CN114473566A - 车前轴加工系统和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车前轴加工系统和加工方法，完成包括上料、定位、打孔等工序的车前轴加工系统，包括上料装置、夹紧装置、转移交换平台和加工机床，所述所述转移交转平台包括分别设置于上料装置下方、检测定位装置下方、和加工机床处的三套，分别为第一转换平台、第二转换平台和第三转换平台；所述上料装置将待处理车前轴转移至夹紧装置位置，夹紧后，由转移交换平台将工件转移至加工机床处进行机加工。在车前轴转移至夹紧装置上完成夹紧后，待处理车前轴与夹具托板一同被转移到下一加工单元完成定位、钻孔等加工工序。无需解除夹紧，缩短接收工件和转运至下一工序的用时，提升了夹紧和转运效率。

Description

车前轴加工系统和加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，特别是涉及车前轴加工系统和加工方法。

背景技术

汽车前轴是汽车前桥总成的重要零件之一，一般商用车前轴尺寸约为 2000*200*400mm(长*宽*高)，质量有的高达150kg，其机加工包括铣面、镗孔、攻丝等工序，由于车前轴体积大、重量高、并且为异形结构，其夹紧、定位和机加工过程的位置稳定和精密度对于产品的质量非常关键。

车前轴加工的设备已公开的结构多为分工序的相互独立加工的设备，如公开专利技术“一种用于前轴加工的定位夹紧工装及加工方法”(申请号： CN201610261814.X)提供夹紧工序；专利申请“用于前轴全工序自动化机械加工系统”(申请号：CN202010947178.2)提供了前轴钻孔、铣面的处理工序。

现有技术中，车前轴加工有如下缺陷：

1、一般将上料、夹紧、转运和机加工分工序进行，每完成一个工序的处理后，要求将工件转运至下一工序，重新定位后开始新的处理工序；由于各个工位之间没有关联，使得位移偏差较大，尤其是较大工件且对加工精密度要求高的情况下，延长了重新定位的难度和耗时；

2、对于工件位置的检测，例如专利申请“一种汽车前轴综合检具”(申请号：CN202021762338.8)采用两个红外检测装置确定前轴板簧宽度的最小极限值，还有用于检测前轴长度的光栅检测装置和用于检测前轴两端部拳头的加工余量的加工量检测装置。这种检测工装适用于车前轴工件成品的检测，对于加工过程中转运频繁、加工设备复杂的场景并不适用。

3、针对具有倾斜面的工件的加工，一般采用调整工件角度的方式，市场上常见的五轴立式加工中心的A旋转轴多安装到工作台上，然而这种安装方式加工的工件尺寸和重量受限，既不能加工较大的工件，也不能载重加工中心，因为A 旋转轴承重能力有限。

发明内容

为了解决现有技术的以上问题，本发明提供如下技术方案：

作为本发明的第一个方面，在于提供一种完成包括上料、定位、打孔等工序的车前轴加工系统，包括上料装置、夹紧装置、转移交换平台、检测定位装置和加工机床，所述转移交转平台包括分别设置于上料装置下方、检测定位装置下方、和加工机床处的三套，分别为第一转换平台、第二转换平台和第三转换平台；所述上料装置将待处理车前轴转移至夹紧装置位置，夹紧后，由转移交换平台将工件转移至加工机床处进行机加工。

优选的，所述上料装置包括用于放置待处理车前轴的车前轴暂存部和车前轴转移部，待处理车前轴置于车前轴暂存部处等待上料和后续加工；车前轴转移部将车前轴分别转运至后续工位，所述车前轴转移部包括龙门桁架以及设置于龙门桁架上的横移机构、升降机构和抓夹机构；所述抓夹机构用于抓紧待处理车前轴，并在横移机构带动下沿龙门桁架的横梁横向往复移动，在升降机构带动下垂直于龙门桁架的横梁完成升降动作。

优选的，所述抓夹机构包括主壳体、抓夹机构升降杆、抓夹部，所述抓夹机构升降杆贯穿主壳体，抓夹部固定连接至抓夹机构升降杆底端。主壳体包括外部保护壳体和与之连接的抓夹机构固定板。

所述抓夹部包括横向的抓夹连接杆和位于抓夹连接杆两端对称设置的爪夹件，每件爪夹件分别包括抓手固定板、抓手连接座、以及设置于抓手连接座上的抓手气缸、抓手第一横杆、抓手第二横杆、抓手连接杆两件、L型抓手两件和位于L形抓手底端的接触件；

所述L型抓手中上部铰接至抓手第二横杆两端、上部铰接至抓手连接杆的下端，所述抓手连接杆上端铰接至抓手第一横杆的两端，抓手第一横杆顶部连接至抓手气缸的伸缩杆上；

所述抓手气缸伸缩推动抓手第一横杆升降，使得抓手连接杆带动与其连接的 L型抓手以与抓手第二横杆接触的铰接点为中心旋转，从而实现L型抓手的抓紧和防松。

优选的，所述夹紧装置包括夹具托板和设置于夹具托板上的纵向夹紧组件和横向夹紧组件；所述纵向夹紧组件包括油缸托板和设置于油缸托板上的上部夹紧组件和下部夹紧组件；所述上部夹紧组件包括垂直设置于油缸托板上的纵向螺杆、以及转角缸、纵向螺杆和转角缸上方的压板、压板另一端下方铰接一角度微调块，压板与角度微调块接触位置为与后者配合的弧形面，角度微调块以铰接点为中心在有限角度范围内摆动。

转角缸缸筒固定于油缸托板上，杆头通过连接件铰接至压板中部，转角缸旋转，带动压板旋转。

所述下部夹紧组件包括垂直设置于油缸托板的纵向两端夹紧油缸和定位板，所述两端夹紧油缸设置于定位板上，定位板底面与油缸托板221通过横向滑轨结构连接，允许定位板在油缸托板上横向滑动。

优选的，所述横向夹紧组件包括设置于夹具托板上的双油缸座，以及设置于双油缸座上的横向两端夹紧油缸和杠杆夹紧油缸，以及夹紧连接杆、夹紧杠杆和第二动向钢珠螺杆；所述横向两端夹紧油缸杆头输出端横向顶在车前轴内侧，所述杠杆夹紧油缸杆头输出端铰接至夹紧杠杆底端、夹紧杠杆顶端设置横向的第二动向钢珠螺杆，所述连接杆一端铰接至杠杆夹紧油缸的油缸座上、另一端铰接至夹紧杠杆中部。

所述夹紧杠杆倾斜设置，倾斜角度由待处理车前轴两端倾斜角度确定，垂直于车前轴两端，在本实施例中夹紧杠杆倾斜角度为117°。

所述纵向夹紧组件和横向夹紧组件分别为两套，分别对称设置于油缸托板上。

优选的，所述夹紧装置还包括夹具托板两端设置的连接板，所述连接板底边通过快速接头方便与左、右两侧的转台对应设置的快速接头的快速连接、断开连接。优选的，所述快速接头为零点定位器。

所述夹紧装置连同待处理的车前轴工件由转移交换平台转移至各加工工位处。

优选的，所述转移交换平台包括转换平台底座、设置于上料装置一侧的第一转换平台，检测定位装置下方、第一转换平台对向的第二转换平台，以及加工机床对向的第三转换平台；在第一转换平台上首先实现待加工车前轴的夹紧，在第二转换平台上可采用检测定位装置实现待加工车前轴的精确定位，在第三转换平台上采用加工机床对车前轴进行机加工处理。

由于车前轴尺寸较大，为了保证转运过程安全可靠，连接板在转运过程为水平向，车前轴位于连接板上方，本发明提供了可翻转的转移交换平台，可实现车前轴及连接板的翻转。

为了实现翻转的功能，所述第一转换平台、第二转换平台和第三转换平台均包括翻转部，所述翻转部包括主翻转座、副翻转座、旋转轴电机和分别连接至主翻转座和副翻转座的两件L型连接块，每件L型连接块内侧横板上设置一组纵向零点定位器，与夹紧装置连接板的零点定位器匹配。

