CN109794537B - 适用于小直径柱塞组件的三旋轮旋压夹具及其运行工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于小直径柱塞组件的三旋轮旋压夹具及其运行工艺，该夹具的旋轮套接在旋轮轴上后固定在旋轮架和旋轮架盖板之间，旋轮架与旋轮盖板固定，旋轮架在靠旋轮一侧设置了凸台，在旋轮的另一侧旋轮轴上安装轴套。旋轮架中间开通孔用于弹簧夹头穿过后夹持工件的滑靴尾部，旋轮架底座上固定测力仪；所述的弹簧夹头另一端由机床的卡盘夹紧。本发明结构简化、工艺简单、安装便捷、加工表面光洁度好，能有效控制柱塞组件的轴向游隙、提高加工质量和生产效率、节约设备投入成本。

Description

适用于小直径柱塞组件的三旋轮旋压夹具及其运行工艺

技术领域

本发明涉及一种旋压夹具领域，特别涉及到一种适用于小直径油泵柱塞组件三旋轮旋压的专用夹具及其运行工艺，能够高效、低成本、高质量完成油泵柱塞组件的旋压收口过程。

背景技术

柱塞组件是柱塞泵的关键部件，由柱塞与滑靴组成，是现代液压系统中使用最广的液压元件之一。柱塞组件的配合主要是通过对滑靴施压完成联结，实际上就是将柱塞体球头与滑靴的球窝配合到一起，通过外力对滑靴施压，使之发生塑性变形，从而将柱塞包住，它不仅要求柱塞在滑靴中运动灵活，还对轴向游隙有很高的精度要求，并且拉脱力也要求不能低于某一数值，柱塞组件的高精度配合是保证柱塞高速运动时实现对燃油增压的前提，如果二者配合游隙过大，则会导致漏油，使油压降低；二者配合游隙过小，则会导致柱塞组件卡死，难以灵活运动。针对目前国产柱塞组件在加工过程中，存在柱塞组件的轴向游隙过大或过小、拉脱力以及轴向摆角难以满足主机性能要求的问题，亟需一款适合柱塞组件收口的装置以提高柱塞组件收口质量，改善柱塞组件使用性能、降低生产成本和提高生产效率。

柱塞组件的收口质量直接影响整个柱塞泵的使用寿命，因此收口工艺是柱塞泵生产的关键技术。目前，常用的三种收口方式包括：拉丝模收口、哈弗模收口和旋压收口。前两种方式均需要人工进行多道工序才能完成收口，效率低下，并且滚松难度大，滑靴与柱塞之间的灵活性及轴向间隙均难以达到零件要求，工艺不稳定导致产品质量的一致性难以保证。旋压收口设备目前还主要依赖于国外的进口旋压机，国产旋压机通常难以保证各个旋轮同时接触滑靴上的收口点,导致滑靴受力不均、废品率高，且对零件尺寸要求较高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提出一种小直径柱塞组件三旋轮旋压专用夹具，可以满足整个柱塞组件的旋压成形的装夹要求，也可实现旋压过程中旋压力的测量。而且加工质量高(旋压成形后的小直径油泵柱塞组件满足滑靴收口后，柱塞在轴线方向上的夹角不小于±40°，柱塞的轴向游隙不大于0.025mm，柱塞球头部分与柱塞座的接触面积应大于85％，柱塞座拉脱力应不小于2500N)、成品率高、成本低、加工效率高。

本发明的另一个目的是提出一种小直径柱塞组件三旋轮旋压专用夹具的运行工艺，具有工艺简单、稳定性高的特点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种小直径柱塞组件三旋轮旋压专用夹具，包括：旋轮轴、轴套、旋轮、旋轮架、旋轮架盖板、弹簧夹头、机床转接板以及测力仪；

所述的旋轮轴是两端带有螺纹，中间部分为光轴的双头螺栓，所述旋轮轴中间光轴部分安装轴套以及旋轮，两端则用螺母进行紧固，旋轮固定在旋轮架和所述旋轮架盖板之间；

旋轮架根据三个旋轮的相对位置开有三个通孔，并且在这三个孔的内侧设置凸台以固定旋轮的位置，另外旋轮架最外圈均匀分布的三个孔便于与旋轮盖板通过螺钉、螺母进行连接固定，所述旋轮架中间开通孔便于弹簧夹头夹持工件，在所述旋轮架底座上开有五个孔(三个沉头孔和两个通孔)，利用螺钉连接固定所述测力仪。

