CN204430581U - 一种激光切割检测夹紧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于激光加工技术领域，尤其涉及汽车发动机连杆裂解槽的激光切割检测夹紧装置，包括：定位连杆(104)的夹具(102)、一维移动平台(101)和检测压紧机构(103)，所述一维移动平台(101)具有沿平台内一维方向滑动的夹具安装板(205)，所述夹具(102)安装在所述夹具安装板(205)上，所述检测压紧机构(103)垂直安装在一维移动平台(101)上。本实用新型能检测夹具上是否有连杆，避免激光切割损坏夹具，能检测出连杆安装是否水平，避免切割产生不良品，控制了生产成本，提高了连杆加工的良品率。
Description
技术领域
本实用新型属于激光加工技术领域，尤其涉及汽车发动机连杆裂解槽的激光切割检测夹紧装置。
背景技术
连杆裂解工艺与传统加工工艺的区别体现在断裂面呈现犬牙交错的自然断裂表面，使其具有加工工序少、节省精加工设备、节材节能、生产成本低等优势。此外，连杆裂解加工技术还可使连杆承载能力、抗剪能力、杆和盖的定位精度及装配质量大幅度提高，对提高发动机生产技术水平和整机性能具有重要作用。其原理是通过在连杆大头孔中心处设计并预制缺口(预制裂纹槽)，形成应力集中，再主动施加垂直预定断裂面的载荷进行引裂，在几乎不发生变形的情况下，在缺口处规则断裂，实现连杆体与连杆盖的无屑断裂剖分。连杆裂解工艺中传统的裂解槽加工是采用机械拉削工艺加工“V型”裂解槽，它具有如下缺点：1)加工速度慢，刀具磨损快，生产效率底；2)要保证裂解槽圆角在R0.3mm以下，需要经常修整拉刀尖角圆弧半径，加大人工成本；3)连杆裂解加工技术要求初始裂解槽的应力集中系数很大，要求裂解槽宽越小越好，采用机械拉削的加工方法，拉刀尖角圆弧半径也很小，要求小于0.3mm，加工过程中很容易磨损变钝，裂解槽圆弧半径R随之变大，不良品率随之增高。为了解决刀具加工裂解槽的缺点，可以采用激光加工的方法加工连杆裂解槽，采用光纤激光器，来加工连杆裂解槽，由于光纤激光器的光斑直径可以小于0.1mm，达到0.05mm。激光加工的裂解槽宽在0.05到0.15之间，这样的裂解槽很实用于连杆裂解。且激光加工速度快，不存在刀具磨损的问题。但是，如果连杆放置不到位，造成连杆大头孔底面与激光移动轨迹不平行，这样加工出来的裂解槽宽度及槽深度尺寸不一致，加工出不良品，甚至可能导致切割切割头与连杆相撞，损坏激光切割头。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种激光切割检测夹紧装置，能够定位夹紧工件，提高加工良品率。
本实用新型实施例是这样实现的：
一种激光切割检测夹紧装置，包括：定位加工工件的夹具、一维移动平台和检测压紧机构，所述一维移动平台具有沿平台内一维方向滑动的夹具安装板，所述夹具安装在所述夹具安装板上，所述检测压紧机构垂直安装在一维移动平台上。
其中，所述夹具包括夹具底板、小头孔定位销、滑动沟槽、定位销孔和大头孔定位销，所述滑动沟槽开在夹具底板中，所述小头孔定位销滑动设置在滑动沟槽中，所述定位销孔设置在滑动沟槽的延伸线上的夹具底板上，大头孔定位销匹配插在定位销孔中。
其中，所述夹具还包括与所述滑动沟槽平行设置的刻度区域，所述刻度区域的夹具底板表面上刻划设置刻度线。
其中，所述检测压紧机构包括基座、支撑座、压头、安装板、气缸和气缸连接板，所述基座与支撑座呈倒“L”状布置，所述基座安装在所述一维移动平台上，支撑座固定在基座上部侧壁，所述气缸固定在支撑座上，气缸连接板与气缸活动连接，压头通过安装板与气缸连接板固定连接。
其中，所述检测压紧机构还包括激光测距仪，安装在所述安装板上。
其中，所述激光测距仪的个数为三个，呈三角状分布安装在所述安装板上。
其中，所述检测压紧机构还包括光电传感器、挡片和轨道，所述挡片安装在气缸连接板上，所述轨道上下布置安装在支撑座上，所述光电传感器滑动设置在所述轨道内。
其中，所述检测压紧机构还包括缓冲器支撑座、油压缓冲器、限位挡块和缓冲垫，缓冲器支撑座固定在所述基座侧壁上，位于所述支撑座下方，油压缓冲器固定在缓冲器支撑座上，限位挡块固定在气缸连接板上，与所述油压缓冲器的位置相应，缓冲垫安装在限位挡块上。
其中，所述检测压紧机构还包括具备容纳支撑座、气缸和气缸连接板所需空间的不锈钢外罩，其安装在所述基座上。
其中，所述一维移动平台还包括底板、平台油压缓冲器、防尘罩、硬限位、平台气缸、导轨和挡板，所述挡板安装在所述底板上，形成开口的长方体空间，平台油压缓冲器和硬限位都分别安装在挡板内侧壁上，所述平台气缸和导轨沿一维方向平行安装在底板上，夹具安装板与平台气缸连接，并滑动安装在导轨上，防尘罩安装在挡板和夹具安装板之间。
