滚珠丝杠副A，滑台B上设置有Z轴驱动伺服电机B及Z轴滚珠丝杠副B，Z轴驱动伺服电机A及Z轴滚珠丝杠副A可驱动滑台A在Z轴滑轨A上往复运动，Z轴驱动伺服电机B及Z轴滚珠丝杠副B可驱动滑台B在Z轴滑轨B上往复运动，滑台A上设置有卧式加工单元A，滑台B上设置有卧式加工单元B，卧式加工单元A及卧式加工单元B的结构相同，均包括Y轴滑轨、Y轴滚轴丝杠副、Y轴驱动伺服电机、主轴电机、主轴单元及配重机构，主轴单元通过同步带与主轴电机连接，配重机构与主轴单元连接，Y轴滚轴丝杠副及Y轴驱动伺服电机可以带动主轴单元沿Y轴方向上下运动；所述工件夹持机构包括夹具底座、油缸夹紧装置及数控回转分度盘，数控回转分度盘设置在底座的侧面，数控回转分度盘的对侧设置有圆转台尾座，夹具底座一端与数控回转分度盘连接，另一端与圆转台尾座连接，夹具底座表面设置有一个圆柱形定位销、一个菱形定位销及油缸夹紧装置，油缸夹紧装置包括设置在夹具底座上的八个油缸及与油缸连接的液压站，所述数控回转分度盘、回转工作台A及回转工作台B上设置有液压刹紧装置，液压刹紧装置均连接到液压站上；进一步的，所述回转工作台包括工作台底座、工作台面、伺服电机C、齿轮C、单级蜗杆副C、分度盘C及工作台，所述工作台面中心设置有竖直的工作台转轴，工作台转轴上固定连接有分度盘C，工作台转轴与工作台底座转动连接，所述伺服电机C输出端设置有齿轮C，齿轮C与单级蜗杆副C啮合，单级蜗杆副驱动分度盘C旋转，分度盘C带动工作台面旋转，当伺服电机C接到启动信号后，经齿轮C、单级蜗杆副C驱动分度盘C旋转分度，工作台面靠蜗杆副自锁功能保持准确定位，工作台转轴下端安装有液压刹紧装置，通过液压实现工作台面刹紧；进一步的，所述数控回转分度盘包括回转分度盘本体、分度盘D、齿轮D、伺服电机D、单级蜗杆副D，所述伺服电机D输出端设置有齿轮D，齿轮D与单级蜗杆副D啮合，单级蜗杆副D驱动分度盘D旋转，分度盘D带动夹具底座旋转，当伺服电机D接到启动信号后，经齿轮D、单级蜗杆副D驱动分度盘D旋转分度，分度盘D靠蜗杆副自锁功能保持准确定位，分度盘D转轴上设置有液压刹紧装置，通过液压实现分度盘D刹紧；进一步的，所述汽车前桥梁双轴复合加工设备还包括换刀机构，换刀机构包括圆盘形刀库；进一步的，所述X轴滑轨由四条滚柱直线导轨组成；进一步的，卧式加工单元中配置的配重机构为液压平衡缸，液压平衡缸由液压站驱动；进一步的，所述工件夹持机构下方设置有接屑盒，所述接屑盒内设置有倾斜向下的溜板，溜板与接屑盒底面交接处设置有出屑口，出屑口上连接有链板式切屑输送机。
本发明的积极有益技术效果在于：通过在底座上设置可沿X方向运动的回转工作台，回转工作台上设置Z轴滑轨，Z轴滑轨上设置可沿Z轴方向上运动的滑座，滑座上设置卧式加工单元，卧式加工单元的主轴单元可沿Y轴上下运动，且X、Y、Z三个方向的运动均由CNC数控系统控制伺服电机驱动滚珠丝杠副运动，构成了数控三维运动系统，可以使卧式加工单元的刀具加工不同宽度及长度的工件，回转工作台还可以在水平方向平行转动，可以加工工件轴向角度不同的主销孔，夹紧装置通过定位销定位工件，使用油缸夹紧装置将工件紧固在夹具底座上，通过数控回转分度盘控制转动角度，可以加工工件上径向不同角度的锁销孔，配合回转工作台的转动，可以满足目前所有汽车前梁桥加工的需要，在本设备内设置两台卧式加工单元，只需一次装夹，就可以同时对汽车前梁桥的两个拳部加工，提高了生产效率；X轴滑轨设置四条滚柱直线导轨，可以保证回转工作台的稳固及定位准确，配重机构设置为液压平衡缸可以减小Y轴丝杠的压力，使主轴单元位置定位更加精确；工件夹持机构下方设置接屑盒，接屑盒内设置有倾斜向下的溜板，溜板与接屑盒底面交接处设置有出屑口，出屑口上连接有链板式切屑输送机，使加工后的金属屑出屑自动化，保证了连续生产的需要。