旋轮架盖板上开有和所述旋轮架相同位置、大小的通孔，用于螺钉、螺母对所述旋轮架与所述旋轮架盖板之间的紧固。

所述的轴套是分别安装于三个旋轮与旋轮架盖板之间的旋轮轴上。

所述的旋轮是具有圆角的轴承，并且可以根据滑靴直径大小的不同，选用相应的滚动轴承来进行旋压加工。

所述的弹簧夹头一端夹持滑靴尾部，另一端由机床的卡盘夹紧。

机床转接板是根据所述测力仪以及机床刀架上相应的螺纹孔进行设计，实现所述测力仪与机床滑台之间的连接。

旋轮架与所述测力仪的连接处设有旋轮架底座，且所述旋轮架底座通过螺钉与测力仪连接固定。

旋轮架底座在靠近旋轮一侧，为了避免螺钉与旋轮之间产生干涉，则开有两个沉头孔，而在另一侧开有两个通孔和一个沉头孔，沉头孔是为了避免与所述旋轮轴与连接测力及旋轮架的螺钉之间、旋轮与旋轮架之间产生干涉。

旋轮架在靠旋轮一侧安装旋轮轴的三个通孔处设有台阶，便于旋轮准确定位。

适用于小直径柱塞组件的三旋轮旋压夹具的运行工艺，步骤如下：

(1)、安装旋轮：先将三个旋轮轴分别插入旋轮架的靠外边缘的三个通孔内，将三个旋轮安装在相应旋轮轴上，将轴套安装于旋轮轴上旋轮的外侧，然后将旋轮轴的另一端插入旋轮架盖板11的通孔，并用螺母固定。

(2)、旋轮安装完毕之后，用螺钉将旋轮架与测力仪相连，将测力仪固定在机床转接板1上，机床转接板利用螺钉连接于机床滑台上。

(3)、将小直径柱塞组件(由滑靴和柱塞组成)安装于三个旋轮的中心位置，滑靴的尾部由弹簧夹头夹紧，再由机床三爪卡盘进行夹紧固定，弹簧夹头由旋轮架中间的孔穿过，柱塞的另一端则由机床尾座活动顶尖顶紧，完成了工件的整个装夹过程。

(4)、三个旋轮在滑靴圆周方向上均匀分布，旋轮外周靠在滑靴外周，随着卡盘的旋转带动滑靴与柱塞旋转，通过旋轮轴向进给对滑靴进行轴向施压，使滑靴发生塑性变形，从而完成收口。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)、针对数控车床所设计，便于定位装夹，夹持效果好。能够实现单次旋压完成柱塞组件的收口，效率高、表面质量好、成品率高，能够有效保证柱塞组件的轴向间隙以及拉脱力等技术要求。

(2)、通过机床主轴连接，三旋轮稳定同步旋压，通过机床控制旋压速度以及进给速度等过程变量，保证了工艺的稳定性。

(3)、结构简化、安装便捷、制造工艺简单，通过一次装夹即可完成整个旋压收口的过程，避免人工干预。

(4)、加工表面光洁度好，能有效降低废品率，且柔性高、成型质量好、收口过程稳定、加工效率高，能够有效改善该类零件加工质量差、精度低、效率低等问题。

附图说明

图1为本发明所述的三旋轮旋压夹具的正视图。

图2为本发明所述的三旋轮旋压夹具三维立体图。

图3为本发明所述的三旋轮旋压夹具三维装配分解图。

图4为本发明中旋轮架的结构示意图，其中a是主视图，b是左视图，c是俯视图。

图5为本发明中旋轮架盖板的结构示意图，其中a是主视图，b是左视图。

图6是工作状态下，滑靴、柱塞与三旋轮的布局实物图。

主要附图标记的说明：机床转接板1、测力仪2、内六角螺钉3、旋轮架4、内六角螺钉5、弹簧夹头6、六角螺母7、内六角螺钉8、六角螺母9、旋轮架盖板10、旋轮11、轴套12、旋轮轴13、滑靴14、柱塞15。