本实用新型实施例通过在夹具上设置相应小头孔定位销及大头孔定位销实现对连杆的定位，加上小头孔定位销可沿滑动沟槽移动，使得夹具本身对连杆尺寸不一的定位更具灵活性；夹具上设置了刻度区域，使得连杆的尺寸更加直观化，方便对小头孔定位销的调节；检测压紧机构中设置压头，对连杆进行压力均衡的的平压，压紧连杆，使连杆放置水平；检测压紧机构中设置激光测距仪，分别精确测试连杆上特定区域到安装板的间距，使连杆水平放置的误差能够精确控制在可控范围内，从而提高连杆激光加工的良品率；检测压紧机构中设置油压缓冲器、限位挡块和缓冲垫，有利于在压头上下运动时，对气缸提供保护缓冲作用，使气缸的工作稳定性得到长期保证，使上述的测距和平压功能得以更好实现，同时，延长了气缸的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型实施例的整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例中一维移动平台的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中夹具的结构示意图；
图4是本实用新型实施例中夹具的爆炸图；
图5是本实用新型实施例带有不锈钢外罩的示意图；
图6是本实用新型实施例中检测压紧机构的结构示意图(一)；
图7是本实用新型实施例中检测压紧机构的结构示意图(二)。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例通过在夹具上设置相应小头孔定位销及大头孔定位销实现对连杆的定位，加上小头孔定位销可沿滑动沟槽移动，使得夹具本身对连杆尺寸不一的定位更具灵活性；夹具上设置了刻度区域，使得连杆的尺寸更加直观化，方便对小头孔定位销的调节；检测压紧机构中设置压头，对连杆进行压力均衡的的平压，压紧连杆，使连杆放置水平；检测压紧机构中设置激光测距仪，分别精确测试连杆上特定区域到安装板的间距，使连杆水平放置的误差能够精确控制在可控范围内，从而提高连杆激光加工的良品率；检测压紧机构中设置油压缓冲器、限位挡块和缓冲垫，有利于在压头上下运动时，对气缸提供保护缓冲作用，使气缸的工作稳定性得到长期保证，使上述的测距和平压功能得以更好实现，同时，延长了气缸的使用寿命。
在激光加工过程中，连杆必须放置水平，如果连杆放置不平，激光切割时，连杆裂解槽宽度及槽深度尺寸不一致，加工出不良品，甚至可能导致切割切割头与连杆相撞，损坏激光切割头，本实用新型实现了压紧连杆，使连杆放置水平；检测夹具上是否安装有连杆，检测连杆是否装配水平。
本实用新型中，连杆安装在夹具上；通过一维移动平台，将连杆运送到检测压紧机构下，对其连杆进行检测；判断夹具上是否有连杆，检测夹具上连杆是否安装水平，如果检测到连杆安装不平，对连杆进行挤压，再次检测连杆是否水平，如果连杆安装水平，一维平台继续移动，把连杆送到激光切割位置，进行连杆裂解槽的激光切割。
以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述：
如图1和图2所示，本实用新型的一种激光切割检测夹紧装置，包括：定位连杆104的夹具102、一维移动平台101和检测压紧机构103，所述一维移动平台101具有沿平台内一维方向滑动的夹具安装板205，所述夹具102安装在所述夹具安装板205上，所述检测压紧机构103垂直安装在一维移动平台101上。
在图2中，一维移动平台101包括夹具安装板205、底板201、平台油压缓冲器202、防尘罩203、硬限位204、平台气缸206、导轨207和挡板208，所述挡板208安装在所述底板201上，形成开口的长方体空间，平台油压缓冲器202和硬限位204都分别安装在挡板208内侧壁上，所述平台气缸206和导轨207沿一维方向平行安装在底板201上，夹具安装板205与平台气缸206连接，并滑动安装在导轨207上，防尘罩203安装在挡板208和夹具安装板205之间。
底板201用于安装支撑一维平台其它部件，材料采用45钢，表面镀黑锌处理，要求底板201刚性好，不变形；本平台采用4个平台油压缓冲器202，使平台移动停止更平稳，减少、消除平台移动减速停止对一维平台的冲击，保证平台长期稳定使用；防尘罩203用于放置切割产生的熔渣、灰尘进入防尘罩内，污染导轨、气缸，其采用防激光燃烧材料制成；当平台减速停止时，硬限位204使平台精确停止在指导位置；夹具安装板205安装在平台气缸206及导轨207上，平台气缸206驱使其运动；平台气缸206作为一维平台移动驱动机构，内装有磁性开关，通过控制，可以使气缸停止在指定位置；导轨207是一维平台移动导向机构；整个一维移动平台，带动夹具及连杆运动，实现连杆从上料工位到检测工位及加工工位的运动。