附图说明
图1为本发明一个实施例的整体结构主视图。
图2为本发明一个实施例的整体结构俯视图。
图3为本发明一个实施例的整体结构侧视图。
图4为本发明一个实施例的卧式加工单元结构示意图。
图5为本发明一个实施例的回转工作台及X轴驱动结构示意图。
图6为本发明一个实施例的滑台的结构示意图。
图7为本发明一个实施例的工件夹持机构的结构示意图。
图8为本发明一个实施例的接屑盒的结构示意图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，以下提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
为方便本发明的说明，设有X轴、Y轴和Z轴，且底座的左右两端方向为X轴，底座的前后两端方向为Z轴，底座的上下方向为Y轴，X轴、Y轴和Z轴相互两两垂直。
结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中标记为：1. 底座；2. 回转工作台A；3. 回转工作台B；4. X轴滑轨；5. X轴驱动伺服电机A；6. X轴驱动伺服电机B；7. 接屑盒；8. 卧式加工单元A；9. 卧式加工单元B；10. 数控回转分度盘；11. 圆转台尾座；12. 夹具底座；13. 滑台A；14. 滑台B；15. 液压平衡缸； 16. Y轴驱动伺服电机； 17. 圆盘形刀库；18. 换刀臂；19. 工件；20. X轴滚珠丝杠副A；21. X轴滚珠丝杠副B；22. Z轴滑轨A；23.Z轴滑轨B；24. Z轴驱动伺服电机A；25. Z轴驱动伺服电机B；26. 数控回转分度盘伺服电机；27. 链板式切屑输送机；28.回转工作台B驱动伺服电机；29.Z轴滑轨；30.滑台；31.Y轴滚珠丝杠副；32.溜板；33.出屑口；34.主轴单元。如图所示：汽车前桥梁双轴复合加工设备，在底座1上沿X轴方向设置有X轴滑轨4，X轴滑轨4上滑动设置有回转工作台A2及回转工作台B3，回转工作台A2及回转工作台B3分别由设置在底座左侧和右侧的X轴驱动伺服电机A5、X轴滚珠丝杠副A20及X轴驱动伺服电机B6、X轴滚珠丝杠副B21驱动，两个回转工作台均可在X轴滑轨上往复运动，图5为本实施例的回转工作台及X轴驱动结构示意图，如图所示，在底座1上设置有四条X轴滑轨4，底座1的左右两端分别设置X轴驱动伺服电机A5及X轴驱动伺服电机B6及与之连接的滚轴丝杠副，X轴驱动伺服电机A5及X轴驱动伺服电机B6根据CNC数控系统的指令驱动回转工作台在X轴上运动至指定位置，在回转工作台上还设置有回转工作台驱动伺服电机，图中标出了回转工作台B的驱动伺服电机28，回转工作台A也同样设置有回转工作台驱动伺服电机，当回转工作台伺服电机A接到CNC数控系统发出的启动信号后，经齿轮C、单级蜗杆副C驱动分度盘C旋转分度，分度盘C与工作台面通过转轴固定连接，分度盘C带动工作台面旋转，工作台面靠蜗杆副自锁功能保持准确定位，回转工作台转轴上安装有刹紧片，通过液压实现回转工作台面刹紧，如此实现了回转工作台在水平方向按需要的角度旋转，回转工作台A2及回转工作台B3均各自独立控制，独立运动；在回转工作台A2上沿Z轴方向设置有Z轴滑轨A22，回转工作台B3上沿Z