CN109093397A - 飞轮总成的加工装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞轮总成的加工装置及方法，整个加工工序依次为：第一立车进行飞轮正面加工，卧加进行飞轮信号齿加工，齿圈加热装置进行齿圈加热，压床进行齿圈与飞轮压套，第二立车进行飞轮工作面加工，清洗工作台进行飞轮清洗，在线检测装置进行飞轮的在线检测，红外扫描进行飞轮红外扫描定位，第一立加进行飞轮孔位加工，第二立加进行飞轮安装孔加工，激光标识机进行激光打印点火标识，动平衡设备进行飞轮动平衡去重。本发明由于采用了机械手自动作业的环岛布局，大大减轻了人工劳动强度和作业人数，确保了产品重要尺寸的过程能力均达到1.67以上，产品加工不良率显著降低。月度废品损失减少50％以上。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种商用车发动机用飞轮总成的加工装置及方法。
背景技术
飞轮是汽车发动机上关键的起动零件，它一般为厚大的盘类件，它的尺寸、重量和平衡性能严重影响着发动机的性能，因此对其既有一定的尺寸精度要求又有一定的动不平衡量要求。随着汽车对发动机性能要求的提高，对飞轮的进度和动平衡的要求也相应提高。
传统的飞轮总成组件由飞轮盘、飞轮齿圈组成，其中飞轮齿圈热套在飞轮盘上组成飞轮齿圈总成，飞轮盘上有矩形信号齿(或周圈钻孔)，用于传递转速和点火信号，飞轮盘与发动机曲轴联接，将力矩传递至变速箱。为精确控制发动机的点火角度，信号齿与飞轮安装孔有严格的精度要求(公差为10')，用于连接凸轮轴的飞轮内孔内孔精度也较高(公差0.03)，安装面与工作面平行度0.03，动不平衡量67.8g/cm2。在传统工艺中，由于加工工序长，普通设备难以保证以上的精度要求，即便采用了数控设备，也通常需要安排7道以上的工序，由于反复的装夹工件，定位基准反复变化，工件的尺寸稳定性差，生产效率低下，人工劳动强度高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提供一种解决矩形信号齿结构的飞轮盘制造精度低，生产效率低，工艺流程长，人工负荷重，生产成本高等技术问题的商用车发动机用飞轮总成的生产工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种飞轮总成的加工装置，包括依次连接的第一立车(1)、卧加(2)、第二立车(3)、齿圈加热装置(4)、压床(5)、清洗工作台(6)、在线检测装置(7)、第一立加(8)、第二立加(9)、动平衡设备(10)、红外扫描和激光标识机(11)、机器人(12)、自动化系统(13)，每两个零部件之间均通过数据线连接；
所述自动化系统(13)通过数据线分别与所述第一立车(1)、所述卧加(2)、所述第二立车(3)、所述齿圈加热装置(4)、所述压床(5)、所述清洗工作台(6)、所述在线检测装置(7)、所述第一立加(8)、所述第二立加(9)、所述动平衡设备(10)、所述红外扫描和激光标识机(11)和所述机器人(12)联网，接受和发送信号。
一种飞轮总成的加工方法，包括以下步骤：
步骤一：第一立车(1)进行飞轮正面加工，
步骤二：卧加(2)进行飞轮信号齿加工，具体的，采用卧式加工中心，工件加工时夹具自动夹紧，加工完毕后自动松开，机床控制工作台旋转6°，之后自动夹紧并再次进行信号齿加工；
步骤三：齿圈加热装置(4)进行齿圈加热，具体的，采用自动探温中频加热设备，对齿圈加热到120-150℃；
步骤四：压床(5)进行齿圈与飞轮压套，具体的，机械手取出加热后的齿圈经压装机热压到飞轮本体上，自然冷却；
步骤五：第二立车(3)进行飞轮工作面加工，具体的，采用反勾刀具加工背面加工面，确保了飞轮安装面与工作面在一次夹紧后可以两刀完成加工，确保了飞轮与从动盘摩擦面的均匀结合；在齿圈热套后，由数控立车进行中心孔加工，
步骤六：清洗工作台(6)进行飞轮清洗，
步骤七：在线检测装置(7)进行飞轮的在线检测，具体的，对检测出的数据实时进行系统显示并传输给自动化控制中心，控制中心再将此数据传输给数控设备，根据设定规则进行动态调整补刀，确保中心孔尺寸始终在公差中值左右变化；在刀具异常出现不合格工件时，自动化系统将此工件完工后自动传送至不合格品区；
