CN114083369A - 一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，包括旋转工作台与工装夹具，工装夹具包括底板、固定支撑部与移动支撑部，底板的底面安装在旋转工作台上，固定支撑部包括安装座与一号拉紧销，底板的顶面安装有固定滑轨，固定滑轨的顶面开设有固定键槽，螺栓穿过安装座后固定在固定键槽内，安装座的顶面与一号拉紧销垂直连接，移动支撑部包括安装板、拉紧油缸与二号拉紧销，安装板的底面安装在底板顶面上，安装板的顶面安装有滑动块，滑动块的顶面与固定板的底面相连接，且滑动块与拉紧油缸相连接，固定板的顶面与二号拉紧销垂直连接，固定板上安装有接近开关。本设计不仅提高了缸体铸件打磨质量，而且适用范围广、自动化程度高。

Description

一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具及其使用方法
技术领域
本发明涉及工装夹具技术领域，尤其涉及一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具及其使用方法，主要适用于提高打磨质量。
背景技术
夹具顾名思义用以装夹工件（或引导刀具）的装置，是指机械制造过程中用来固定加工对象，使其固定在确定的位置上，通过专用设备或检测设备对装夹在夹具上的工件进行程序化的工艺处理。从广义上讲，在工艺处理过程的任何工序，用来快速、方便、安全地安装固定工件的装置，都可称为夹具。
柴油发动机缸体铸件品种多，有4缸缸体、6缸缸体，各种缸体的缸筒间距不一样，铸件毛坯每个重量都在100KG到300KG不等，每种产品年生产批量都在几万件以上，一般缸体铸件先经过四面磨床将缸体的前后面、上下面四个面上的披缝毛刺和浇冒口残余进行打磨，保证这四个面基本是四个平面，然后将缸体铸件不规整平面上的清理都设计成人工流水线打磨清理作业，或采用机器人通过激光测距定位进行自动打磨清理。但缸体在机器人打磨过程中位置需要严格固定，不得有上下左右或旋转偏移，保证机器人打磨过程中不至于过磨，或打磨不到，影响打磨质量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的打磨质量差的缺陷与问题，提供一种打磨质量好的柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具及其使用方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，包括旋转工作台与工装夹具，所述工装夹具安装在旋转工作台上，所述工装夹具包括底板、固定支撑部与移动支撑部，所述底板的底面安装在旋转工作台上，所述固定支撑部包括安装座与一号拉紧销，所述安装座的底面安装在底板顶面的一侧，安装座的顶面与一号拉紧销垂直连接，所述移动支撑部包括安装板、拉紧油缸与二号拉紧销，所述安装板的底面安装在底板顶面的另一侧，安装板的顶面安装有滑动块，滑动块的顶面与固定板的底面相连接，且滑动块与拉紧油缸相连接，固定板的顶面与二号拉紧销垂直连接。
所述一号拉紧销、二号拉紧销均包括依次连接的一号圆柱段、二号圆柱段与拉紧段，所述一号圆柱段与安装座、固定板的顶面垂直连接，所述拉紧段呈方圆形结构，拉紧段的四角为圆弧面，圆弧面上设置有波纹凸起。
所述安装座的顶面垂直连接有一号支撑销，所述固定板的顶面垂直连接有二号支撑销。
所述一号支撑销与二号支撑销的顶端在同一水平面。
所述固定板上安装有接近开关。
所述底板的顶面安装有固定滑轨，所述固定滑轨的顶面开设有固定键槽，螺栓穿过安装座后固定在固定键槽内。
所述固定滑轨的侧面开设有多个定位键槽，所述安装座的侧面设置有与定位键槽相配合的缸体位置铭牌。
所述滑动块的数量为两个，两个滑动块对称连接在拉紧油缸的两侧，滑动块套装在导杆上，导杆通过导杆安装座固定在安装板的顶面上，所述固定板的底面分别与两个滑动块的顶面相连接。
所述工装夹具还包括防尘罩，所述防尘罩的外底面与底板的顶面相连接，所述安装板安装在防尘罩的内底面上，所述拉紧油缸与滑动块均位于防尘罩内，所述固定板与二号拉紧销均位于防尘罩外。
一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
