CN108466035B - 一种基于缩比轮轴压装装置的压装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缩比轮轴压装装置以及压装方法，属于过盈配合压装技术领域。一种缩比轮轴压装装置，包括：压力机、轮轴压装压头、固定装置以及定位销；轮轴压装压头设有工艺孔并且与压力机的作动缸连接；固定装置包括置于机座上的压装底座、多根导柱以及载物台；导柱的一端与压装底座固定连接，导柱的另一端朝向轮轴压装压头所在的方向，每个导柱上均套设有弹簧以及导套；载物台的中部设有安装孔并且载物台与导套连接，安装孔的轴线与工艺孔的轴线重合。本发明在压装过程中，各配合工件之间仅采用一次对中到位，保证试样轴与试样轮、轴承之间的轴心线对中，使压装完成后试样轮轴不会有偏心存在，并且降低了试样的损坏率，提高了压装质量。

Description

一种基于缩比轮轴压装装置的压装方法

技术领域

本发明涉及过盈配合压装技术领域，具体涉及一种基于缩比轮轴压装装置的压装方法。

背景技术

压装是零件装配中一种常用的装配方式，具体是指把具有一定过盈量配合的两个零部件用配套的工具、工装将零部件按设计要求压到配合位置的装配过程，压装过程中要求不得损伤相关的零部件，压入时应平稳，被压入件应按设计要求准确到位，压入零部件应有导锥，具有适当的导向作用。

轮轴压装是将车轮和车轴按一定的力紧压配合组成一个整体，轮对采用这种紧配合方式可以传递较大扭矩和承受轴向载荷。在研究车轴服役过程中的多轴疲劳时，因1:1模型实验成本大、实验操作难度高，因此通常采用将实际轮轴按一定尺寸比例缩比后制成试样轮轴的方法进行实验，而为了真实还原轮轴配合面之间的过盈接触应力，要求缩比轮轴模型同样采用压装的配合方式。

轮轴缩比试验是将实际车轮、车轴按一定尺寸比例缩小之后制成试样轴和试样轮，并通过压装配合的方式将试样轮和轴承装配到试样轴上，实现与实际轮轴装配一致的装配方式。在轮轴缩比试验中，要求缩比后试样轮轴压装配合面之间接触应力与实际轮轴压装配合面间接触应力相符，以便很好的重现车轴实际服役多轴疲劳工况。

目前缩比轮轴模型通常采用的压装方式多为简单的定位装夹方式，对压装质量的把握通常采用人为肉眼的观察，因此，会造成如下问题：

1、轮轴配合不能保证绝对的对中，压装完成后试样轮对有较大的偏心质量存在；

2、轮轴压装不到位或压装超过设计位置；

3、压装过程中不是一次性的对中，压装过程中出现多次调整，导致压装质量远远低于实际要求；

4、压装过程中不能保证试样的平稳性，导致试样轮或试样轴出现损伤；

5、无法检测实际压装过程中力位移曲线关系，压装质量得不到验证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于缩比轮轴压装装置的压装方法，以解决现有缩比轮轴模型的压装方式不能保证压装质量的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种缩比轮轴压装装置，包括：压力机、轮轴压装压头、固定装置以及定位销；

轮轴压装压头与压力机的作动缸连接，轮轴压装压头设有工艺孔；

固定装置包括设置于压力机的机座上的压装底座、多根导柱以及载物台；导柱的一端与压装底座固定连接，导柱的另一端朝向轮轴压装压头所在的方向，每个导柱从下到上依次均套设有弹簧以及导套；载物台与导套连接，载物台的中部设有安装孔，安装孔的轴线与工艺孔的轴线重合。