轴方向设置有Z轴滑轨B23，Z轴滑轨A22上设置有滑台A13，Z轴滑轨B23上设置有滑台B14，滑台A13上设置有Z轴驱动伺服电机A24及Z轴滚珠丝杠副A，滑台B上设置有Z轴驱动伺服电机B25及Z轴滚珠丝杠副B，Z轴驱动伺服电机A及Z轴滚珠丝杠副A可驱动滑台A在Z轴滑轨A上往复运动，Z轴驱动伺服电机B及Z轴滚珠丝杠副B可驱动滑台B在Z轴滑轨B上往复运动，滑台A及滑台B的结构及运动控制系统完全一致，图6示意了滑台A及滑台B的结构，如图所示，滑台30下方设置有两条Z轴滑轨29，滑台30可通过Z轴驱动伺服电机及Z轴滚轴丝杠副驱动在Z轴滑轨上运动，滑台A及滑台B的驱动伺服电机及滚珠丝杠副在图2中示出，滑台的运动方式由CNC数控系统指令滑台的伺服电机完成；滑台A上设置有卧式加工单元A，滑台B上设置有与卧式加工单元A相同的卧式加工单元B，图4为本发明一个实施例的卧式加工单元结构示意图，卧式加工单元均包括Y轴滑轨、Y轴滚轴丝杠副、Y轴驱动伺服电机、主轴电机、主轴单元及配重机构，主轴单元通过同步带与主轴电机连接，配重机构与主轴单元连接，Y轴滚轴丝杠副及Y轴驱动伺服电机可以带动主轴单元沿Y轴方向上下运动，主轴单元通过同步带与主轴电机连接，主轴箱、主轴电机、同步带在图中未示出，主轴单元34上连接有Y轴驱动伺服电机16及Y轴滚珠丝杠副31，可以驱动刀具夹持机构34在床身上沿Y轴方向上下运动，所述主轴单元还连接有液压平衡缸15，可以避免主轴单元本身自重对滚珠丝杠及定位产生影响；图7为本实施例的工件夹持机构的结构示意图，工件夹持机构包括夹具底座12、油缸夹紧装置31及数控回转分度盘10，数控回转分度盘10设置在底座1的侧面，数控回转分度盘的对侧设置有圆转台尾座11，夹具底座12一端与数控回转分度盘10输出轴连接，另一端与圆转台尾座11连接，夹具底座12表面设置有一个圆柱形定位销、一个菱形定位销及油缸夹紧装置，油缸夹紧装置包括设置在夹具底座12上的八个油缸31及与油缸连接的液压站构成，工件19的弹簧面上的销孔经夹具底座上的定位销定位后，被油缸31夹紧固定，进入待加工状态，所述数控回转分度盘包括数控回转分度盘本体、伺服电机D、齿轮D、单级蜗杆副D及分度盘D，当伺服电机D接到CNC数控系统发出的启动信号后，经齿轮D、单级蜗杆副D驱动分度盘D旋转分度，分度盘D带动夹具底座进行旋转，分度盘D靠蜗杆副自锁功能保持准确定位，分度盘D转轴上安装有刹紧片，通过液压实现分度盘刹紧，在夹具底座下方还设置有接屑盒7，所述接屑盒7内设置有倾斜向下的溜板32，溜板32与接屑盒底面交接处设置有出屑口33，出屑口上连接有有链板式切屑输送机27。
本发明中，卧式加工单元中的车床部份可选用数控钻铣床，可以铣前桥梁的主销孔两个端面及加工主销孔及固定销孔，本申请中液压、电气控制采用CNC控制系统，CNC控制系统在目前的数控车床均上具有成熟的应用，为现有控制技术，均可在市场中购得；数控回转分度盘、回转工作台上的刹紧装置为液压驱动的刹车片。
在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡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，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (5)

