CN114603340B - 快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置 - Google Patents

Abstract

一种快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，包括：压头工装以及分别与之相连的伺服压机连接头和横移挡块推拉机构、依次相连的工件定位工装、顶升支撑机构和限位机构，其中：位于下方的定位工装正对位于上方的压头工装，横移挡块推拉机构横贯固连于压头工装上；本发明在保证装配质量的前提下，一次装夹快速压装变速器输入轴两端齿轮；在节拍方面相对传统两次次装夹压配提升较大；在整体压机布局上，结构更为紧凑简单。

Description

快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置

技术领域

本发明涉及的是一种变速器装配领域的技术，具体是一种快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置。

背景技术

现有针对变速器输入轴上两端齿的装配作业的压配方式采用①通过两次掉头装夹输入轴来完成轴上两端齿的压配过程或②通过可转位夹具带动输入轴竖直翻转180度，完成轴上两端齿的压配过程，前者操作时需两次装夹定位，动作复杂，装配节拍较长，后者所采用的可转位夹具制造成本高昂，压配过程中的稳定性不易保证。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，在保证装配质量的前提下，一次装夹快速压装变速器输入轴两端齿轮；在节拍方面相对传统两次次装夹压配提升较大；在整体压机布局上，结构更为紧凑简单。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，包括：压头工装以及分别与之相连的伺服压机连接头和横移挡块推拉机构、依次相连的工件定位工装、顶升支撑机构和限位机构，其中：位于下方的定位工装正对位于上方的压头工装，横移挡块推拉机构横贯固连于压头工装上。

本发明涉及上述装置的快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配方法，通过将压头工装通过伺服压机连接头设置于电子伺服压机上，工件定位工装设置于工位连接座上，上压头处横移挡块推出，抵住上顶针压头；下部工件定位工装限位机构缩回，下顶针压头浮动，顶升支撑机构和限位机构设置于底部连接座上，由电子伺服压机提供压力，顶升支撑机构上的上连接板在第二气缸的作用下顶升至最高位后压入下端齿轮；上压头处横移挡块缩回，上顶针压头浮动；下部工件定位工装限位机构推出，下顶针压头抵住输入轴下部，顶升支撑机构和限位机构设置于底部连接座上，由电子伺服压机提供压力，顶升支撑机构上的上连接板在第二气缸的作用下顶升至最高位后再压入上端齿轮。

技术效果

与现有技术相比，本发明在基于一次装夹且无需翻转变速器输入轴的前提下，实现输入轴两端齿的自动压配，压配效率高，缩短生产节拍，适于大批量生产；压配时，更改横移挡块推拉机构与限位机构的执行顺序，可更改输入轴上两端齿的压配顺序，满足工序柔性的需求；上顶针压头、顶头、定位销这类易损件可更换，提高了设备使用寿命；压配时，上顶针压头和定位销共同作用，弥补细长轴采用双顶针夹紧时产生的刚性不足以及定心不良缺陷。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为压头工装结构示意图；

图3为横移挡块推拉机构结构示意图；

图4为工件定位工装结构示意图；

图5为顶升支撑机构结构示意图；

图6为限位机构结构示意图；

图7为输入轴总成示意图；

图8为各类齿轴压配装置工作节拍对比图；

图中：1伺服压机连接头、2压头工装，2-1压头罩壳、2-2上顶针导向杆、2-3上顶针压头、2-4第一弹簧、2-5上端齿压头、3横移挡块推拉机构，3-1横移挡块、3-2横移挡块滑座、3-3横移挡块座、3-4第一气缸连接块、3-5第一气缸、4工件定位工装，4-1定位销、4-2环形橡胶圈、4-3齿轮支撑座、4-4大卡簧、4-5工装罩壳、4-6限位钉、4-7第二弹簧、4-8底部托座、4-9下封盖、4-10小卡簧、4-11轴肩限位轴承、4-12中间推杆滑座、4-13中间推杆套座、4-14中间推杆、5工位连接座、6顶升支撑机构，6-1上连接板、6-2推杆罩壳、6-3推杆滑座、6-4顶头套座、6-5顶头、6-6上封盖、6-7导向杆组件、6-8下连接板、6-9底部封盖、6-10推杆、6-11第三弹簧、6-12第二气缸、7限位机构，7-1第三气缸、7-2第二气缸连接块、7-3第一限位爪、7-4安装连接板、7-5第二限位爪、7-6第三气缸连接块、7-7第四气缸、8底部连接座、9输入轴总成、9-1输入轴、9-2上端齿轮、9-3下端齿轮。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例涉及一种快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，包括：压头工装2以及分别与之相连的伺服压机连接头1和横移挡块推拉机构3、依次相连的工件定位工装4、顶升支撑机构6和限位机构7，其中：位于下方的定位工装4正对位于上方的压头工装2，横移挡块推拉机构3横贯固连于压头工装2上。