先将缸体铸件顶面的两个缸筒分别套装在一号拉紧销、二号拉紧销上，再控制拉紧油缸工作，拉紧油缸将二号拉紧销向远离一号拉紧销的方向拉紧，以通过二号拉紧销将缸体铸件拉紧，然后控制位于打磨夹具两侧的机器人对缸体铸件进行打磨。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具及其使用方法中，先将缸体铸件顶面的两个缸筒分别套装在一号拉紧销、二号拉紧销上，再控制拉紧油缸工作，拉紧油缸将二号拉紧销向远离一号拉紧销的方向拉紧，以通过二号拉紧销将缸体铸件拉紧，然后控制位于打磨夹具两侧的机器人对缸体铸件进行打磨，上述设计可以保证缸体铸件在打磨受力过程中不至于偏移翻倒而影响缸体铸件打磨质量。因此，本发明提高了缸体铸件打磨质量。
2、本发明一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具及其使用方法中，一号拉紧销、二号拉紧销均包括依次连接的一号圆柱段、二号圆柱段与拉紧段，一号圆柱段与安装座、固定板的顶面垂直连接，拉紧段呈方圆形结构，拉紧段的四角为圆弧面，圆弧面上设置有波纹凸起，可保证拉紧销与缸筒的接触面积，从而保证缸体铸件在打磨时不会产生位置偏移和翻倒；安装座的顶面垂直连接有一号支撑销，固定板的顶面垂直连接有二号支撑销，一号支撑销与二号支撑销的顶端在同一水平面，保证缸体铸件底面在水平面，进一步提高打磨质量；固定板上安装有接近开关，当缸体铸件放到移动支撑部上后将接近开关压下，通过接近开关提供信号来控制拉紧油缸。因此，本发明可靠性高、打磨质量好、自动化程度高。
3、本发明一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具及其使用方法中，底板的顶面安装有固定滑轨，固定滑轨的顶面开设有固定键槽，螺栓穿过安装座后固定在固定键槽内，在更换不同类的缸体铸件时，只需将固定支撑部移到相应位置后，通过螺栓将固定支撑部紧固即可，提高了打磨夹具的适用范围；固定滑轨的侧面开设有多个定位键槽，安装座的侧面设置有与定位键槽相配合的缸体位置铭牌，对作业人员既防错又防呆。因此，本发明适用范围广、使用简单。
4、本发明一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具及其使用方法中，滑动块的数量为两个，两个滑动块对称连接在拉紧油缸的两侧，滑动块套装在导杆上，导杆通过导杆安装座固定在安装板的顶面上，固定板的底面分别与两个滑动块的顶面相连接，上述设计使得移动支撑部的工作可靠性高；防尘罩的外底面与底板的顶面相连接，安装板安装在防尘罩的内底面上，拉紧油缸与滑动块均位于防尘罩内，固定板与二号拉紧销均位于防尘罩外，增设防尘罩，以防止磨尘对夹具机构产生不利影响。因此，本发明可靠性高、防尘效果好。
附图说明
图1是本发明中打磨夹具的工作状态示意图。
图2是本发明中打磨夹具与缸体铸件的固定状态示意图。
图3是图1中工装夹具的俯视图（不带防尘罩）。
图4是图1中工装夹具的主视图（带防尘罩）。
图5是图2中固定支撑部的结构示意图。
图6是图2中移动支撑部的结构示意图。
图7是图3中一号拉紧销或者二号拉紧销的主视图。
图8是图3中一号拉紧销或者二号拉紧销的俯视图。
图9是图3中一号拉紧销与二号拉紧销的受力示意图。
图中：旋转工作台1、工装夹具2、底板21、固定支撑部22、安装座221、一号拉紧销222、一号圆柱段223、二号圆柱段224、拉紧段225、圆弧面226、波纹凸起227、一号支撑销228、缸体位置铭牌229、移动支撑部23、安装板231、拉紧油缸232、二号拉紧销233、滑动块234、固定板235、二号支撑销236、接近开关237、导杆238、导杆安装座239、固定滑轨24、固定键槽241、螺栓242、定位键槽243、防尘罩25、缸体铸件3、机器人4。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图9，一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，包括旋转工作台1与工装夹具2，所述工装夹具2安装在旋转工作台1上，所述工装夹具2包括底板21、固定支撑部22与移动支撑部23，所述底板21的底面安装在旋转工作台1上，所述固定支撑部22包括安装座221与一号拉紧销222，所述安装座221的底面安装在底板21顶面的一侧，安装座221的顶面与一号拉紧销222垂直连接，所述移动支撑部23包括安装板231、拉紧油缸232与二号拉紧销233，所述安装板231的底面安装在底板21顶面的另一侧，安装板231的顶面安装有滑动块234，滑动块234的顶面与固定板235的底面相连接，且滑动块234与拉紧油缸232相连接，固定板235的顶面与二号拉紧销233垂直连接。