具体实施方式

为使本发明的内容更加容易被理解，下面结合附图对本发明的内容进行详细介绍。

参见图1、图2和图3，一种适用于小直径柱塞组件的三旋轮旋压收口夹具，用于小型油泵柱塞组件旋压成形以及旋压力测量。包括：旋轮架4、旋轮架盖板10、旋轮轴13、轴套12、旋轮11、弹簧夹头6、测力仪2和机床转接板1。机床转接板1上开有螺纹孔，与测力仪2采用螺栓相连接固定，并且开有相应的沉头孔与机床滑台相连接固定，实现旋压过程中旋压力的准确测量。

旋轮轴13是两端带有螺纹，中间部分为光轴的双头螺栓，旋轮轴中间光轴部分安装轴套以及旋轮，两端则用六角螺母进行紧固，旋轮11固定在旋轮架和旋轮架盖板之间。轴套安装于旋轮与旋轮架盖板之间的旋轮轴上(因此，旋轮架4在靠旋轮一侧设置了凸台，并且在旋轮的另一侧旋轮轴上安装轴套，实现了旋轮的准确定位，防止旋轮轴向窜动，保证了三旋轮旋压的同步性)。所述的旋轮是具有圆角的滚动轴承，滚动轴承能够在旋压过程中灵活转动，减小摩擦，使得滑靴受力更加均匀(旋轮开有20°倒角，能有效改善旋压表面质量，并且可根据滑靴的不同尺寸，对旋轮的入旋角进行调整与更换，并且旋轮11的入旋角(这个入旋角就是上面的20°倒角)是经过精密车削滚动轴承的外圈所获得。

旋轮架根据三个旋轮的相对位置开有三个对应的通孔以安装旋轮轴，并且在旋轮架这三个孔的内侧设置凸台以固定旋轮的位置，另外旋轮架最外圈均匀分布的三个孔便于与旋轮盖板通过螺钉、螺母进行连接固定，所述旋轮架中间需要开通孔便于弹簧夹头6夹持工件，在旋轮架底座上开有五个孔(三个沉头孔和两个通孔)，利用螺钉连接固定测力仪。

所述的旋轮架盖板上开有和所述旋轮架相同位置、大小的通孔，用于螺钉、螺母对所述旋轮架与所述旋轮架盖板之间的紧固。

再具体而言，旋轮架4上共开有7个孔，其中最外圈的三个孔是用于旋轮架4与旋轮架盖板10之间的连接，旋轮架盖板10上开有与所述旋轮架4上位置相同的7个孔。而随旋轮位置均匀分布的另3个孔用于安装旋轮轴13，并且这3个孔在旋轮架上靠近旋轮11一侧设有凸台，作为旋轮的轴向定位基准，旋轮架上的中心孔则是为了便于安装工件以及弹簧夹头6。

参照图4，根据机床以及工件尺寸，旋轮架4底座靠近旋轮11一侧开有一个槽，是为了避免旋轮11与底座之间产生干涉，并且在底座上开有5个螺纹孔，再利用螺钉5与所述测力仪2之间进行连接固定。所述的机床转接板1是根据所述测力仪2以及机床刀架上相应的螺纹孔进行设计，实现所述测力仪2与机床刀架之间的连接。

适用于小直径柱塞组件的三旋轮旋压夹具的运行工艺，步骤如下：

(1)、安装旋轮：先将三个旋轮轴13分别插入旋轮架4的靠外边缘的三个通孔内，将三个旋轮11安装在相应旋轮轴13上，将轴套12安装于旋轮轴13上旋轮11的外侧，然后将旋轮轴的另一端插入旋轮架盖板11的通孔，并用螺母7固定。

(2)、旋轮11安装完毕之后，用螺钉5将旋轮架4与测力仪2相连，将测力仪2固定在机床转接板1上，机床转接板利用螺钉连接于机床滑台上。

(3)、参照图5所示，将小直径柱塞组件(由滑靴14和柱塞15组成)安装于三个旋轮11的中心位置，滑靴14的尾部由弹簧夹头6夹紧，再由机床三爪卡盘进行夹紧固定，弹簧夹头6由旋轮架中间的孔穿过，柱塞15的另一端则由机床尾座活动顶尖顶紧，完成了工件的整个装夹过程。