步骤八：红外扫描进行飞轮红外扫描定位，将步骤七加工后的工件由机械手抓取送入红外定位工序，通过对沿周信号齿的探测，准确识别工件抓取姿态，之后放入立式加工中心进行初定位，刀库一号刀具为无线探测器，首先进行零件扫描，确定信号齿的精准位置，之后机床进行坐标计算，根据计算后的相对位置进行所有孔位的加工，避免零件受夹具磨损、加工铁屑等因素影响出现孔位加工跑位的情况；
步骤九：第一立加(8)进行飞轮孔位加工，
步骤十：第二立加(9)进行飞轮安装孔加工，
步骤十一：激光标识机进行激光打印点火标识，具体的，机械手抓取前序完工产品送入激光标识设备，激光设备根据设定好的程序进行自动旋转，在要求的信号齿槽内打印点火标识；
步骤十二：动平衡设备(10)进行飞轮动平衡去重，具体的，采用全自动设备，对工件进行动不平衡量进行计算，通过钻孔去重。
在系统启动后，首先第一立车(1)完成加工后打开防护门并向自动化系统(13)发出请求换料指令，自动化系统(13)控制机器人(12)利用配置在其机械手上的上料爪从上料线上抓取一待加工毛坯，机械手上的下料爪移动到第一立车(1)工作区将已加工工件取出，上料爪放入待加工毛坯，此后机器人退出加工区并向自动化系统(13)发出换料完成的信号，自动化系统(13)向第一立车(1)发出加工指令，第一立车(1)接到指令后关闭防护门夹紧加工毛坯并启动加工程序；此时机械手抓取第一序完工工件走向下一道工序，等待系统发出第二序换料指令；后面不断重复此动作直至工件全工序加工完成后将其放入下料线。
本发明的有益效果：本发明由于采用了机械手自动作业的环岛布局，大大减轻了人工劳动强度和作业人数，将生产人员由传统的7-8人减为一人线外辅助作业，单位时间产量提升了30％以上；通过实施在线探测、实时补偿、红外扫描、无线寻位、关联尺寸一次装夹多刀加工、激光打印、全自动动平衡等手段，确保了产品重要尺寸的过程能力均达到1.67以上，产品加工不良率显著降低。月度废品损失减少50％以上。
附图说明
图1为本发明待加工工件的主视图；
图2为本发明待加工工件的侧视图；
图3为本发明加工自动线的布局示意图。
其中，1-立车，2-卧加，3-立车，4-齿圈加热装置，5-压床，6-清洗工作台，7-在线检测装置，8-立加，9-立加，10-动平衡设备，11-红外扫描和激光标识机，12-机器人，13-自动化系统,14-动平衡去重孔，15-齿圈，16-飞轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图3，飞轮总成的加工装置，包括第一立车1、卧加2、第二立车3、齿圈加热装置4、压床5、清洗工作台6、在线检测装置7、第一立加8、第二立加9、动平衡设备10、红外扫描和激光标识机11、机器人12、自动化系统13、动平衡去重孔14、齿圈15、飞轮16。
飞轮总成的加工方法：
在系统启动后，首先第一立车1完成加工后打开防护门并向自动化系统13发出请求换料指令，自动化系统13控制机器人12利用配置在其机械手上的上料爪从上料线上抓取一待加工毛坯，机械手上的下料爪移动到第一立车1工作区将已加工工件取出，上料爪放入待加工毛坯，此后机器人退出加工区并向自动化系统13发出换料完成的信号，自动化系统13向第一立车1发出加工指令，第一立车1接到指令后关闭防护门夹紧加工毛坯并启动加工程序。此时机械手抓取第一序完工工件走向下一道工序，等待系统发出第二序换料指令。后面不断重复此动作直至工件全工序加工完成后将其放入下料线。
整个加工工序依次为：第一立车1进行飞轮正面加工，卧加2进行飞轮信号齿加工，齿圈加热装置4进行齿圈加热，压床5进行齿圈与飞轮压套，第二立车3进行飞轮工作面加工，清洗工作台6进行飞轮清洗，在线检测装置7进行飞轮的在线检测，红外扫描进行飞轮红外扫描定位，第一立加8进行飞轮孔位加工，第二立加9进行飞轮安装孔加工，激光标识机进行激光打印点火标识，动平衡设备10进行飞轮动平衡去重。
(1)、加工信号齿：采用卧式加工中心，工件加工时夹具自动夹紧，加工完毕后自动松开，机床控制工作台旋转6°，之后自动夹紧并再次进行信号齿加工，全程加工58个信号齿，仅耗时6分钟；