如图2所示，所述的压头工装2包括：与伺服压机连接头1相连的压头罩壳2-1、设置于压头罩壳2-1内的上顶针导向杆2-2和上顶针压头2-3，其中：压头罩壳2-1和上顶针导向杆2-2之间设有第一弹簧2-4，压头罩壳2-1的末端进一步设有空心结构的上端齿压头2-5。

所述的压头罩壳2-1中上部设有一横向贯通矩形腔，用于与横移挡块3-1配合，限制上顶针导向杆2-2沿轴向的运动位置。

所述的上顶针导向杆2-2滑动设置于压头罩壳2-1中下部竖向圆柱形腔体内。

所述的第一弹簧2-4具体位于上顶针导向杆2-2上部与竖向圆柱形腔体间。

所述的上顶针导向杆2-2下端采用螺纹连接的方式与上顶针压头2-3相连，上顶针压头2-3在长期使用出现过度磨损后，可进行更换。

所述的上顶针压头2-3穿置于上端齿压头2-5中心孔内。

如图3所示，所述的横移挡块推拉机构3包括：与压头工装2固定连接的底部横移挡块座3-3、与之固定连接的横移挡块滑座3-2以及设置于底部横移挡块座3-3和横移挡块滑座3-2之间的横移挡块3-1和第一气缸3-5。

所述的底部横移挡块座3-3采用螺栓连接的方式固定于压头罩壳2-1上。

所述的横移挡块3-1贯穿布置于横移挡块座3-3与横移挡块滑座3-2装配时形成的矩形腔内。

所述的第一气缸3-5采用螺栓连接设置于第一气缸连接块3-4上，第一气缸连接块3-4采用螺栓连接设置于横移挡块座3-3尾部。

如图4所示，所述的工件定位工装4包括：工装罩壳4-5以及依次设置于其内部的中间推杆套座4-13、中间推杆滑座4-12、中间推杆4-14，其中：中间推杆4-14的顶部设有定位销4-1，中间推杆套座4-13的侧面设有与中间推杆4-14相接触的限位钉4-6。

所述的工装罩壳4-5底部采用螺栓连接设有下封盖4-9，工装罩壳4-5与下封盖4-9内腔装配时产生的空隙内设有轴肩限位轴承4-11，轴肩限位轴承4-11与中间推杆套座4-13下端轴肩接触。

所述的中间推杆滑座4-12设置于中间推杆套座4-13上端内部空腔内。

所述的中间推杆4-14中下部有环形轴段，在环形轴段上部设有沿中间推杆轴线方向的键槽，装配于中间推杆套座4-13上的限位钉4-6一端伸于键槽中，用以限制中间推杆4-14的行程。

所述的中间推杆4-14上端采用螺纹与定位销4-1连接。

所述的工装罩壳4-5上端设有齿轮支撑座4-3，所述的定位销4-1穿过齿轮支撑座4-3。

所述的中间推杆套座4-13底部设有用小卡簧4-10固定的底部托座4-8，该底部托座4-8与中间推杆4-14及中间推杆套座4-13间形成的空腔内设有第二弹簧4-7。

所述的中间推杆套座4-13上端轴肩与工装罩壳4-5内腔内空隙内设有轴肩限位轴承4-11，轴肩限位轴承4-11上方设有大卡簧4-4，工装罩壳4-5用螺栓连接装配于工位连接座5上。

如图5所示，所述的顶升支撑机构6包括：相对设置的上连接板6-1和下连接板6-8以及设置于其间的两对导向杆组件6-7和第二气缸6-12，其中：上连接板6-1上设有推杆机构。

所述的导向杆组件6-7和第二气缸6-12呈中心对称的形式分布在下连接板6-8的四角处，

所述的第二气缸6-12顶推上连接板6-1，上连接板6-1在一对导向杆组件6-7和第二气缸6-12的共同作用下实现升降功能。

所述的推杆机构包括：圆柱形推杆罩壳6-2、上封盖6-6和底部封盖6-9以及依次设置于其内部的推杆滑座6-3、推杆6-10和顶头套座6-4，其中：顶头套座6-4的顶部固定设有贯穿上封盖6-6的顶头6-5，推杆6-10中下部与推杆罩壳6-2之间设有第三弹簧6-11。