1.汽车前桥梁双轴复合加工设备，包括底座、工件夹持机构和卧式加工单元，其特征在于：所述底座上沿X轴方向设置有X轴滑轨，X轴滑轨上滑动设置有两个相同的回转工作台，分别为回转工作台A及回转工作台B，底座左侧设置有X轴驱动伺服电机A及X轴滚珠丝杠副A，底座右侧设置有X轴驱动伺服电机B及X轴滚珠丝杠副B，X轴驱动伺服电机A及X轴滚珠丝杠副A可驱动回转工作台A在X轴滑轨上往复运动，X轴驱动伺服电机B及X轴滚珠丝杠副B可驱动回转工作台B在X轴滑轨上往复运动，回转工作台A上沿Z轴方向设置有Z轴滑轨A，回转工作台B上沿Z轴方向设置有Z轴滑轨B，Z轴滑轨A上设置有滑台A，Z轴滑轨B上设置有滑台B，滑台A上设置有Z轴驱动伺服电机A及Z轴滚珠丝杠副A，滑台B上设置有Z轴驱动伺服电机B及Z轴滚珠丝杠副B，Z轴驱动伺服电机A及Z轴滚珠丝杠副A可驱动滑台A在Z轴滑轨A上往复运动，Z轴驱动伺服电机B及Z轴滚珠丝杠副B可驱动滑台B在Z轴滑轨B上往复运动，滑台A上设置有卧式加工单元A，滑台B上设置有卧式加工单元B，卧式加工单元A及卧式加工单元B的结构相同，均包括Y轴滑轨、Y轴滚轴丝杠副、Y轴驱动伺服电机、主轴电机、主轴单元及配重机构，主轴单元通过同步带与主轴电机连接，配重机构与主轴单元连接，Y轴滚轴丝杠副及Y轴驱动伺服电机可以带动主轴单元沿Y轴方向上下运动；所述工件夹持机构包括夹具底座、油缸夹紧装置及数控回转分度盘，数控回转分度盘设置在底座的侧面，数控回转分度盘的对侧设置有圆转台尾座，夹具底座一端与数控回转分度盘连接，另一端与圆转台尾座连接，夹具底座表面设置有一个圆柱形定位销、一个菱形定位销及油缸夹紧装置，油缸夹紧装置包括设置在夹具底座上的八个油缸及与油缸连接的液压站，所述数控回转分度盘、回转工作台A及回转工作台B上设置有液压刹紧装置，液压刹紧装置均连接到液压站上，所述回转工作台包括工作台底座、工作台面、伺服电机C、齿轮C、单级蜗杆副C、分度盘C及工作台，所述工作台面中心设置有竖直的工作台转轴，工作台转轴上固定连接有分度盘C，工作台转轴与工作台底座转动连接，所述伺服电机C输出端设置有齿轮C，齿轮C与单级蜗杆副C啮合，单级蜗杆副驱动分度盘C旋转，分度盘C带动工作台面旋转，当伺服电机C接到启动信号后，经齿轮C、单级蜗杆副C驱动分度盘C旋转分度，工作台面靠蜗杆副自锁功能保持准确定位，工作台转轴下端安装有液压刹紧装置，通过液压实现工作台面刹紧，所述数控回转分度盘包括回转分度盘本体、分度盘D、齿轮D、伺服电机D、单级蜗杆副D，所述伺服电机D输出端设置有齿轮D，齿轮D与单级蜗杆副D啮合，单级蜗杆副D驱动分度盘D旋转，分度盘D带动夹具底座旋转，当伺服电机D接到启动信号后，经齿轮D、单级蜗杆副D驱动分度盘D旋转分度，分度盘D靠蜗杆副自锁功能保持准确定位，分度盘D转轴上设置有液压刹紧装置，通过液压实现分度盘D刹紧。
2.根据权利要求1所述的汽车前桥梁双轴复合加工设备，其特征在于：所述汽车前桥梁双轴复合加工设备还包括换刀机构，换刀机构包括圆盘形刀库。
3.根据权利要求1所述的汽车前桥梁双轴复合加工设备，其特征在于：所述X轴滑轨由四条滚柱直线导轨组成。
4.根据权利要求1所述的汽车前桥梁双轴复合加工设备，其特征在于：卧式加工单元中配置的配重机构为液压平衡缸，液压平衡缸由液压站驱动。
5.根据权利要求1所述的汽车前桥梁双轴复合加工设备，其特征在于：所述工件夹持机构下方设置有接屑盒，所述接屑盒内设置有倾斜向下的溜板，溜板与接屑盒底面交接处设置有出屑口，出屑口上连接有链板式切屑输送机。
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