为了实现转移交换功能，第一转换平台和第二转换平台分别包括托运部，所述托运部包括托运台侧板、托板固定架、托举板、托举板侧板、转换平台丝杆、转换平台滑轨、转换平台滑块、转换平台纵向滑轨及滑块组件、托举油缸和托板；所述第二转换平台还包括托运台底板；

所述托运台侧板位于托板固定架两侧；

所述托举板固定于托举板侧板上，由托举板侧板托举支撑；

所述转换平台丝杠设置于托举板上表面，托板底面设置一丝杠滑块，托板在转换平台丝杠带动下往复移动，托板底面、丝杠滑块两侧分别设置一列转换平台滑块；

所述托举板上、在转换平台丝杠两侧设置的转换平台滑轨与托板底面的转换平台滑块配合，为托板移动提供导向作用。

所述托举油缸缸筒固定于托举板侧板上、杆头向下，托举油缸伸缩带动托举板侧板及设置于托举板侧板上的组件整体升降。

所述转换平台纵向滑轨及滑块组件设置于托举板侧板和托板固定架上，为托举板侧板及设置于托举板侧板上的组件的升降提供导向。

所述第一转换平台和第二转换平台的结构，除了托板结构不同外，其他结构均相同且轴对称设置。

优选的，所述第二转换平台的托板上表面为方形结构，在面向第一转换平台一端设置一组定位拉钉；所述第一转换平台的托板上表面主体为方形，在面向第二转换平台一端的两侧分别设置嵌合块，两件嵌合块之间的距离不小于第二转换平台的托板上表面的宽度，使得第二转换平台的托板可嵌合于第一转换平台的托板的嵌合块之间；所述第一转换平台的托板的嵌合块面向第二转换平台方向的末端设置一组定位拉钉；

进一步的，所述夹紧装置的夹具托板底面还设置两组定位拉钉，第一组定位拉钉可以与第一转换平台的托板上的定位拉钉对应连接，第二组定位拉钉可以与第二转换平台托板上的定位拉钉对应连接。两组定位拉钉分别与第一转换平台托板上的定位拉钉、第二转换平台托板上的定位拉钉位置对应、连接关系对应。

优选的，所述第三转换平台设置于转换平台底座上，除包含翻转部外，还包括翻转部支撑座，所述转换平台底座上设置横向的底座丝杠和底座导轨，所述第三转换平台的翻转部支撑座底部设置与底座丝杠和底座导轨分别配合的滑块，在底座丝杠的驱动下，第三转换平台可沿底座导轨横向往复平移。

优选的，所述车前轴加工系统还包括检测定位装置，在检测定位装置处，待处理车前轴被转移交换平台的设备托运至当前工位、进行翻转、而后在该工位进行检测定位。所述检测定位装置包括检测定位机构防护罩、以及设置于检测定位机构防护罩内部的工件检测定位机构，所述工件检测定位机构设置于第二转换平台上方，包括检测定位机构支撑架、检测定位机构横梁、检测定位机构横移框架、检测定位机构连接座、检测定位机构垂直连接件、光学机床测头、机床测头固定架、检测定位机构横向丝杆、检测定位机构纵向丝杆、检测定位机构纵向滑块、检测定位机构垂直丝杆、检测定位机构垂直滑块和多个检测定位机构线轨滑块；

所述检测定位机构横梁设置于检测定位机构支撑架顶端，上方设置纵向的检测定位机构横移框架，检测定位机构横移框架沿检测定位机构横梁横向移动；检测定位机构横移框架顶端设置检测定位机构连接座，检测定位机构连接座可沿检测定位机构横移框架纵向移动；检测定位机构连接座面向第二转换平台设置垂直的检测定位机构垂直连接件，光学机床测头设置于机床测头固定架上、而后连接至检测定位机构垂直连接件，光学机床测头连同机床测头固定架可沿检测定位机构垂直连接件垂直升降。

优选的，所述加工机床包括设置于转移交换平台的转换平台底座上的电主轴机构和刀库机构；所述转移交换平台的第三转换平台位于电主轴机构和刀库机构之间，第三转换平台运送来的车前轴由电主轴机构进行机加工。

所述电主轴机构包括电主轴和与电主轴连接的电主轴移动控制部，所述电主轴移动控制部控制电主轴的横向、纵向和垂直方向的移动；所述电主轴移动控制部包括电主轴架体、以及设置于电主轴架体上的下滑座、中滑座、上滑座；所述电主轴固定于主轴箱内，主轴箱设置于上滑座上，电主轴可选用车铣复合型电主轴。

所述刀库机构设置于电主轴机构前方，为前置式刀库，包括链式刀库、刀库挡板、刀库凸轮箱和换刀臂；所述刀库凸轮箱输出轴连接至下方的换刀臂，控制换刀臂的升降和旋转。刀库挡板将链式刀库与电主轴隔离开，减少加工过程中对链式刀库的扰动。

更进一步的，所述电主轴机构还包括角度控制机构，所述角度控制机构包括设置于电主轴移动控制部上的转台主轴和主轴旋转驱动机构，转台主轴固定于电主轴移动控制部的中滑座上，内侧一端通过带轮和同步带连接至一编码器，编码器用于记录转台主轴的旋转角度；

转台主轴外侧另一端通过轴承固定连接至上滑座。

优选的，所述中滑座上方设置主轴旋转驱动机构，所述主轴旋转驱动机构包括转台驱动丝杆、带轴承的联动轴、联动滑块、垂直导块、圆弧导轨、上导轨支架；

联动轴为滚轮轴，一端通过轴承连接至上导轨支架，另一端通过轴承置于垂直导块内；所述垂直导块包括正面下方带有弧形面的连板和两侧的挡板、背面通过联动滑块固定至转台驱动丝杆上；

所述圆弧导轨通过导轨安装座固定于中滑座上，上导轨支架固定于上滑座上。

优选的，所述车前轴加工系统包括五个PLC控制器，分别为控制上料装置的第一控制器、控制夹紧装置的第二控制器、控制转移交换平台的第三控制器、控制检测定位装置的第四控制器以及控制加工机床的第五控制器；所述上料装置第一控制器控制横移机构、升降机构的运行，以及抓夹机构的抓手气缸的动作；所述夹紧装置的第二控制器与转角缸、纵向螺杆、纵向两端夹紧油缸、横向两端夹紧油缸和杠杆夹紧油缸分别连接并控制其动作；所述转移交换平台的第三控制器与翻转部的旋转轴电机、L型连接块上的零点定位器、以及第一转换平台和第二转换平台托运部的托举油缸、转换平台丝杠、托板上的定位拉钉分别连接，接收各个零点定位器和定位拉钉传递的信号，控制托举油缸、转换平台丝杠、旋转轴电机的启停动作；所述工件检测定位装置的第四控制器与检测定位机构横向丝杆、检测定位机构纵向丝杆、检测定位机构垂直丝杆、光学机床测头分别连接，控制和记录检测定位机构横向丝杆、检测定位机构纵向丝杆、检测定位机构垂直丝杆的启停和运转长度，控制工件检测定位结构的光学机床测头横向、纵向和垂直方向移动，对工件进行检测，实现工件的定位和尺寸的测量；为后续工件的处理提供数据；所述加工机床的第五控制器，与电主轴连接控制其启停；还与电主轴移动控制部连接，控制电主轴的横向、纵向和垂直方向的移动；还与刀库机构连接，控制换刀动作；还与编码器、第一刹车器和第二刹车器连接，控制和记录转台主轴旋转角度；还与转台驱动丝杆连接，控制电主轴的旋转动作。

所述车前轴加工系统还包括工控机，所述工控机分别与第一控制器、第二控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和第五控制器分别连接，记录车前轴尺寸和位置，控制上料装置、夹紧装置、转移交换平台、检测定位装置和加工机床的动作，实现在检测定位装置处一次定位，转换过程和机加工过程无需重复定位的效果。大大缩减了加工周期和时长，提升了加工效率和精确度。