(2)、压装装配：采用自动探温中频加热设备，对齿圈加热到120-150℃，机械手取出后经压装机热压到飞轮本体上，自然冷却；
(3)、中心孔加工：在齿圈热套后，由数控立车进行中心孔加工，之后设置了一台在线监测设备(检测前对工件进行自动清洗)，对检测出的数据实时进行系统显示并传输给自动化控制中心，控制中心再将此数据传输给数控设备，根据设定规则进行动态调整补刀，确保中心孔尺寸始终在公差中值左右变化。在刀具异常出现不合格工件时，自动化系统可以将此工件完工后自动传送至不合格品区；
(4)、安装面与工作面加工：采用反勾刀具加工背面加工面，确保了飞轮安装面与工作面在一次夹紧后可以两刀完成加工，确保了飞轮与从动盘摩擦面的均匀结合；
(5)、安装孔、螺纹孔加工：将前序加工后的工件由机械手抓取送入红外定位工序，通过对沿周信号齿的探测，准确识别工件抓取姿态，之后放入立式加工中心进行初定位，刀库一号刀具为无线探测器，首先进行零件扫描，确定信号齿的精准位置，之后机床进行坐标计算，根据计算后的相对位置进行所有孔位的加工，避免零件受夹具磨损、加工铁屑等因素影响出现孔位加工跑位的情况；
(6)、激光打标：机械手抓取前序完工产品送入激光标识设备，激光设备根据设定好的程序进行自动旋转，在要求的信号齿槽内打印点火标识；
(7)、动平衡：采用全自动设备，对工件进行动不平衡量进行计算，通过钻孔去重。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种飞轮总成的加工装置，其特征在于，包括依次连接的第一立车(1)、卧加(2)、第二立车(3)、齿圈加热装置(4)、压床(5)、清洗工作台(6)、在线检测装置(7)、第一立加(8)、第二立加(9)、动平衡设备(10)、红外扫描和激光标识机(11)、机器人(12)、自动化系统(13)，每两个零部件之间均通过数据线连接；
所述自动化系统(13)通过数据线分别与所述第一立车(1)、所述卧加(2)、所述第二立车(3)、所述齿圈加热装置(4)、所述压床(5)、所述清洗工作台(6)、所述在线检测装置(7)、所述第一立加(8)、所述第二立加(9)、所述动平衡设备(10)、所述红外扫描和激光标识机(11)和所述机器人(12)联网，接受和发送信号。
2.一种飞轮总成的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：第一立车(1)进行飞轮正面加工，
步骤二：卧加(2)进行飞轮信号齿加工，具体的，采用卧式加工中心，工件加工时夹具自动夹紧，加工完毕后自动松开，机床控制工作台旋转6°，之后自动夹紧并再次进行信号齿加工；
步骤三：齿圈加热装置(4)进行齿圈加热，具体的，采用自动探温中频加热设备，对齿圈加热到120-150℃；
步骤四：压床(5)进行齿圈与飞轮压套，具体的，机械手取出加热后的齿圈经压装机热压到飞轮本体上，自然冷却；
步骤五：第二立车(3)进行飞轮工作面加工，具体的，采用反勾刀具加工背面加工面，确保了飞轮安装面与工作面在一次夹紧后可以两刀完成加工，确保了飞轮与从动盘摩擦面的均匀结合；在齿圈热套后，由数控立车进行中心孔加工，
步骤六：清洗工作台(6)进行飞轮清洗，
步骤七：在线检测装置(7)进行飞轮的在线检测，具体的，对检测出的数据实时进行系统显示并传输给自动化控制中心，控制中心再将此数据传输给数控设备，根据设定规则进行动态调整补刀，确保中心孔尺寸始终在公差中值左右变化；在刀具异常出现不合格工件时，自动化系统将此工件完工后自动传送至不合格品区；
步骤八：红外扫描进行飞轮红外扫描定位，将步骤七加工后的工件由机械手抓取送入红外定位工序，通过对沿周信号齿的探测，准确识别工件抓取姿态，之后放入立式加工中心进行初定位，刀库一号刀具为无线探测器，首先进行零件扫描，确定信号齿的精准位置，之后机床进行坐标计算，根据计算后的相对位置进行所有孔位的加工，避免零件受夹具磨损、加工铁屑等因素影响出现孔位加工跑位的情况；
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