定位销呈阶梯状，定位销的一端外径与工艺孔的内径相匹配，定位销的另一端外径与安装孔的内径相匹配。

本发明将缩比试样轮安置在载物台上，缩比试样轴垂直固定在压装底座上，轮轴压装压头带动缩比试样轮垂直向下运动，实现缩比试样轮与缩比试样轴的过盈装配。本发明采用多根导柱共同为载物台进行导向，载物台水平时，载物台通过导套可以顺畅地在垂直方向进行活塞运动，而载物台发生偏置时，载物台移动过程中会与导柱之间会出现卡阻，会阻止载物台继续向下运动，从而可以在实验前或实验前期判断载物台的水平度，从而保证在实验时缩比试样轮与缩比试样轴的轴线重合，防止轴线不重合导致较大偏心质量、压装质量低、试样损坏等现象产生，避免实验结果发生较大偏离。在实验前，定位销安装在安装孔中，通过调节固定装置，使定位销能够进入工艺孔中，保证安装孔的轴线与工艺孔的轴线相互重合。在实验时，缩比试样轴能顺利进入工艺孔中，不会使轮轴压装压头与缩比试样轴之间接触，从而避免缩比试样轴在接触的过程中发生偏置，避免在压装后，缩比试样轮与缩比试样轴之间出现偏差。

进一步地，上述导套与导柱滑动配合。

进一步地，上述导套贯穿载物台，导套与载物台过盈配合。

本发明的导套与导柱滑动配合并且导套与载物台过盈配合，使载物台的轴线在向下移动过程中不会过度偏移。

进一步地，上述固定装置还包括设置于压装底座的顶部的限位柱，限位柱置于导柱之间并且限位柱的高度大于弹簧的压并长度。

本发明的限位柱能够限定载物台的最低位置，使缩比试样轮与缩比试样轴压装完成时处于指定的配合位置。同时，由于弹簧被压缩后的最短长度为弹簧的压并长度，弹簧被压并后若继续被压缩则会损坏弹簧，限位柱的高度大于弹簧的压并长度可以保护弹簧不会被过度压缩，防止弹簧被损坏。

进一步地，上述压装底座包括上板、下板以及连接上板和下板的连接板；上板设有与缩比试样轴的形状和大小相匹配的限位通孔，下板设有与缩比试样轴的形状和大小相匹配的定位孔，限位通孔的轴线与定位孔的轴线均与安装孔的轴线重合。

本发明的压装底座的限位通孔和定位孔的轴线相互重合，并且其大小均与缩比试样轴的大小匹配，缩比试样轴通过限位通孔和定位孔安装在压装底座上，通过双孔定位的方式将缩比试样轴进行安装，保证缩比试样轴始终处于竖直方向，不会发生偏置。

进一步地，上述机座上设有多条T型槽，T型槽中设有T型螺栓，机座通过T型螺栓分别与压装底座或缩比试样轴连接。

本发明的T型螺栓可以在T型槽中滑动，压装底座沿T型槽调整位置时，T型螺栓的位置会随之发生改变，从而可以通过T型螺栓将压装底座固定在相应位置。同时，位置调节后的T型螺栓还可以与缩比试样轴连接，进一步固定缩比试样轴，进一步保证缩比试样轴的轴线处于竖直位置。

进一步地，上述作动缸与轮轴压装压头之间设有力传感器。

本发明的力传感器可以将作动缸对轮轴压装压头产生的力信号进行捕捉，为实际压装试验过程中力位移曲线关系提供数据，从而可以判断压装质量。

一种基于上述缩比轮轴压装装置的压装方法，包括如下步骤：

（1）将定位销安装到安装孔中，再将固定装置安装到机座上，通过调节固定装置在机座上的位置，使定位销对准轮轴压装压头；

（2）驱动作动缸向下运动，并对固定装置进行微调，使定位销进入工艺孔中；

（3）将固定装置与机座固定；

（4）继续驱动作动缸向下运动，载物台在与限位柱接触后，将载物台锁定，驱动作动缸向上运动，并将定位销取出；

（5）将缩比试样轴从安装孔穿出，缩比试样轴通过压装底座的限位通孔和定位孔进行双孔定位，并固定在机座上，使缩比试样轴的轴线与限位通孔的轴线和定位孔的轴线均重合；

（6）解除对载物台的锁定，载物台在弹簧的作用下回到初始位置，将缩比试样轮通过滑动配合套设在缩比试样轴的轴颈上并将缩比试样轮安置在载物台上，缩比试样轮与缩比试样轴实现轴线重合；