作为本发明的第二个方面，在于提供了一种车前轴加工方法，采用本发明提供的车前轴加工系统，包括如下步骤：

步骤1、上料，采用上料装置将待处理车前轴转移至第一转换平台的夹紧装置处；

步骤2、采用夹紧装置将车前轴夹紧固定；

步骤3、所述夹紧装置连同待处理的车前轴由第一转换平台转移至第二转换平台，于检测定位装置处进行检测定位，记录待处理车前轴的尺寸；

步骤4、检测定位后，待处理车前轴由第二转换平台转移至第三转换平台，沿转换平台底座转移至加工机床位置进行机加工。

优选的，步骤3中，在第一转换平台，翻转部带动车前轴旋转90度后，再转移至第二转换平台；

步骤4中，在第二转换平台，翻转部带动车前轴旋转至水平位置后，再转移至第三转换平台；

优选的，待处理车轴由第二转换平台转移至第三转换平台的过程如下：首先，第三转换平台移动至与第二转换平台纵向平齐处；第二转换平台翻转部的旋转轴电机带动L型接块旋转，使得连接板连同车前轴翻转至水平方向，在转运过程减少纵向夹持件的负载，提升转运安全性；而后，托运部的托举油缸伸展将托板举升，托板升高至与夹紧装置的夹具托板接触并通过第二组定位拉钉连接，托板继续升高使得夹具托板与L型连接块断开连接；托板在转换平台丝杠带动下移动至第三转换平台；第二转换平台的托举油缸收缩，托板连同车轴下降至夹紧装置的连接板与第三转换平台的L型连接板接触，并通过零点定位器连接，托板继续下降，而后第二转换平台的转换平台丝杠带动托板归位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的加工系统，车前轴在夹紧装置完成夹紧后，与夹具托板和夹紧组件一同被转移到下一加工单元完成定位、钻孔等加工工序；无需解除夹紧，缩短接收工件和转运至下一工序的用时，提升了夹紧和转运效率。

2、对于车前轴等尺寸较大的工件，在转运过程中，如果以车前轴和连接板均垂直的方式移动，对夹紧装置造成较大负荷，为了保证转运过程安全可靠，连接板在转运过程为水平向，车前轴位于连接板上方，本发明提供了可翻转的转移交换平台，可实现车前轴及夹具托板的翻转。

3、本发明提供了前置式刀库布局，由于链式刀库位于电主轴前方，换刀臂整体移动为纵向直线移动，换刀过程换刀臂无曲线移动，换刀迅速，且精确度高；并且刀库与电主轴结构相对独立，避免了电主轴机加工过程中产生的振动对刀库精密度的影响。

4、本发明提供的电主轴的角度控制机构实现了驱动电主轴整体摆动的效果，同时编码器记录摆动角度，可摆动主轴摆动角度范围可达±15°，可实现具有倾斜面的工件的铣面或镗孔加工。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明提供的车前轴加工系统的整体结构图；

图2为本发明提供的车前轴加工系统的立体结构图；

图3为本发明提供的车前轴加工系统的俯视图；

图4为本发明提供的车前轴加工系统中上料装置的整体结构示意图；

图5为本发明提供的车前轴加工系统中上料装置的横移机构的立体图一；

图6为本发明提供的车前轴加工系统中上料装置的横移机构的立体图二；

图7为本发明提供的车前轴加工系统中上料装置的抓夹机构结构示意图；

图8为本发明提供的车前轴加工系统中夹紧装置的整体结构示意图；

图9为本发明提供的车前轴加工系统中夹紧装置的纵向夹紧组件的结构示意图；

图10为本发明提供的车前轴加工系统中夹紧装置的连接板结构示意图；

图11为本发明提供的车前轴加工系统中转移交换平台的整体结构示意图；

图12为本发明提供的车前轴加工系统中第一转换平台和第二转换平台结构立体图一；

图13为本发明提供的车前轴加工系统中第一转换平台和第二转换平台结构立体图二；

图14为本发明提供的车前轴加工系统中转移交换平台的翻转部的结构示意图；

图15为本发明提供的车前轴加工系统中检测定位装置的整体结构图；

图16为本发明提供的车前轴加工系统中检测定位装置的立体结构图；

图17为本发明提供的车前轴加工系统中检测定位装置的爆炸图；

图18为本发明提供的车前轴加工系统中加工机床的整体结构图；

图19为本发明提供的车前轴加工系统中加工机床的电主轴移动控制部结构示意图；

图20为本发明提供的车前轴加工系统中加工机床的刀库机构结构示意图；

图21为本发明提供的车前轴加工系统中加工机床的角度控制机构结构示意图；

图22为本发明提供的车前轴加工系统中加工机床的主轴旋转驱动机构立体图。

01-上料装置，02-夹紧装置，03-转移交换平台，04-检测定位装置，05-加工机床，06-车前轴；

上料装置的组件：11-车前轴暂存部，12-车前轴转移部，121-龙门桁架，122- 横移机构，123-升降机构，124-抓夹机构；

111-暂存架，112-转移电机，113-传动齿轮，114-传动链条，115-输送链条；

1221-横移齿条，1222-横移导轨，1223-横移滑块，1224-驱动横移动作的第一伺服电机，1225-横移齿轮，1226辅助横移齿轮；

1231-纵移齿条，1232-纵移导轨，1233-纵移滑块，1234-第二伺服电机，1235- 纵移齿轮，1236-辅助纵移齿轮；

1241-抓夹机构固定板，1242-抓夹机构升降杆，1243-抓夹部；

12431-抓夹连接杆，12432-抓手固定板，12433-抓手连接座，12434-抓手气缸，12435-抓手第一横杆，12436-抓手第二横杆，12437-抓手连接杆，12438-L 型抓手12438，12439-接触件，124310-螺栓调节孔；

124321-缓冲块，124331-抓手滑块，124331-抓手滑块。

夹紧装置的组件：21-夹具托板，22-纵向夹紧组件，23-横向夹紧组件，24- 连接板；

211-第一组定位拉钉，212-第二组定位拉钉；

221-油缸托板，222-纵向螺杆，223-压杆，224-限位法兰盘，225-活动压头， 226-动向钢珠定位螺杆，227-角度微调块，228-保持板，229-压簧，2210-转角缸，2211-纵向两端夹紧油缸，2212-定位板，2213-支撑块；

231-双油缸座，232-横向两端夹紧油缸，233-杠杆夹紧油缸，234-夹紧连接杆，235-夹紧杠杆，236-第二动向钢珠螺杆；241-零点定位器。

转移交换平台的组件：31-第一转换平台，32-第二转换平台，33-第三转换平台，34-转换平台底座，321-翻转部，322-托运部，341-底座丝杠，342-底座导轨；

3211-主翻转座，3212-副翻转座，3213-旋转轴电机，3214-L型连接块，

3221-托运台底板，3222-托运台侧板，3223托板固定架，3224-托举板，3225- 托举板侧板，3226-转换平台丝杆，3227-转换平台滑轨，3228-转换平台滑块， 3229-转换平台纵向滑轨及滑块组件，32210-托举油缸，32211-托板。

检测定位装置组件：41-检测定位机构防护罩，42-工件检测定位机构；

421-检测定位机构支撑架，422-检测定位机构横梁，423-检测定位机构横移框架，424-检测定位机构连接座，425-检测定位机构垂直连接件，426-光学机床测头，427-机床测头固定架，428-检测定位机构横向丝杆，429-检测定位机构线轨滑块，4210-检测定位机构纵向丝杆，4211-检测定位机构纵向滑块，4212-检测定位机构垂直丝杆，4213-检测定位机构垂直滑块。

加工机床组件：51-刀库机构，52-电主轴，53-电主轴移动控制部，54-链板式排屑机，55-喷淋水管，56-角度控制机构，57-主轴旋转驱动机构；

511-链式刀库，512-刀库挡板，513-刀库凸轮箱，514-换刀臂；

531-电主轴架体，532-下滑座，533-中滑座，534-上滑座，535-主轴箱，536- 下滑座横移丝杆，537-中滑块纵移丝杆，538-电主轴垂直丝杆。

561-转台主轴，562-带轮，563-同步带，564-编码器，565-刹车片链接盘， 566-扇形刹车片，567-第一刹车器567，568-第一刹车器支架；

571-转台驱动丝杆，572-联动轴，573-联动滑块，574-垂直导块，575-圆弧导轨，576-上导轨支架，577-导轨安装座，578-第二刹车器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1，车前轴加工系统