所述一号拉紧销222、二号拉紧销233均包括依次连接的一号圆柱段223、二号圆柱段224与拉紧段225，所述一号圆柱段223与安装座221、固定板235的顶面垂直连接，所述拉紧段225呈方圆形结构，拉紧段225的四角为圆弧面226，圆弧面226上设置有波纹凸起227。
所述安装座221的顶面垂直连接有一号支撑销228，所述固定板235的顶面垂直连接有二号支撑销236。
所述一号支撑销228与二号支撑销236的顶端在同一水平面。
所述固定板235上安装有接近开关237。
所述底板21的顶面安装有固定滑轨24，所述固定滑轨24的顶面开设有固定键槽241，螺栓242穿过安装座221后固定在固定键槽241内。
所述固定滑轨24的侧面开设有多个定位键槽243，所述安装座221的侧面设置有与定位键槽243相配合的缸体位置铭牌229。
所述滑动块234的数量为两个，两个滑动块234对称连接在拉紧油缸232的两侧，滑动块234套装在导杆238上，导杆238通过导杆安装座239固定在安装板231的顶面上，所述固定板235的底面分别与两个滑动块234的顶面相连接。
所述工装夹具2还包括防尘罩25，所述防尘罩25的外底面与底板21的顶面相连接，所述安装板231安装在防尘罩25的内底面上，所述拉紧油缸232与滑动块234均位于防尘罩25内，所述固定板235与二号拉紧销233均位于防尘罩25外。
一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
先将缸体铸件3顶面的两个缸筒分别套装在一号拉紧销222、二号拉紧销233上，再控制拉紧油缸232工作，拉紧油缸232将二号拉紧销233向远离一号拉紧销222的方向拉紧，以通过二号拉紧销233将缸体铸件3拉紧，然后控制位于打磨夹具两侧的机器人4对缸体铸件3进行打磨。
本发明的原理说明如下：
要保证机器人对缸体铸件正常打磨，需要解决以下几个问题：（1）要将缸体铸件固定在打磨工作台上，并在打磨受力过程中不至造成位置偏移或翻倒，就必须要对缸体铸件施加一定的锁紧力，通过对机器人打磨力的测量，对缸体铸件施加约100KG力锁紧力就可保证铸件在打磨时不会产生位置偏移和翻倒；（2）要保证每一个需打磨的缸体铸件在工作台上的位置坐标XYZ值要保持一致，不得超过机器人自动尺寸检测超差量；（3）铸件放到工作台后需有信号提醒机器人，可以进行下一步夹紧动作，将缸体铸件牢牢夹紧；（4）缸体铸件有六个面，除底面与工作台接触，机器人无法进行打磨外，其他五个面应无防碍机器人进行打磨作业，因此设计的工装夹具的拉紧固定机构取的夹紧点需取缸体铸件的内腔某个部位；（5）需要适应不同种类的缸体铸件，不同的固定块换装时需简单快捷；（6）设计过程中须考虑磨尘对夹具机构的影响，因此对夹具机构需设置防护装置。
首先对缸体铸件进行工艺分析，缸体铸件毛坯经过缸体磨床进行四面打磨，缸体的顶面（缸筒面）、底面（曲轴箱面）、前端面和后端面等四面基本上在同一平面，根据缸体铸件的形状，顶面（缸筒面）是形状最规整的一面，可以不需要补磨，缸筒内部不需要打磨，缸筒可以作为缸体固定夹紧的部位，这种夹紧方式形成的机构在缸体的内部，可以避免防碍缸体铸件其他五面打磨空间。因此选取缸体铸件顶面（缸筒面）作为底面布置到工装夹具上。
一号拉紧销与二号拉紧销之间的距离是缸体铸件选定两个缸筒之间的距离，拉紧销的外径小于缸筒内径几个毫米，保证拉紧销正常放入缸筒内。拉紧销的安装固定部位（一号圆柱段）形状尺寸不变，固定缸体铸件的形状部位（拉紧段）可根据不同缸体缸筒的尺寸大小分别做成不同的拉紧销。根据不同的缸体两固定缸筒之间距离尺寸不同，预先在固定滑轨上的相应位置加工定位键槽，更换不同类的缸体时，只需将安装座移到相应尺寸的定位键槽处，再用螺栓将安装座紧固即可。拉紧销设计成方圆形，四个角为圆弧面，可保证与缸筒的接触面积大，每次拉紧时拉紧销上有两个面与缸筒接触，两个拉紧销就有四个拉紧面，保证缸体铸件不至于左右偏移。