（7）再次驱动作动缸向下运动，轮轴压装压头推动缩比试样轮沿轴线运动，一次性将缩比试样轮压入缩比试样轴的指定位置上。

本发明的压装方法通过在实验前用定位销将固定装置进行定位，使工艺孔、安装孔、限位通孔以及定位孔的轴线重合且处于垂直位置，保证压装操作的准确性。在实验前缩比试样轮与缩比试样轴的轴颈之间通过定位环连接在一起，在实验前缩比试样轮的轴线与缩比试样轴的轴线重合，通过双孔定位，缩比试样轴的轴线和缩比试样轮的轴线与工艺孔的轴线重合，即在进行实验前，仅采用一次对中，就可使缩比试样轴的轴线、缩比试样轮的轴线以及作动缸的动作方向一致。在进行实验时，不会出现偏心、试样损坏等情况，提高了压装质量以及降低试样的报废率。

进一步地，上述缩比试样轴的轴颈上设置外径小于工艺孔内径的定位环，定位环通过滑动配合套设在缩比试样轴的轴颈上，缩比试样轮通过滑动配合套设在定位环上。

本发明的定位环外径能够满足在压装实验时，能够进入工艺孔中，不会妨碍轮轴压装压头的运动。

本发明具有以下有益效果：

1、压装过程中，各配合工件之间仅采用一次对中到位，保证试样轴与试样轮、轴承之间的轴心线对中，使压装完成后试样轮轴不会有偏心存在，并且降低了试样的损坏率，提高了压装质量；

2、设计了限位装置，使压装过程中最终压入值不会有超出设计压装位置，并且可以保护弹簧不被损坏；

3、加入了力传感器，可以实时采集压入力值，生成力位移曲线，可用于检查压装质量是否符合相关标准。

附图说明

图1为本发明的缩比轮轴压装装置的结构示意图；

图2为本发明的机座的部分结构示意图；

图3为本发明的压装底座的结构示意图

图4为本发明的缩比轮轴压装装置的部分侧视结构示意图；

图5为本发明的缩比轮轴压装装置进行压装实验的示意图；

图6为本发明的缩比试样轮与缩比试样轴的装配示意图。

图中：10-压力机；11-机座；12-压力机导向柱；13-机身；14-作动缸；15-T型槽；16-T型螺栓；20-轮轴压装压头；21-工艺孔；30-固定装置；31-压装底座；32-导柱；33-载物台；34-弹簧；35-导套；36-安装孔；37-限位柱；40-缩比试样轮；50-缩比试样轴；51-定位环；60-力传感器；70-定位销；311-上板；312-下板；313-连接板；314-限位通孔；315-定位孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

请参照图1，缩比轮轴压装装置，包括压力机10、轮轴压装压头20、固定装置30以及定位销70。轮轴压装压头20以及固定装置30均安装在压力机10上，轮轴压装压头20与固定装置30相对设置，定位销70安装在固定装置30上。

压力机10包括机座11、压力机导向柱12、机身13以及作动缸14，压力机导向柱12竖直安装在机座11上，机身13套设在压力机导向柱12上并且机身13与压力机导向柱12滑动连接，作动缸14竖直安装在机身13的中部并且朝向机座11，作动缸14可以做竖直方向的往复运动。

轮轴压装压头20的顶部与作动缸14连接在一起，其可以随作动缸14的往复运动而做相应的往复运动，轮轴压装压头20做往复运动的方向也为竖直方向。轮轴压装压头20与作动缸14之间设有力传感器60，用于捕捉作动缸14对于轮轴压装压头20所施加的力。轮轴压装压头20的底部设有竖直的工艺孔21。