本发明提供了完成包括上料、定位、打孔等工序的车前轴加工系统，如图1～图3所示，包括上料装置01、夹紧装置02、转移交换平台03、检测定位装置04和加工机床05，所述所述转移交转平台03包括分别设置于上料装置01下方、检测定位装置04下方、和加工机床05处的三套，分别为第一转换平台31、第二转换平台 32和第三转换平台33。所述上料装置01将待处理车前轴06转移至夹紧装置02位置，夹紧后，由转移交换平台03将工件转移至检测定位装置04处检测定位，而后由转移交换平台03转移至加工机床05处进行机加工。

如图4所示，所述上料装置01包括用于放置待处理车前轴的车前轴暂存部11 和车前轴转移部12，待处理车前轴置于车前轴暂存部11处等待上料和后续加工；车前轴转移部12将车前轴分别转运至后续工位，所述车前轴转移部12包括龙门桁架121、以及设置于龙门桁架121上的横移机构122、升降机构123和抓夹机构124；所述抓夹机构124用于抓紧待处理车前轴，并在横移机构122带动下沿龙门桁架的横梁横向往复移动，在升降机构123带动下垂直于龙门桁架的横梁完成升降动作。

如图4和图7所示，所述抓夹机构124包括主壳体、抓夹机构升降杆1242、抓夹部1243，所述抓夹机构升降杆1242贯穿主壳体，抓夹部1243固定连接至抓夹机构升降杆1242底端。主壳体包括外部保护壳体和与之连接的抓夹机构固定板 1241。

如图4、图5和图6所示，所述横移机构122包括设置于龙门桁架的横梁上的横移齿条1221、横移导轨1222、横移滑块1223、驱动横移动作的第一伺服电机1224、横移齿轮1225和辅助横移齿轮1226；所述横移齿条1221通过螺钉固定于龙门桁架的横梁上，横移导轨1222两端固定于龙门桁架的横梁的两端；所述第一伺服电机 1224固定设置于抓夹机构固定板1241正面的主壳体内；横移齿条和横移齿轮位于抓夹机构固定板1241背面，所述横移齿轮1225连接至第一伺服电机1224的输出轴上、与横移齿条1221啮合。

所述横移滑块1223固定于抓夹机构固定板1241上，横移滑块1223卡在横移导轨1222外围，在动力机构驱动下带动抓夹机构固定板1241连同整个抓夹机构沿横移导轨1222横向往复移动。

如图6所示，所述辅助横移齿轮1226设置于抓夹机构固定板1241上横移齿轮 1225的同一面、与横移齿条1221啮合，辅助横移齿轮1226与横移齿轮1225上沿平齐，以避免抓夹机构在移动过程中的晃动。

所述抓夹机构升降杆1242的结构可以为一带有空腔的柱状体。

如图5所示，所述升降机构123包括纵移齿条1231、纵移导轨1232、纵移滑块 1233、驱动纵向升降用的第二伺服电机1234、纵移齿轮1235和辅助纵移齿轮1236；所述纵移齿条1231固定设置于抓夹机构升降杆1242的侧壁上；所述纵移导轨1232 位于抓夹机构升降杆1242的背面、或者位于抓夹机构升降杆1242的空腔内，起到保护作用；所述纵移滑块1233固定设置于抓夹机构固定板1241的正面，纵移滑块 1233卡在纵移导轨1232外围，在动力机构驱动下带动抓夹机构升降杆1242沿纵移导轨1233纵向往复移动。

第二伺服电机1234设置于抓夹机构固定板1241的背面、输出轴连接至纵移齿轮1235，所述纵移齿轮1235与纵移齿条1231啮合。

所述辅助纵移齿轮1236设置于抓夹机构固定板1241上、与纵移齿条1231啮合，辅助纵移齿轮1236与纵移齿轮1235面向抓夹机构升降杆1242一面平齐，以避免抓夹机构升降杆1242在移动过程中的晃动；

所述横移滑块1223与横移导轨1222的配合保证抓夹机构124横向平移的水平稳定性；所述纵移滑块1233与纵移导轨1232的配合保证抓夹机构124横向平移的纵向稳定性。

如图7所示，抓夹部1243包括横向的抓夹连接杆12431和位于抓夹连接杆 12431两端对称设置的爪夹件，每件爪夹件分别包括抓手固定板12432、抓手连接座12433、以及设置于抓手连接座12433上的抓手气缸12434、抓手第一横杆12435、抓手第二横杆12436、抓手连接杆12437两件、L型抓手12438两件和位于L形抓手 12438底端的接触件12439，接触件12439上设置螺栓调节孔124310，可根据不同车前轴的宽度调节两个L型抓手12438上接触件12439之间距离，以使用不同夹持宽度。

所述L型抓手12438中上部铰接至抓手第二横杆12436两端、上部铰接至抓手连接杆12437的下端，所述抓手连接杆12437上端铰接至抓手第一横杆12435的两端，抓手第一横杆12435顶部连接至抓手气缸12434的伸缩杆上。

所述抓手气缸12434伸缩，推动抓手第一横杆12435升降，使得抓手连接杆 12437带动与其连接的L型抓手12438以与抓手第二横杆12436接触的铰接点为中心旋转，从而实现L型抓手12438的抓紧和防松。

所述抓手连接座12433面向抓手固定板12432一面设置抓手滑块124331、所述抓手固定板12432面向抓手连接座12433一面设置抓手导轨124322，所述抓手滑块 124331卡在抓手导轨124322外围，在夹紧和提升车前轴过程中起到增加缓冲距离的效果。抓夹部固定板12432顶部和底部分别设置限位板、限位板上面向抓手设置橡胶材质的缓冲块124321，以避免抓手连接座12433顶端和底端与抓手固定板 12432限位板的刚性碰撞。

如图4所示，所述车前轴暂存部11包括暂存架111、以及设置于暂存架111上的转移电机112、传动齿轮113、传动链条114、输送链条115；所述暂存架111固定于地面，所述转移电机112输出动力通过传动带114传动至传动齿轮113，传动齿条113中心轴上设置齿轮与输送链条115啮合，带动输送链条115移动；待处理车前轴放置于输送链条115上，输送链条115移动将车前轴移动至抓夹部1243下方。横移机构122带动抓夹机构124横移至车前轴暂存部11上方，升降机构123带动抓夹机构124下降至待处理车前轴位置，抓手气缸12434伸缩、驱动L形抓手 12438防松而后夹紧待处理车前轴；而后升降机构123带动抓夹机构124上升，横移机构122带动抓夹机构124移动至夹紧装置02位置处夹紧。

所述上料装置01通过第一控制器控制各组件的运行，所述第一控制器为PLC 控制器，与车轴暂存部11的暂存架111上转移电机112连接，控制转移电机112的启停；第一控制器还与暂存架111上横移机构的第一伺服电机、升降机构的第二伺服电机、抓夹机构的抓手气缸分别连接，控制第一伺服电机、第二伺服电机、抓手气缸的动作。本实施例中所用的第一控制器为西门子S7系列PLC。

如图8和图9所示，所述夹紧装置02包括夹具托板21和设置于夹具托板21上的纵向夹紧组件22和横向夹紧组件23；

所述纵向夹紧组件22包括油缸托板221和设置于油缸托板221上的上部夹紧组件和下部夹紧组件；所述上部夹紧组件包括垂直设置于油缸托板221上的纵向螺杆222、转角缸2210、纵向螺杆222和转角缸2210上方的压板223、压板223另一端下方铰接一角度微调块227(如图9所示)，所述角度微调块227上部为弧形面 (可以为半圆形)、压板223与角度微调块227接触位置为与后者配合的弧形面，角度微调块227以铰接点为中心在有限角度范围内摆动；所述角度微调块227底部固定连接一活动压头225、活动压头225两端分别设置一个第一动向钢珠定位螺杆 226，通过活动压头225随角度微调块227在受限的角度内摆动，活动压头225下表面压在待处理车前轴的顶部，其小幅度的摆动可使上部夹紧组件压在车前轴顶部时自动适应位置，第一动向钢珠定位螺杆226与待处理车前轴直接接触，起到夹紧作用，动向钢珠可增大夹紧面积；纵向螺杆222对压板223起到顶升作用，增大夹持力。