所述的第三弹簧6-11具体位于推杆6-10中下部与推杆罩壳6-2的竖向圆柱形腔体之间。

如图6所示，所述的限位机构7包括：安装连接板7-4以及分别活动设置于安装连接板7-4两端的第一限位爪7-3和第二限位爪7-5，其中：第一限位爪7-3和第二限位爪7-5的外侧分别设有第三气缸7-1和第四气缸7-7。

所述的第一限位爪7-3外形呈U形并能在安装连接板7-4中部滑槽内滑动，第三气缸7-1采用螺栓连接装配于第二气缸连接块7-2上，第二气缸连接块7-2采用螺栓连接装配于安装连接板7-4的一端。

所述的第二限位爪7-5外形呈长方形，在长度方向设有U形缺口并能在安装连接板7-4上平面上滑动，第二限位爪7-5上的U形缺口可与第一限位爪7-3进行抱合；安装连接板7-4的另一端采用螺栓连接的方式设有第三气缸连接块7-6，第三气缸连接块7-6上采用螺栓与第四气缸7-7相连。

在压配输入轴两端齿时，压头工装2通过伺服压机连接头设置于电子伺服压机上，工件定位工装4设置于工位连接座5上，顶升支撑机构6和限位机构7设置于底部连接座8上，由电子伺服压机提供压力，顶升支撑机构6上的上连接板6-1在第二气缸6-12的作用下顶升至最高位，以下分别对压装上下齿轮的工况进行描述：

压入下端齿轮：固定在压头罩壳2-1的横移挡块推拉机构3工作，由第一气缸3-5提供动力，推动横移挡块3-1向前滑动穿置于压头罩壳2-1的矩形腔内，此时，限位机构7不工作，第一限位爪7-3和第二限位爪7-5相距最远，电子伺服压机带动压头工装2下压，下压一段行程后，滑装于压头罩壳2-1内的上顶针导向杆2-2最下端采用螺纹连接的上顶针压头2-3先压入输入轴顶部内孔中，由于推动横移挡块3-1穿置于压头罩壳2-1的矩形腔内，使得上顶针导向杆2-2无法向上顶退，此时设置于上顶针导向杆上部与竖向圆柱形腔体间的第一弹簧不工作，工装压头2继续下压，由上顶针压头2-3带动输入轴及用于支撑与定位输入轴的定位销4-1同步向下运动，定位销4-1向下运动的同时，同步带动用于安装定位销4-1且置于中间推杆滑座4-12中的中间推杆4-14向下运动，中间推杆4-14向下运动的行程由在中间推杆4-14上存在的键槽决定，用于防止下端齿在压配过程中产生过压现象，键槽内伸有固定在中间推杆套座4-13上的限位钉4-6，中间推杆套座4-13借助一对轴肩限位轴承4-11采用轴肩固定的方式进行定位，当中间推杆4-14向下运动时，安装在底部托座4-8与中间推杆4-14及中间推杆套座4-13间形成的空腔内的第二弹簧4-7受压产生弹力，中间推杆4-14继续下压，与顶头6-5形成面接触后，同步带动顶头6-5、顶头套座6-4及推杆6-10向下运动，推杆6-10在推杆套座6-3中上下运动，推杆套座6-3设置于推杆罩壳6-2内腔台阶上保持固定，推杆6-10下压，使得推杆6-10中下部与推杆罩壳6-2竖向圆柱形腔体间装配的第三弹簧产生弹力，推杆6-10持续下压，直至下端齿轮完全压入输入轴外花键内，完成下端齿轮的压配，伺服压机上移复位，此时顶升支撑机构6中的推杆6-10和工件定位工装4中的中间推杆4-14在弹簧力作用下复位。

压入上端齿轮：第一气缸3-5提供动力，拉动横移挡块3-1向后退出压头罩壳2-1的矩形腔内，此时限位机构7中的第一限位爪7-3和第二限位爪7-5进行抱合，伺服压机带动压头工装2下压，其中的顶针压头2-3在压入输入轴顶部内孔后，上顶针导向杆2-2回退至压头罩壳2-1的矩形腔内，第一弹簧2-4受压产生弹力，上端齿压头2-5压至上端齿轮，从而带动输入轴向下运动，在输入轴下压的过程中，工件定位工装4及顶升支撑机构6中各运动部件的运动状况同压入下端齿轮时一致，直至顶升支撑机构6中的推杆6-10和底部封盖6-9分别接触到抱合状态的第一限位爪7-3和第二限位爪7-5后，输入轴固定，上端齿压头2-5继续下压，直至上端齿轮完全压入输入轴外花键内，伺服压机上移复位，各组件内的运动部件复位，进入待机状态，准备下一工作循环，压入过程对压力和行程进行监控。