(4)、三个旋轮11在滑靴14圆周方向上均匀分布，旋轮11外周靠在滑靴14外周，随着卡盘的旋转带动滑靴14与柱塞15旋转，通过旋轮11对滑靴14的轴向施压，使滑靴14发生塑性变形，从而完成收口。

(5)、产品性能评价：本发明结构比较简单，安装也比较方便。利用本发明进行柱塞组件旋压收口后的滑靴表面光洁度比较好。能够满足柱塞座收口后，柱塞在轴线方向上的夹角不小于±40°，柱塞的轴向游隙不大于0.025mm，柱塞球头部分与柱塞座的接触面积应大于85％，柱塞座拉脱力应不小于2500N，符合该类零件的实际使用要求。摆脱了现有柱塞旋合工艺复杂、依赖操作人经验、质量不稳定等问题。

上述仅为本发明的主要特征、工作原理和优点等，对于本领域的技术人员来说，本发明并不受上述实施例的限制，在不违背其基本原理的前提下，针对不同的实施例本发明可以进行灵活的更改和变化，这些更改和变化如在本发明的精神和范围之内，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种小直径柱塞组件三旋轮旋压专用夹具的运行工艺，其特征在于，所述小直径柱塞组件三旋轮旋压专用夹具，包括：旋轮轴、轴套、旋轮、旋轮架、旋轮架盖板、弹簧夹头、机床转接板以及测力仪；

旋轮套接在旋轮轴上后固定在旋轮架和旋轮架盖板之间，旋轮架与旋轮架盖板固定，旋轮架在靠旋轮一侧设置了凸台，在旋轮的另一侧旋轮轴上安装轴套；旋轮架底座与测力仪固定；

所述旋轮架中间开通孔用于弹簧夹头穿过后夹持工件的滑靴尾部，所述的弹簧夹头另一端由机床的三爪卡盘夹紧；

所述的旋轮轴是两端带有螺纹，中间部分为光轴的双头螺栓，所述旋轮轴中间光轴部分安装轴套以及旋轮，两端则用螺母进行紧固，旋轮固定在旋轮架和所述旋轮架盖板之间；

旋轮架根据三个旋轮的相对位置开有三个通孔，另外，旋轮架最外圈均匀布孔用于与旋轮架盖板通过螺钉和螺母进行连接固定，在所述旋轮架底座上开有孔用于连接固定所述测力仪；旋轮架盖板上开有和所述旋轮架相同位置且相同大小的通孔；

所述运行工艺，步骤如下：

(1)、安装旋轮：先将三个旋轮轴分别插入旋轮架的靠外边缘的三个通孔内，将三个旋轮安装在相应旋轮轴上，将轴套安装于旋轮轴上旋轮的外侧，然后将旋轮轴的另一端插入旋轮架盖板的通孔，并用螺母固定；

(2)、旋轮安装完毕之后，用螺钉将旋轮架与测力仪相连，将测力仪固定在机床转接板上，机床转接板利用螺钉连接于机床滑台上；

(3)、将小直径柱塞组件安装于三个旋轮的中心位置，滑靴的尾部由弹簧夹头夹紧，再由机床三爪卡盘进行夹紧固定，弹簧夹头由旋轮架中间的通孔穿过，柱塞的另一端则由机床尾座活动顶尖顶紧，完成了工件的整个装夹过程；

(4)、三个旋轮在滑靴圆周方向上均匀分布，旋轮外周靠在滑靴外周，随着机床三爪卡盘的旋转带动滑靴与柱塞旋转，通过旋轮轴向进给对滑靴的轴向施压，使滑靴发生塑性变形，从而完成收口。

2.根据权利要求1所述的一种小直径柱塞组件三旋轮旋压专用夹具的运行工艺，其特征在于，旋轮架上用于穿过旋轮轴的三个孔的内侧设置所述凸台；所述轴套分别安装于三个旋轮与旋轮架盖板之间的旋轮轴上。

3.根据权利要求1所述的一种小直径柱塞组件三旋轮旋压专用夹具的运行工艺，其特征在于，所述的旋轮是具有圆角的滚动轴承。

4.根据权利要求1所述的一种小直径柱塞组件三旋轮旋压专用夹具的运行工艺，其特征在于，所述的机床转接板实现测力仪与机床之间连接固定。

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