所述角度微调块227两端固定设置位于压板223外侧的限位法兰盘224，以避免角度微调块227从压板223弧面内滑出；

图9为去掉一个压板223后的结构图，在压板223内部和顶部，转角缸2210的杆头顶部铰接一T字型保持板228，保持板228一部分在压板内部、保持板顶部的横杆在压板外部的顶部，保持板228两端分别设置一压簧229，保持板保持板压簧 229底部压在压板223上，保持板和弹簧是为了保持压板223的基本水平，避免向一端过度倾斜。

转角缸2210缸筒固定于油缸托板221上，杆头通过连接件铰接至压板223中部，转角缸2210旋转，带动压板223旋转；在装载车前轴前，压板223旋转至平行于夹具托板21方向，待装载车前轴后，转角缸2210带动压板旋转至垂直于夹具托板21或车前轴面方向。

所述下部夹紧组件包括垂直设置于油缸托板221的纵向两端夹紧油缸2211和定位板2212，所述两端夹紧油缸2211设置于定位板2212上，定位板2212底面与油缸托板221通过横向滑轨结构连接，允许定位板2212在油缸托板221上横向滑动，油缸托板221与定位板2212上均设置螺纹孔，依据不同工件的定位板簧面的长度来确定定位板在油缸托板上的位置；所述纵向两端夹紧油缸2211顶部的杆头连接一支撑块2213，所述支撑块2213上表面顶在待处理车前轴06的下表面。

支撑块2213上表面为V型槽，车前轴底面卡在V型槽中，避免前后移动。

如图8所示，所述横向夹紧组件23包括设置于夹具托板21上的双油缸座231，以及设置于双油缸座231上的横向两端夹紧油缸232和杠杆夹紧油缸233，以及夹紧连接杆234、夹紧杠杆235和第二动向钢珠螺杆236；所述横向两端夹紧油缸232 杆头输出端横向顶在车前轴内侧，所述杠杆夹紧油缸233杆头输出端铰接至夹紧杠杆235底端、夹紧杠杆235顶端设置横向的第二动向钢珠螺杆236，所述连接杆 234一端铰接至杠杆夹紧油缸233的油缸座上、另一端铰接至夹紧杠杆235中部。

所述夹紧杠杆235倾斜设置，倾斜角度由待处理车前轴两端倾斜角度确定，垂直于车前轴两端，在本实施例中夹紧杠杆235倾斜角度为117°。

所述纵向夹紧组件22和横向夹紧组件23分别为两套，分别对称设置于油缸托板221上。

由桁架转运来的待处理车前轴放置于纵向夹紧组件22的下部夹紧组件顶部，横向夹紧组件23的横向两端夹紧油缸232和杠杆夹紧油缸233配合将车前轴在横向上夹紧；上部夹紧组件的转角缸2210带动压板223旋转至与车前轴垂直，而后活动压头225配合下部夹紧组件将车前轴于垂直方向上夹紧。

所述夹紧装置02，如图10所示，还包括夹具托板21两端设置的连接板24，所述连接板24底边通过快速接头方便与左、右两侧的转台对应设置的快速接头的快速连接、断开连接。优选的，所述快速接头为零点定位器241。使用时，整个夹具单元通过快速连接件24与紧固装置连接，在车前轴转移至夹具单元上完成夹紧后，待处理车前轴与夹具单元一同被转移到下一加工单元完成定位、钻孔等加工工序。无需解除夹紧，缩短接收工件和转运至下一工序的用时，提升了夹紧和转运效率。

所述夹紧装置02还包括第二控制器，所述第二控制器为PLC控制器，与转角缸2210、纵向螺杆222(为电动螺杆)、纵向两端夹紧油缸2211、横向两端夹紧油缸232和杠杆夹紧油缸233分别连接并控制其动作。

所述夹紧装置02连同待处理的车前轴工件由转移交换平台03转移至各加工工位处。

如图11所示，所述转移交换平台03包括转换平台底座34、设置于上料装置01 一侧的第一转换平台31，检测定位装置04下方、第一转换平台对向的第二转换平台32，以及加工机床05对向的第三转换平台33；在第一转换平台31上首先实现待加工车前轴06的夹紧，在第二转换平台32上采用检测定位装置实现待加工车前轴 06的精确定位，在第三转换平台33上采用加工机床05对车前轴06进行机加工处理。

首先，由于车前轴尺寸较大，在转运过程中，如果以车前轴和连接板均垂直的方式移动，对夹紧装置造成较大负荷，为了保证转运过程安全可靠，连接板在转运过程为水平向，车前轴位于连接板上方，本发明提供了可翻转的转移交换平台，可实现车前轴及连接板24的翻转。

为了实现翻转的功能，如图11、图12和图15所示，所述第一转换平台31、第二转换平台32和第三转换平台33均包括翻转部321，所述翻转部321包括主翻转座 3211、副翻转座3212、旋转轴电机3213和分别连接至主翻转座3211和副翻转座 3212的两件L型连接块3214，每件L型连接块3214内侧横板上设置一组纵向零点定位器241，与夹紧装置02连接板24的零点定位器241匹配。

为了实现转移交换功能，第一转换平台31和第二转换平台32分别包括托运部322，如图13和图14所示，所述托运部322包括托运台侧板3222、托板固定架3223、托举板3224、托举板侧板3225、转换平台丝杆3226、转换平台滑轨3227、转换平台滑块3228、转换平台纵向滑轨及滑块组件3229、托举油缸32210和托板32211；所述第二转换平台32还包括托运台底板3221。

所述托运台侧板3222位于托板固定架3223两侧；

所述第二转换平台32的托运台侧板3222、托板固定架3223和托举板侧板3225 固定于托运台底板3221上，所述第一转换平台31的托运台侧板3222、托板固定架 3223和托举板侧板3225固定于转换平台底座34上；

所述托举板3224固定于托举板侧板3225上，由托举板侧板3225托举支撑；

所述转换平台丝杠3226设置于托举板3224上表面，托板32211底面设置一丝杠滑块，使得托板32211在丝杠3226带动下往复移动，托板32211底面、丝杠滑块两侧分别设置一列转换平台滑块3228；

所述托举板3224上、在转换平台丝杠3226两侧设置的转换平台滑轨3227与托板32211底面的转换平台滑块3228配合，为托板32211移动提供导向作用。

所述托举油缸32210缸筒固定于托举板侧板3225上、杆头向下，托举油缸 32210伸缩带动托举板侧板3225及设置于托举板侧板3225上的组件整体升降。

所述转换平台纵向滑轨及滑块组件3229设置于托举板侧板3225和托板固定架3223上，为托举板侧板3225及设置于托举板侧板3225上的组件的升降提供导向。

所述第一转换平台和第二转换平台的结构，除了托板结构不同外，其他结构均相同且轴对称设置。

如图14所示，所述第二转换平台32的托板上表面为方形结构，在面向第一转换平台一端设置一组定位拉钉；所述第一转换平台31的托板32211上表面主体为方形，在面向第二转换平台一端的两侧分别设置嵌合块32212，两件嵌合块32212 之间的距离不小于第二转换平台的托板32211上表面的宽度，使得第二转换平台的托板32211可嵌合于第一转换平台的托板的嵌合块之间；所述第一转换平台的托板的嵌合块32212面向第二转换平台方向的末端设置一组定位拉钉。

如图10所示，所述夹具托板21底面还设置两组定位拉钉，第一组定位拉钉211 可以与第一转换平台31的托板上的定位拉钉对应连接，第二组定位拉钉212可以与第二转换平台32托板上的定位拉钉对应连接。两组定位拉钉分别与第一转换平台托板上的定位拉钉、第二转换平台托板上的定位拉钉位置对应、连接关系对应。

如图11所示，所述第三转换平台33设置于转换平台底座34上，除包含翻转部 321外，还包括翻转部支撑座331，所述转换平台底座34上设置横向的底座丝杠341 和底座导轨342，所述第三转换平台33的翻转部支撑座331底部设置与底座丝杠 341和底座导轨342分别配合的滑块，在底座丝杠341的驱动下，第三转换平台33 可沿底座导轨342横向往复平移。