经过具体实际实验，与传统压配进行比较；在电源为：380V±10％，3相5线，50Hz±5％；车间温度为：0℃-40°；相对湿度≤90％等的具体环境设置下，以加热温度：140℃±10℃，压配力：0<F≤50KN等参数启动/运行上述装置，能够得到的工作节拍对比实验数据如图8。

与现有技术两次装夹减少至一次装夹；原本压配完一个齿轮后需要机械手翻转整根轴系后压配另外一个齿轮，现在无机械手干预相比，本装置在加工节拍上提升10S左右，压配过程无机械手参与，减少系统出错率。亦可灵活调整两个齿轮压配顺序，实现柔性压配。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (9)

1.一种快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，其特征在于，包括：压头工装以及分别与之相连的伺服压机连接头和横移挡块推拉机构、依次相连的工件定位工装、顶升支撑机构和限位机构，其中：位于下方的定位工装正对位于上方的压头工装，横移挡块推拉机构横贯固连于压头工装上；

所述的压头工装包括：与伺服压机连接头相连的压头罩壳、设置于压头罩壳内的上顶针导向杆和上顶针压头，其中：压头罩壳和上顶针导向杆之间设有第一弹簧，压头罩壳的末端进一步设有空心结构的上端齿压头；

所述的横移挡块推拉机构包括：与压头工装固定连接的底部横移挡块座、与之固定连接的横移挡块滑座以及设置于底部横移挡块座和横移挡块滑座之间的横移挡块和第一气缸；

所述的工件定位工装包括：工装罩壳以及依次设置于其内部的中间推杆套座、中间推杆滑座、中间推杆，其中：中间推杆的顶部设有定位销，中间推杆套座的侧面设有与中间推杆相接触的限位钉；

所述的限位机构包括：安装连接板以及分别活动设置于安装连接板两端的第一限位爪和第二限位爪，其中：第一限位爪和第二限位爪的外侧分别设有第三气缸和第四气缸；

所述的顶升支撑机构包括：相对设置的上连接板和下连接板以及设置于其间的两对导向杆组件和第二气缸，其中：上连接板上设有推杆机构；

所述的推杆机构包括：圆柱形推杆罩壳、上封盖和底部封盖以及依次设置于其内部的推杆滑座、推杆和顶头套座，其中：顶头套座的顶部固定设有贯穿上封盖的顶头，推杆中下部与推杆罩壳之间设有第三弹簧；

所述的压头罩壳中上部设有一横向贯通矩形腔，用于与横移挡块配合，限制上顶针导向杆沿轴向的运动位置。

2.根据权利要求1所述的快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，其特征是，所述的压头工装中，上顶针导向杆滑动设置于压头罩壳中下部竖向圆柱形腔体内，第一弹簧位于上顶针导向杆上部与竖向圆柱形腔体间，上顶针导向杆下端采用螺纹连接的方式与上顶针压头相连；上顶针压头穿置于上端齿压头中心孔内。

3.根据权利要求1所述的快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，其特征是，所述的横移挡块推拉机构中，横移挡块贯穿布置于横移挡块座与横移挡块滑座装配时形成的矩形腔内；第一气缸采用螺栓连接设置于第一气缸连接块上，第一气缸连接块采用螺栓连接设置于横移挡块座尾部。

4.根据权利要求1所述的快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，其特征是，所述的工件定位工装中，工装罩壳的底部采用螺栓连接设有下封盖，工装罩壳与下封盖内腔装配时产生的空隙内设有轴肩限位轴承，轴肩限位轴承与中间推杆套座下端轴肩接触；中间推杆滑座设置于中间推杆套座上端内部空腔内。

5.根据权利要求1或4所述的快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，其特征是，所述的中间推杆中下部有环形轴段，在环形轴段上部设有沿中间推杆轴线方向的键槽，装配于中间推杆套座上的限位钉一端伸于键槽中，用以限制中间推杆的行程；该中间推杆上端采用螺纹与定位销连接。

6.根据权利要求1或4所述的快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，其特征是，所述的中间推杆套座底部设有用小卡簧固定的底部托座，该底部托座与中间推杆及中间推杆套座间形成的空腔内设有第二弹簧；该中间推杆套座上端轴肩与工装罩壳内腔内空隙内设有轴肩限位轴承，轴肩限位轴承上方设有大卡簧，工装罩壳用螺栓连接装配于工位连接座上。