在缸体铸件没有放到工装夹具上时，拉紧油缸处于松弛状态，二号拉紧销和滑动块在原始尺寸位置；当缸体铸件放到工装夹具上后，将接近开关压下，接近开关提供信号给工控机，工控机发给拉紧油缸拉紧信号，拉紧油缸加油将二号拉紧销向油缸侧拉紧，二号拉紧销又将缸体铸件拉紧，保证缸体铸件在打磨受力过程中不至于偏移翻倒而影响铸件打磨质量。本设计既简单、实用，效果好，又利于在缸体类铸件机器人自动化打磨方面进行推广。
实施例1：
参见图1至图9，一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，包括旋转工作台1与工装夹具2，所述工装夹具2安装在旋转工作台1上，所述工装夹具2包括底板21、固定支撑部22与移动支撑部23，所述底板21的底面安装在旋转工作台1上，所述固定支撑部22包括安装座221与一号拉紧销222，所述安装座221的底面安装在底板21顶面的一侧，安装座221的顶面与一号拉紧销222垂直连接，所述移动支撑部23包括安装板231、拉紧油缸232与二号拉紧销233，所述安装板231的底面安装在底板21顶面的另一侧，安装板231的顶面安装有滑动块234，滑动块234的顶面与固定板235的底面相连接，且滑动块234与拉紧油缸232相连接，固定板235的顶面与二号拉紧销233垂直连接，所述固定板235上安装有接近开关237。
按上述方案，一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：先将缸体铸件3顶面的两个缸筒分别套装在一号拉紧销222、二号拉紧销233上，再控制拉紧油缸232工作，拉紧油缸232将二号拉紧销233向远离一号拉紧销222的方向拉紧，以通过二号拉紧销233将缸体铸件3拉紧，然后控制位于打磨夹具两侧的机器人4对缸体铸件3进行打磨。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述一号拉紧销222、二号拉紧销233均包括依次连接的一号圆柱段223、二号圆柱段224与拉紧段225，所述一号圆柱段223与安装座221、固定板235的顶面垂直连接，所述拉紧段225呈方圆形结构，拉紧段225的四角为圆弧面226，圆弧面226上设置有波纹凸起227。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述安装座221的顶面垂直连接有一号支撑销228，所述固定板235的顶面垂直连接有二号支撑销236，所述一号支撑销228与二号支撑销236的顶端在同一水平面。
实施例4：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述底板21的顶面安装有固定滑轨24，所述固定滑轨24的顶面开设有固定键槽241，螺栓242穿过安装座221后固定在固定键槽241内，所述固定滑轨24的侧面开设有多个定位键槽243，所述安装座221的侧面设置有与定位键槽243相配合的缸体位置铭牌229。
实施例5：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述滑动块234的数量为两个，两个滑动块234对称连接在拉紧油缸232的两侧，滑动块234套装在导杆238上，导杆238通过导杆安装座239固定在安装板231的顶面上，所述固定板235的底面分别与两个滑动块234的顶面相连接。
实施例6：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述工装夹具2还包括防尘罩25，所述防尘罩25的外底面与底板21的顶面相连接，所述安装板231安装在防尘罩25的内底面上，所述拉紧油缸232与滑动块234均位于防尘罩25内，所述固定板235与二号拉紧销233均位于防尘罩25外。

Claims (10)