本发明提供的转移交换平台通过可编程的控制器控制，为第三控制器，所述可编程的控制器第一转换平台31和第二转换平台32托运部322的托举油缸32210、转换平台丝杠3226、托板上的定位拉钉、第一转换平台31、第二转换平台32和第三转换平台33上翻转部321的旋转轴电机3213、L型连接块3214上的零点定位器分别连接，接收各个零点定位器和定位拉钉传递的信号，控制托举油缸、转换平台丝杠、旋转轴电机的启停动作。通过PLC的控制，可保证升降、平移动作的精确性，减少位移偏差。

使用时，夹紧装置的连接板通过纵向的零点定位器固定于第一转换平台31 或第二转换平台32的其中一个的L型连接块3214上，由上料装置输送的待处理车前轴06置于夹紧装置02位置，完成夹紧工序后，此时工件和连接板24的夹紧板桥为纵向，开始转移交换位置至第一转换平台31，过程为：首先，在翻转部的旋转轴电机3213带动L型接块3214旋转，使得连接板连同车前轴翻转至水平方向，在转运过程减少纵向夹持件的负载，提升转运安全性；而后，托运部322的托举油缸32210伸展将托板32211举升，托板32211升高至与夹紧装置的夹具托板接触并通过第一组定位拉钉211连接，托板继续升高使得夹具托板与L型连接块3214断开连接；托板在转换平台丝杠3226带动下移动至第二转换平台32；第二转换平台32的托举油缸伸展将托板举升至与第一转换平台31的托板相同高度，两个转换机构的托板在第一转换平台31的嵌合块32212处嵌合，第二转换平台32托板上的定位拉钉与连接板24的第二组定位拉钉243连接；而后第一转换平台31的托举油缸收缩带动托板下降，并在第一转换平台31的转换平台丝杠带动下回到第一工位；第二工位处，第二转换平台32的托举油缸下降，夹紧装置02的连接板24通过零点定位器241与第二转换平台32的L型连接块3214连接，完成转换工序，可以进行后续的定位等处理。于第三转换平台33上，通过翻转部的旋转调整待处理车前轴的加工面。作为一个典型的实施例，所述第三控制器采用西门子CPU1510。

如图16、图17和图18所示，在检测定位装置04处，待处理车前轴06被转移交换平台的设备托运至当前工位、进行翻转、而后在该工位进行检测定位。所述检测定位装置04包括包括检测定位机构防护罩41、以及设置于检测定位机构防护罩 41内部的工件检测定位机构42，所述工件检测定位机构42设置于第二转换平台上方，包括检测定位机构支撑架421、检测定位机构横梁422、检测定位机构横移框架423、检测定位机构连接座424、检测定位机构垂直连接件425、光学机床测头 426、机床测头固定架427、检测定位机构横向丝杆428、检测定位机构纵向丝杆 4210、检测定位机构纵向滑块4211、检测定位机构垂直丝杆4212、检测定位机构垂直滑块4213和多个检测定位机构线轨滑块429；

所述检测定位机构横梁422设置于检测定位机构支撑架421顶端，上方设置一纵向的检测定位机构横移框架423，检测定位机构横移框架423沿检测定位机构横梁422横向移动；检测定位机构横移框架423顶端设置一检测定位机构连接座424，检测定位机构连接座424可沿检测定位机构横移框架423纵向移动；检测定位机构连接座424面向第二转换平台32设置垂直的检测定位机构垂直连接件425，光学机床测头426设置于机床测头固定架427上、而后连接至检测定位机构垂直连接件 425，光学机床测头426连同机床测头固定架427可沿检测定位机构垂直连接件425 垂直升降。

所述横梁422顶部设置检测定位机构横向丝杆428、在检测定位机构横移框架 423底部设置固定连接至检测定位机构横向丝杆428的横向滑块，检测定位机构横向丝杆428运转带动检测定位机构横移框架423横向移动；所述检测定位机构横移框架423顶部设置检测定位机构纵向丝杆4210、在检测定位机构连接座424底部设置固定连接至检测定位机构纵向丝杆4210的检测定位机构纵向滑块4211，检测定位机构纵向丝杆4210运转带动检测定位机构连接座424纵向移动；所述检测定位机构垂直连接件425固定于检测定位机构连接座424上；所述检测定位机构垂直连接件425上设置检测定位机构垂直丝杆4212、在机床测头固定架427上设置固定连接至垂直丝杆4212的检测定位机构垂直滑块4213，检测定位机构垂直丝杆4212 运转带动机床测头固定架427连同光学机床测头426垂直升降。

所述检测定位机构横向丝杆428、检测定位机构纵向丝杆4210和检测定位机构垂直丝杆4212可以为电动丝杆，分别为检测定位机构横移框架423横向移动、检测定位机构连接座424纵向移动和机床测头固定架427垂直移动提供动力。

所述检测定位机构线轨滑块429包括横向的线轨滑块、纵向的线轨滑块和垂直方向的线轨滑块，其中，横向的线轨滑块包括分别设置于检测定位机构横梁422 上的线轨和检测定位机构横移框架423上的滑块，为检测定位机构横移框架423 横向移动提供导向；纵向的线轨滑块包括分别设置于检测定位机构横移框架423 上的线轨和检测定位机构连接座424上的滑块，为检测定位机构连接座424的纵向移动提供导向；垂直的线轨滑块包括分别设置于检测定位机构垂直连接件425上的线轨和机床测头固定架427上的滑块，为机床测头固定架427的垂直升降提供导向。

所述工件检测定位装置还包括可编程的控制器，为第四控制器，在本实施例中采用的是西门子808D控制系统，所述第四控制器与工件检测定位机构04的检测定位机构横向丝杆428、检测定位机构纵向丝杆4210、检测定位机构垂直丝杆 4212、光学机床测头426分别连接，控制和记录检测定位机构横向丝杆428、检测定位机构纵向丝杆4210、检测定位机构垂直丝杆4212的启停和运转长度，车轴06 通过托运部322运送至第二转换平台32的L型连接块上并固定，而后由旋转轴电机 3213带动车轴翻转，工件检测定位结构04的光学机床测头426横向、纵向和垂直方向移动，对工件进行检测，而后由旋转轴电机3213再次带动车轴06翻转90度，工件检测定位结构04的光学机床测头426检测工件另一面的数据，并将多次检测所得数据传输至第四控制器，实现工件的定位；为后续工件的处理提供定位数据。

如图1和图19所示，所述加工机床05包括设置于转移交换平台03的转换平台底座34上的电主轴机构和刀库机构51；所述转移交换平台的第三转换平台33位于电主轴机构和刀库机构52之间，第三转换平台运送来的车前轴由电主轴机构进行机加工。

所述电主轴机构包括电主轴52和与电主轴52连接的电主轴移动控制部53，所述电主轴移动控制部53控制电主轴52的横向、纵向和垂直方向的移动；如20所示，所述电主轴移动控制部53包括电主轴架体531、以及设置于电主轴架体531上的下滑座532、中滑座533、上滑座534；所述转换平台底座34上设置下滑座横移丝杆 536，下滑座532底部设置滑块连接至下滑座横移丝杆536，下滑座532在下滑座横移丝杆536驱动下横向移动；所述下滑座532顶部设置中滑块纵移丝杆537，中滑座533底部设置滑块连接至中滑块纵移丝杆537，中滑座533在中滑块纵移丝杆537 驱动下纵向移动；所述电主轴52固定于主轴箱535内，上滑座534水平连接至中滑座533，上滑座534面向主轴箱535一面设置一电主轴垂直丝杆538，所述主轴箱535 上设置滑块连接至电主轴垂直丝杆538，主轴箱535连同电主轴31在电主轴垂直丝杆538驱动下垂直方向升降。所述电主轴移动控制部53设置于转换平台底座34上。