7.根据权利要求1所述的快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置，其特征是，所述的顶升支撑机构中，导向杆组件和第二气缸呈中心对称的形式分布在下连接板的四角处；第二气缸顶推上连接板，上连接板在一对导向杆组件和第二气缸的共同作用下实现升降功能；第三弹簧位于推杆中下部与推杆罩壳的竖向圆柱形腔体之间；第一限位爪外形呈U形并能在安装连接板中部滑槽内滑动，第三气缸采用螺栓连接装配于第二气缸连接块上，第二气缸连接块采用螺栓连接装配于安装连接板的一端；第二限位爪外形呈长方形，在长度方向设有U形缺口并能在安装连接板上平面上滑动，第二限位爪上的U形缺口与第一限位爪进行抱合；安装连接板的另一端采用螺栓连接的方式设有第三气缸连接块，第三气缸连接块上采用螺栓与第四气缸相连。

8.一种快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配方法，采用如权利要求1-7中任一所述的快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配装置配合完成，其特征在于，通过将压头工装通过伺服压机连接头设置于电子伺服压机上，工件定位工装设置于工位连接座上，上压头处横移挡块推出，抵住上顶针压头；下部工件定位工装限位机构缩回，下顶针压头浮动，顶升支撑机构和限位机构设置于底部连接座上，由电子伺服压机提供压力，顶升支撑机构上的上连接板在第二气缸的作用下顶升至最高位后压入下端齿轮；上压头处横移挡块缩回，上顶针压头浮动；下部工件定位工装限位机构推出，下顶针压头抵住输入轴下部，顶升支撑机构和限位机构设置于底部连接座上，由电子伺服压机提供压力，顶升支撑机构上的上连接板在第二气缸的作用下顶升至最高位后再压入上端齿轮。

9.根据权利要求8所述的快速装配变速器输入轴两端齿的齿轴压配方法，其特征是，包括：

①压入下端齿轮：固定在压头罩壳的横移挡块推拉机构工作，由第一气缸提供动力，推动横移挡块向前滑动穿置于压头罩壳的矩形腔内，此时，限位机构不工作，第一限位爪和第二限位爪相距最远，电子伺服压机带动压头工装下压，下压一段行程后，滑装于压头罩壳内的上顶针导向杆最下端采用螺纹连接的上顶针压头先压入输入轴顶部内孔中，由于推动横移挡块穿置于压头罩壳的矩形腔内，使得上顶针导向杆无法向上顶退，此时设置于上顶针导向杆上部与竖向圆柱形腔体间的第一弹簧不工作，工装压头继续下压，由上顶针压头带动输入轴及用于支撑与定位输入轴的定位销同步向下运动，定位销向下运动的同时，同步带动用于安装定位销且置于中间推杆滑座中的中间推杆向下运动，中间推杆向下运动的行程由在中间推杆上存在的键槽决定，用于防止下端齿在压配过程中产生过压现象，键槽内伸有固定在中间推杆套座上的限位钉，中间推杆套座借助一对轴肩限位轴承采用轴肩固定的方式进行定位，当中间推杆向下运动时，安装在底部托座与中间推杆及中间推杆套座间形成的空腔内的第二弹簧受压产生弹力，中间推杆继续下压，与顶头形成面接触后，同步带动顶头、顶头套座及推杆向下运动，推杆在推杆套座中上下运动，推杆套座设置于推杆罩壳内腔台阶上保持固定，推杆下压，使得推杆中下部与推杆罩壳竖向圆柱形腔体间装配的第三弹簧产生弹力，推杆持续下压，直至下端齿轮完全压入输入轴外花键内，完成下端齿轮的压配，伺服压机上移复位，此时顶升支撑机构中的推杆和工件定位工装中的中间推杆在弹簧力作用下复位；

②压入上端齿轮：第一气缸提供动力，拉动横移挡块向后退出压头罩壳的矩形腔内，此时限位机构中的第一限位爪和第二限位爪进行抱合，伺服压机带动压头工装下压，其中的顶针压头在压入输入轴顶部内孔后，上顶针导向杆回退至压头罩壳的矩形腔内，第一弹簧受压产生弹力，上端齿压头压至上端齿轮，从而带动输入轴向下运动，在输入轴下压的过程中，工件定位工装及顶升支撑机构中各运动部件的运动状况同压入下端齿轮时一致，直至顶升支撑机构中的推杆和底部封盖分别接触到抱合状态的第一限位爪和第二限位爪后，输入轴固定，上端齿压头继续下压，直至上端齿轮完全压入输入轴外花键内，伺服压机上移复位，各组件内的运动部件复位，进入待机状态，准备下一工作循环，压入过程对压力和行程进行监控。

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