1.一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，包括旋转工作台(1)与工装夹具(2)，所述工装夹具(2)安装在旋转工作台(1)上，其特征在于：所述工装夹具(2)包括底板(21)、固定支撑部(22)与移动支撑部(23)，所述底板(21)的底面安装在旋转工作台(1)上，所述固定支撑部(22)包括安装座(221)与一号拉紧销(222)，所述安装座(221)的底面安装在底板(21)顶面的一侧，安装座(221)的顶面与一号拉紧销(222)垂直连接，所述移动支撑部(23)包括安装板(231)、拉紧油缸(232)与二号拉紧销(233)，所述安装板(231)的底面安装在底板(21)顶面的另一侧，安装板(231)的顶面安装有滑动块(234)，滑动块(234)的顶面与固定板(235)的底面相连接，且滑动块(234)与拉紧油缸(232)相连接，固定板(235)的顶面与二号拉紧销(233)垂直连接。
2.根据权利要求1所述的一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，其特征在于：所述一号拉紧销(222)、二号拉紧销(233)均包括依次连接的一号圆柱段(223)、二号圆柱段(224)与拉紧段(225)，所述一号圆柱段(223)与安装座(221)、固定板(235)的顶面垂直连接，所述拉紧段(225)呈方圆形结构，拉紧段(225)的四角为圆弧面(226)，圆弧面(226)上设置有波纹凸起(227)。
3.根据权利要求1所述的一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，其特征在于：所述安装座(221)的顶面垂直连接有一号支撑销(228)，所述固定板(235)的顶面垂直连接有二号支撑销(236)。
4.根据权利要求3所述的一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，其特征在于：所述一号支撑销(228)与二号支撑销(236)的顶端在同一水平面。
5.根据权利要求1所述的一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，其特征在于：所述固定板(235)上安装有接近开关(237)。
6.根据权利要求1所述的一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，其特征在于：所述底板(21)的顶面安装有固定滑轨(24)，所述固定滑轨(24)的顶面开设有固定键槽(241)，螺栓(242)穿过安装座(221)后固定在固定键槽(241)内。
7.根据权利要求6所述的一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，其特征在于：所述固定滑轨(24)的侧面开设有多个定位键槽(243)，所述安装座(221)的侧面设置有与定位键槽(243)相配合的缸体位置铭牌(229)。
8.根据权利要求1所述的一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，其特征在于：所述滑动块(234)的数量为两个，两个滑动块(234)对称连接在拉紧油缸(232)的两侧，滑动块(234)套装在导杆(238)上，导杆(238)通过导杆安装座(239)固定在安装板(231)的顶面上，所述固定板(235)的底面分别与两个滑动块(234)的顶面相连接。
9.根据权利要求1所述的一种柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具，其特征在于：所述工装夹具(2)还包括防尘罩(25)，所述防尘罩(25)的外底面与底板(21)的顶面相连接，所述安装板(231)安装在防尘罩(25)的内底面上，所述拉紧油缸(232)与滑动块(234)均位于防尘罩(25)内，所述固定板(235)与二号拉紧销(233)均位于防尘罩(25)外。
10.一种权利要求1所述的柴油发动机缸体铸件机器人打磨夹具的使用方法，其特征在于：所述使用方法包括以下步骤：
先将缸体铸件(3)顶面的两个缸筒分别套装在一号拉紧销(222)、二号拉紧销(233)上，再控制拉紧油缸(232)工作，拉紧油缸(232)将二号拉紧销(233)向远离一号拉紧销(222)的方向拉紧，以通过二号拉紧销(233)将缸体铸件(3)拉紧，然后控制位于打磨夹具两侧的机器人(4)对缸体铸件(3)进行打磨。
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