固定装置30包括压装底座31、导柱32以及载物台33。压装底座31的底部安装在机座11上并且与轮轴压装压头20相对设置。导柱32的数量为4，呈矩形排列，并且导柱32竖直安装在压装底座31的顶部。导柱32与压装底座31连接的一端设有凸台，导柱32的中部从下到上依次设有弹簧34和导套35，导套35与导柱32滑动连接。载物台33通过过盈配合套设在导套35上，导套35可以随载物台33的移动而移动。载物台33的中部设有安装孔36，安装孔36的轴线与轮轴压装压头20的轴线重合。弹簧34的两端分别由凸台和载物台33进行限位。在本发明的其它实施例中，导柱32的数量还可是2、3……，导套35与导柱32在相对移动过程中，确保载物台33的水平度。

定位销70呈阶梯状，定位销70的一端外径与工艺孔21的内径相匹配，定位销70的另一端外径与安装孔36的内径相匹配。定位销70安装在安装孔36中并且在轮轴压装压头20下移的过程中，能够进入到工艺孔21中，使安装孔36的轴线和工艺孔21的轴线相互重合。

请参照图1和图2，机座11设有三排T型槽15，两端的T型槽15通过T型螺栓16与压装底座31固定连接在一起，中间的T型槽15可以通过T型螺栓16与置于压装底座31内的缩比试样轴50连接在一起。T型螺栓16可以在T型槽15中滑动，可以将压装底座31固定在不同的位置，实现压装底座31的位置调节。中间的T型槽15中的T型螺栓16与缩比试样轴50连接时轴线重合，压装底座31进行沿T型槽15的延伸方向的调节即可实现对中，使对中调节更加快捷。

请参照图1和图3，压装底座31包括上板311和下板312，上板311和下板312通过连接板313连接在一起，上板311设有限位通孔314，下板312设有定位孔315，限位通孔314和定位孔315均与缩比试样轴50的外形相匹配，限位通孔314的轴线与定位孔315的轴线均与工艺孔21的轴线重合。缩比试样轴50通过限位通孔314和定位孔315的共同定位，确保缩比试样轴50的轴线与工艺孔21的轴线重合。

请参照图4，上板311还设有限位柱37，限位柱37朝向轮轴压装压头20所在的方向。限位柱37的高度大于弹簧34的压并高度，避免弹簧34被过渡压缩而损坏。

请参照图5~图6，基于上述缩比轮轴压装装置的压装方法，包括上述缩比轮轴压装装置、缩比试样轮40、缩比试样轴50以及定位环51。

压装方法包括如下步骤：

（1）将定位销70安装到安装孔36中，再将固定装置30安装到机座11上，将T型螺栓16从下板312中穿出，通过调节固定装置30在机座11上的位置，使定位销70对准轮轴压装压头20；

（2）驱动作动缸14向下运动，并对固定装置30的位置进行微调，直到定位销70能够进入工艺孔21中，此时定位销70的轴线与工艺孔21的轴线重合，即安装孔36的轴线与工艺孔21的轴线重合；

（3）旋紧T型螺栓16上的螺母，使固定装置30与机座11固定；

（4）继续驱动作动缸14向下运动，载物台33在与限位柱37接触后，将载物台33锁定，驱动作动缸14向上运动，并将定位销70取出；

（5）将缩比试样轴50从安装孔36穿出，缩比试样轴50通过压装底座31的限位通孔314和定位孔315进行双孔定位，并通过T型螺栓16将缩比试样轴50固定在机座11上，使缩比试样轴50的轴线与限位通孔314的轴线和定位孔315的轴线均重合；

（6）解除对载物台33的锁定，载物台33在弹簧34的作用下回到初始位置，将定位环51通过滑动配合套设在缩比试样轴50的轴颈上，再将缩比试样轮40通过滑动配合套设在定位环51上并安置在载物台33上，缩比试样轮40与缩比试样轴50实现轴线重合；

（7）再次驱动作动缸14向下运动，轮轴压装压头20推动缩比试样轮40沿轴线运动，一次性将缩比试样轮40压入缩比试样轴50上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于缩比轮轴压装装置的压装方法，其特征在于，所述缩比轮轴压装装置包括：压力机（10）、轮轴压装压头（20）、固定装置（30）以及定位销（70）；