电主轴31可选用车铣复合型电主轴。

如图19～21所示，所述刀库机构51设置于电主轴机构前方，为前置式刀库，包括链式刀库511、刀库挡板512、刀库凸轮箱513和换刀臂514；作为一个典型的实施例，所述刀库凸轮箱513采用吉辅bt50刀库凸轮箱，输出轴连接至下方的换刀臂514，控制换刀臂514的升降和旋转。刀库挡板512将链式刀库511与电主轴52 隔离开，减少加工过程中对链式刀库511的扰动。

在使用前置刀架机床加工工件时，首先，由第三转换平台33将翻转部321以及固定于翻转部321上的待处理车前轴转移至电主轴下方；翻转部321将车前轴待处理面翻转至向上；换刀臂514在刀库凸轮箱513控制下由链式刀库511取刀装至电主轴52，电主轴52在电主轴移动控制部53的控制下在横向、纵向和垂直方向调整位置对工件进行加工。由于链式刀库位于电主轴52前方，换刀臂整体移动为纵向直线移动，换刀过程换刀臂无曲线移动，换刀迅速，且精确度高；工件在翻转机构控制下180°翻转，减少了重新定位，提升了加工效率和精度。

如图18所示，所述第三转换平台33和电主轴移动控制部53之间设置链板式排屑机54，将加工产生的废屑运输至机床外部。

所述刀库机构51前方设置喷淋水管55，喷淋水管上设置喷淋头，以清洗机加工产生的废屑。

如图22所示，所述电主轴机构还包括角度控制机构56，所述角度控制机构56 设置于中滑座533上，并与主轴箱535连接。

所述角度控制机构56包括转台主轴561、转台主轴561固定于中滑座533上，内侧一端通过带轮562和同步带563连接至一编码器564，编码器用于记录转台主轴561的旋转角度，本实施例中采用的是6FX2001-2CB02西门子编码器；

所述转台主轴561内侧通过刹车片链接盘565连接至扇形刹车片566，扇形刹车片566上下两端分别设置第一刹车器567，第一刹车器567通过第一刹车器支架 568固定于中滑座533内。

转台主轴561外侧另一端通过轴承固定连接至上滑座534。

如图20和图22所示，所述中滑座533上方设置主轴旋转驱动机构57，所述主轴旋转驱动机构57包括固定于中滑座533上方的转台驱动丝杆571、带轴承的联动轴572、联动滑块573、垂直导块574、圆弧导轨575、上导轨支架576；

联动轴572为滚轮轴，一端通过轴承连接至上导轨支架576，另一端通过轴承置于垂直导块574内；所述垂直导块574包括正面下方带有弧形面的连板和两侧的挡板、背面通过联动滑块573固定至转台驱动丝杆571上；

所述圆弧导轨575通过导轨安装座577固定于中滑座533上，上导轨支架576 固定于上滑座534上；圆弧导轨575的半径等于联动轴572与圆弧导轨接触位置的外沿与转台主轴561中心之间的距离。

如图22所示，所述转台驱动丝杆571驱动垂直导块574左右往复移动，垂直导块574两侧的挡板为联动轴572提供了垂直方向的升降的空间，使得最终联动轴 572的移动方向为水平与垂直方向结合的弧形轨迹；联动轴572在垂直导块574上的挡板的推动下沿圆弧导轨575的轨迹移动，与联动轴572轴承连接的上导轨支架 576带动上滑座534连同电主轴52以转台主轴561为中心的平面摆动。圆弧导轨575 起到导向和支撑作用。实现了以转台驱动丝杆571驱动电主轴整体摆动的效果，同时编码器564记录摆动角度。转台驱动丝杆571与摆动角度的关系由各组件的尺寸和距离而定，本领域技术人员在确定了各个组件后通过试验记录可以得出。本发明设计的可摆动主轴摆动角度范围可达±15°，可实现具有倾斜面的工件的铣面或镗孔加工。

所述上导轨支架576上方还设置第二刹车器578，第二刹车器578固定于上滑座534上，通过限制上导轨支架576的位置起到刹车效果。

所述加工机床05还包括第五控制器，所述第五控制器为PLC控制器，与电主轴连接控制其启停；与电主轴移动控制部53的下滑座横移丝杆536、中滑块纵移丝杆537、电主轴垂直丝杆538分别连接，控制电主轴的横向、纵向和垂直方向的移动；所述第五控制器还与链式刀库511、刀库凸轮箱513、换刀臂514分别连接，控制换刀动作；所述第五控制器还与编码器564、第一刹车器和第二刹车器连接，控制和记录转台主轴旋转角度；所述第五控制器还与转台驱动丝杆571连接，控制电主轴的旋转动作。

所述车前轴加工系统还包括工控机，所述工控机分别与第一控制器、第二控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和第五控制器分别连接，记录车前轴尺寸和位置，控制上料装置、夹紧装置、转移交换平台、检测定位装置和加工机床的动作，实现进需要在检测定位装置处一次定位，转换过程和机加工过程无需重复定位的效果。大大缩减了加工周期和时长，提升了加工效率和精确度。

实施例2，车前轴加工方法

采用实施例1所述的车前轴加工系统，包括如下步骤：

步骤1、上料，采用上料装置将待处理车前轴转移至第一转换平台的夹紧装置处；

步骤2、采用夹紧装置将车前轴夹紧固定；

步骤3、所述夹紧装置连同待处理的车前轴由第一转换平台转移至第二转换平台，于检测定位装置处进行检测定位，记录待处理车前轴的尺寸；

步骤4、检测定位后，待处理车前轴由第二转换平台转移至第三转换平台，沿转换平台底座转移至加工机床位置进行机加工。

优选的，步骤3中，在第一转换平台，翻转部带动车前轴旋转90度后，再转移至第二转换平台；

步骤4中，在第二转换平台，翻转部带动车前轴旋转至水平位置后，再转移至第三转换平台；

优选的，待处理车轴由第二转换平台转移至第三转换平台的过程如下：首先，第三转换平台移动至与第二转换平台纵向平齐处；第二转换平台翻转部的旋转轴电机带动L型接块旋转，使得连接板连同车前轴翻转至水平方向，在转运过程减少纵向夹持件的负载，提升转运安全性；而后，托运部的托举油缸伸展将托板举升，托板升高至与夹紧装置的夹具托板接触并通过第二组定位拉钉连接，托板继续升高使得夹具托板与L型连接块断开连接；托板在转换平台丝杠带动下移动至第三转换平台；第二转换平台的托举油缸收缩，托板连同车轴下降至夹紧装置的连接板与第三转换平台的L型连接板接触，并通过零点定位器连接，托板继续下降，而后第二转换平台的转换平台丝杠带动托板归位。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.车前轴加工系统，其特征在于，包括上料装置、夹紧装置、转移交换平台、检测定位装置和加工机床，所述转移交转平台包括分别设置于上料装置下方的第一转换平台、检测定位装置下方的第二转换平台、和加工机床处的第三转换平台三套；夹紧装置位于转移交换平台上。

2.根据权利要求1所述的车前轴加工系统，其特征在于，所述上料装置包括用于放置待处理车前轴的车前轴暂存部和车前轴转移部，车前轴转移部将车前轴分别转运至后续工位，所述车前轴转移部包括龙门桁架以及设置于龙门桁架上的横移机构、升降机构和抓夹机构；所述抓夹机构用于抓紧待处理车前轴，并在横移机构带动下沿龙门桁架的横梁横向往复移动，在升降机构带动下垂直于龙门桁架的横梁完成升降动作。

3.根据权利要求1所述的车前轴加工系统，其特征在于，所述抓夹机构包括主壳体、抓夹机构升降杆、抓夹部，所述抓夹机构升降杆贯穿主壳体，抓夹部固定连接至抓夹机构升降杆底端；主壳体包括外部保护壳体和与之连接的抓夹机构固定板；

所述抓夹部包括横向的抓夹连接杆和位于抓夹连接杆两端对称设置的爪夹件，每件爪夹件分别包括抓手固定板、抓手连接座、以及设置于抓手连接座上的抓手气缸、抓手第一横杆、抓手第二横杆、抓手连接杆两件、L型抓手两件和位于L形抓手底端的接触件；