所述轮轴压装压头（20）与所述压力机（10）的作动缸（14）连接，所述轮轴压装压头（20）设有工艺孔（21）；

所述固定装置（30）包括设置于所述压力机（10）的机座（11）上的压装底座（31）、多根导柱（32）以及载物台（33）；所述导柱（32）的一端与所述压装底座（31）固定连接，所述导柱（32）的另一端朝向所述轮轴压装压头（20）所在的方向，每个导柱（32）从下到上依次均套设有弹簧（34）以及导套（35）；所述载物台（33）与所述导套（35）连接，所述载物台（33）的中部设有安装孔（36），所述安装孔（36）的轴线与所述工艺孔（21）的轴线重合；

所述定位销（70）呈阶梯状，所述定位销（70）的一端外径与所述工艺孔（21）的内径相匹配，所述定位销（70）的另一端外径与所述安装孔（36）的内径相匹配；

所述固定装置（30）还包括设置于所述压装底座（31）的顶部的限位柱（37），所述限位柱（37）置于所述导柱（32）之间并且所述限位柱（37）的高度大于所述弹簧（34）的压并长度；

所述压装底座（31）包括上板（311）、下板（312）以及连接所述上板（311）和下板（312）的连接板（313）；所述上板（311）设有与缩比试样轴（50）的形状和大小相匹配的限位通孔（314），所述下板（312）设有与缩比试样轴（50）的形状和大小相匹配的定位孔（315），所述限位通孔（314）的轴线与所述定位孔（315）的轴线均与所述安装孔（36）的轴线重合；

所述机座（11）上设有多条T型槽（15），所述T型槽（15）中设有T型螺栓（16），所述机座（11）通过所述T型螺栓（16）分别与所述压装底座（31）或缩比试样轴（50）连接；

基于所述缩比轮轴压装装置的压装方法，包括以下步骤：

（1）将定位销（70）安装到安装孔（36）中，再将固定装置（30）安装到机座（11）上，通过调节固定装置（30）在机座（11）上的位置，使定位销（70）对准轮轴压装压头（20）；

（2）驱动作动缸（14）向下运动，并对固定装置（30）进行微调，使定位销（70）进入工艺孔（21）中；

（3）将固定装置（30）与机座（11）固定；

（4）继续驱动作动缸（14）向下运动，载物台（33）在与限位柱（37）接触后，将载物台（33）锁定，驱动作动缸（14）向上运动，并将定位销（70）取出；

（5）将缩比试样轴（50）从安装孔（36）穿出，缩比试样轴（50）通过压装底座（31）的限位通孔（314）和定位孔（315）进行双孔定位，并固定在机座（11）上，使缩比试样轴（50）的轴线与限位通孔（314）的轴线和定位孔（315）的轴线均重合；

（6）解除对载物台（33）的锁定，载物台（33）在弹簧（34）的作用下回到初始位置，将缩比试样轮（40）通过滑动配合套设在缩比试样轴（50）的轴颈上并将缩比试样轮（40）安置在载物台（33）上，缩比试样轮（40）与缩比试样轴（50）实现轴线重合；

（7）再次驱动作动缸（14）向下运动，轮轴压装压头（20）推动缩比试样轮（40）沿轴线运动，一次性将缩比试样轮（40）压入缩比试样轴（50）的指定位置上。

2.根据权利要求1所述的基于缩比轮轴压装装置的压装方法，其特征在于，所述导套（35）与所述导柱（32）滑动配合。

3.根据权利要求2所述的基于缩比轮轴压装装置的压装方法，其特征在于，所述导套（35）贯穿所述载物台（33），所述导套（35）与所述载物台（33）过盈配合。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于缩比轮轴压装装置的压装方法，其特征在于，所述作动缸（14）与所述轮轴压装压头（20）之间设有力传感器（60）。

5.根据权利要求1所述的基于缩比轮轴压装装置的压装方法，其特征在于，所述缩比试样轴（50）的轴颈上设置外径小于所述工艺孔（21）内径的定位环（51），所述定位环（51）通过滑动配合套设在所述缩比试样轴（50）的轴颈上，所述缩比试样轮（40）通过滑动配合套设在所述定位环（51）上。