所述L型抓手中上部铰接至抓手第二横杆两端、上部铰接至抓手连接杆的下端，所述抓手连接杆上端铰接至抓手第一横杆的两端，抓手第一横杆顶部连接至抓手气缸的伸缩杆上；

所述抓手气缸伸缩推动抓手第一横杆升降，使得抓手连接杆带动与其连接的L型抓手以与抓手第二横杆接触的铰接点为中心旋转。

4.根据权利要求3所述的车前轴加工系统，其特征在于，所述夹紧装置包括夹具托板和设置于夹具托板上的纵向夹紧组件和横向夹紧组件；所述纵向夹紧组件包括油缸托板和设置于油缸托板上的上部夹紧组件和下部夹紧组件；所述上部夹紧组件包括垂直设置于油缸托板上的纵向螺杆、以及转角缸、纵向螺杆和转角缸上方的压板、压板另一端下方铰接一角度微调块，压板与角度微调块接触位置为与后者配合的弧形面，角度微调块以铰接点为中心摆动；

转角缸缸筒固定于油缸托板上，杆头通过连接件铰接至压板中部，转角缸旋转，带动压板旋转；

所述下部夹紧组件包括垂直设置于油缸托板的纵向两端夹紧油缸和定位板，所述两端夹紧油缸设置于定位板上，定位板底面与油缸托板通过横向滑轨结构连接，允许定位板在油缸托板上横向滑动；

所述横向夹紧组件包括设置于夹具托板上的双油缸座，以及设置于双油缸座上的横向两端夹紧油缸和杠杆夹紧油缸，以及夹紧连接杆、夹紧杠杆和第二动向钢珠螺杆；所述杠杆夹紧油缸杆头输出端铰接至夹紧杠杆底端、夹紧杠杆顶端设置横向的第二动向钢珠螺杆，所述连接杆一端铰接至杠杆夹紧油缸的油缸座上、另一端铰接至夹紧杠杆中部；所述夹紧装置还包括夹具托板两端设置的连接板，所述连接板底边设置零点定位器。

5.根据权利要求4所述的车前轴加工系统，其特征在于，所述转移交换平台包括转换平台底座、设置于上料装置一侧的第一转换平台，检测定位装置下方、第一转换平台对向的第二转换平台，以及加工机床对向的第三转换平台；

所述第一转换平台、第二转换平台和第三转换平台均包括翻转部，所述翻转部包括主翻转座、副翻转座、旋转轴电机和分别连接至主翻转座和副翻转座的两件L型连接块，每件L型连接块内侧横板上设置一组纵向零点定位器，与夹紧装置连接板的零点定位器匹配。

6.根据权利要求5所述的车前轴加工系统，其特征在于，第一转换平台和第二转换平台分别包括托运部，所述托运部包括托运台侧板、托板固定架、托举板、托举板侧板、转换平台丝杆、转换平台滑轨、转换平台滑块、转换平台纵向滑轨及滑块组件、托举油缸和托板；

所述托运台侧板位于托板固定架两侧；

所述托举板固定于托举板侧板上，由托举板侧板托举支撑；

所述转换平台丝杠设置于托举板上表面，托板底面设置一丝杠滑块，托板在转换平台丝杠带动下往复移动，托板底面、丝杠滑块两侧分别设置一列转换平台滑块；

所述托举油缸缸筒固定于托举板侧板上、杆头向下，托举油缸伸缩带动托举板侧板及设置于托举板侧板上的组件整体升降；

所述第二转换平台的托板上表面为方形结构，在面向第一转换平台一端设置一组定位拉钉；所述第一转换平台的托板上表面主体为方形，在面向第二转换平台一端的两侧分别设置嵌合块，两件嵌合块之间的距离不小于第二转换平台的托板上表面的宽度，使得第二转换平台的托板可嵌合于第一转换平台的托板的嵌合块之间；所述第一转换平台的托板的嵌合块面向第二转换平台方向的末端设置一组定位拉钉；

进一步的，所述夹紧装置的夹具托板底面还设置两组定位拉钉，两组定位拉钉分别与第一转换平台托板上的定位拉钉、第二转换平台托板上的定位拉钉位置对应、连接关系对应；

所述第三转换平台设置于转换平台底座上，除包含翻转部外，还包括翻转部支撑座，所述转换平台底座上设置横向的底座丝杠和底座导轨，所述第三转换平台的翻转部支撑座底部设置与底座丝杠和底座导轨分别配合的滑块，在底座丝杠的驱动下，第三转换平台可沿底座导轨横向往复平移。

7.根据权利要求6所述的车前轴加工系统，其特征在于，所述车前轴加工系统还包括检测定位装置，所述检测定位装置包括检测定位机构防护罩、以及设置于检测定位机构防护罩内部的工件检测定位机构，所述工件检测定位机构设置于第二转换平台上方，包括检测定位机构支撑架、检测定位机构横梁、检测定位机构横移框架、检测定位机构连接座、检测定位机构垂直连接件、光学机床测头、机床测头固定架、检测定位机构横向丝杆、检测定位机构纵向丝杆、检测定位机构纵向滑块、检测定位机构垂直丝杆、检测定位机构垂直滑块和检测定位机构线轨滑块；

所述检测定位机构横梁设置于检测定位机构支撑架顶端，上方设置纵向的检测定位机构横移框架，检测定位机构横移框架沿检测定位机构横梁横向移动；检测定位机构横移框架顶端设置检测定位机构连接座，检测定位机构连接座可沿检测定位机构横移框架纵向移动；检测定位机构连接座面向第二转换平台设置垂直的检测定位机构垂直连接件，光学机床测头设置于机床测头固定架上、而后连接至检测定位机构垂直连接件，光学机床测头连同机床测头固定架可沿检测定位机构垂直连接件垂直升降。

8.根据权利要求7所述的车前轴加工系统，其特征在于，所述加工机床包括设置于转移交换平台的转换平台底座上的电主轴机构和刀库机构；所述转移交换平台的第三转换平台位于电主轴机构和刀库机构之间，第三转换平台运送来的车前轴由电主轴机构进行机加工；

所述电主轴机构包括电主轴和与电主轴连接的电主轴移动控制部，所述电主轴移动控制部控制电主轴的横向、纵向和垂直方向的移动；所述电主轴移动控制部包括电主轴架体、以及设置于电主轴架体上的下滑座、中滑座、上滑座；所述电主轴固定于主轴箱内，主轴箱设置于上滑座上；

所述刀库机构设置于电主轴机构前方，为前置式刀库；

更进一步的，所述电主轴机构还包括角度控制机构，所述角度控制机构包括设置于电主轴移动控制部上的转台主轴和主轴旋转驱动机构，转台主轴固定于中滑座上，内侧一端通过带轮和同步带连接至一编码器，外侧一端通过轴承滑动连接至上滑座；

所述主轴旋转驱动机构包括固定设置于中滑座上方的转台驱动丝杆、带轴承的联动轴、联动滑块、垂直导块、圆弧导轨、上导轨支架；

联动轴为滚轮轴，一端通过轴承连接至上导轨支架，另一端通过轴承置于垂直导块内；所述垂直导块包括正面下方带有弧形面的连板和两侧的挡板、背面通过联动滑块固定至转台驱动丝杆上；

所述圆弧导轨通过导轨安装座固定于中滑座上，上导轨支架固定于上滑座上。

9.车前轴加工方法，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述车前轴加工系统，包括如下步骤：

步骤1、上料，采用上料装置将待处理车前轴转移至第一转换平台的夹紧装置处；

步骤2、采用夹紧装置将车前轴夹紧固定；

步骤3、所述夹紧装置连同待处理的车前轴由第一转换平台转移至第二转换平台，于检测定位装置处进行检测定位，记录待处理车前轴的尺寸；

步骤4、检测定位后，待处理车前轴由第二转换平台转移至第三转换平台，沿转换平台底座转移至加工机床位置进行机加工。

10.根据权利要求9所述的车前轴加工方法，其特征在于，步骤3中，在第一转换平台，翻转部带动车前轴旋转90度后，再转移至第二转换平台；

步骤4中，在第二转换平台，翻转部带动车前轴旋转至水平位置后，再转移至第三转换平台。

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