在图3和图4中，所述夹具102包括夹具底板301、小头孔定位销303、滑动沟槽402、定位销孔401和大头孔定位销302，所述滑动沟槽402开在夹具底板301中，所述小头孔定位销303滑动设置在滑动沟槽402中，所述定位销孔401设置在滑动沟槽402的延伸线上的夹具底板301上，大头孔定位销302匹配插在定位销孔401中。所述夹具102还包括与所述滑动沟槽402平行设置的刻度区域304，所述刻度区域304的夹具底板301表面上刻划设置刻度线。图中，小头孔定位销303通过螺钉403和螺母404的配合进行松动以及固定。
连杆104具有大头孔305和小头孔306，大头孔定位销302和小头孔定位销303分别对大头孔305和小头孔306进行定位。该夹具要求夹具底板平整，耐磨，表面硬度高；夹具底板上加工有刻度，用于不同连杆小头孔定位销303的初定位；大头孔定位销302用工具钢加工，要求耐磨，不同连杆的加工，可以通过更换大头孔定位销302、小头孔定位销303来实现；小头孔定位销303，用工具钢加工，要求耐磨；总之，本夹具零件要求耐磨，表面硬度高，通过更换大头孔定位销302、小头孔定位销303可以实现不同规格连杆的加工，更换小头孔定位销时，可以根据连杆的中心距及夹具底板301上的刻度初定位小头孔定位销303的位置，再把要加工的连杆安装在夹具底板301上，确定小头孔定位销303的位置，进而固定小头孔定位销303。
在图5至图7中，所述检测压紧机构103包括基座601、支撑座606、压头501、安装板502、气缸607和气缸连接板602，所述基座601与支撑座606呈倒“L”状布置，所述基座601安装在所述一维移动平台101上，支撑座606固定在基座601上部侧壁，所述气缸607固定在支撑座606上，气缸连接板602与气缸607活动连接，压头501通过安装板502与气缸连接板602固定连接。
图中，所述检测压紧机构103还包括激光测距仪504，其个数为三个，呈三角状分布安装在所述安装板502上。
图中，所述检测压紧机构103还包括光电传感器604、挡片603和轨道605，所述挡片603安装在气缸连接板502上，所述轨道605上下布置安装在支撑座606上，所述光电传感器604滑动设置在所述轨道605内。
图中，所述检测压紧机构103还包括缓冲器支撑座701、油压缓冲器702、限位挡块703和缓冲垫704，缓冲器支撑座701固定在所述基座601侧壁上，位于所述支撑座606下方，油压缓冲器702固定在缓冲器支撑座701上，限位挡块703固定在气缸连接板602上，与所述油压缓冲器702的位置相应，缓冲垫704安装在限位挡块703上。
图中，所述检测压紧机构103还包括具备容纳支撑座606、气缸607和气缸连接板602所需空间的不锈钢外罩503，其安装在所述基座601上。
本实施例中，压头501用的材料是弹弓胶，也可以选用硬度小于连杆材质的赛钢、电木及铜等材料加工，作用是保护连杆表面不被压伤；安装板502采用45钢制成，压头501及激光测距仪504安装在其上，要求刚性高，不易变形；不锈钢外罩503起到保护机构零部件的作用。
三个激光测距仪504，检测连杆104上的三个点，根据三个点的距离确定连杆是否安装水平；激光测距仪504可以调节安装位置来实现不同厚度连杆的检测。
其中，激光测距仪性能参数：1)激光测距头检测距离精度为±0.001mm；2)激光测距仪的检测范围为0～5mm；3)激光测距仪的检测距离为30mm，即，可以检测距离激光测距头基面30～35mm范围内的物件；4)可以检测金属及其抗污染特别是油污能力强。一般连杆切割要求裂解槽与连杆大头孔端面的垂直度为0.03mm，即连杆要放置与激光切割头移动方向的垂直度为0.03mm，即连杆放置与夹具的平行度为0.03mm，在软件上设定一个值0.03mm，要三个504激光测距仪测得距离之差＜0.03mm，以此证明连杆水平放置，否则认为连杆不是水平放置。
基座601，用45钢制造；光电传感器604用于检测夹具上是否装有连杆104，当夹具102上安装有连杆104时，气缸607向下作用，带动挡片603向下运动，使压头501作用压在连杆104上，气缸607停止运动，此时挡片603还没有运动到光电传感器604内，光电传感器604没有工作，没有信号反馈，说明夹具102上安装有连杆104；反之；气缸607继续向下运动，挡片603经过光电传感器604，光电传感器604工作，产生信号反馈，说明夹具102上没有连杆104，这样就可以实现对夹具上是否安装有连杆实施检测。根据连杆厚度不一样，光电传感器604可以在轨道605内调节距离一维移动平台101的高度，以满足不同厚度连杆的加工。
油压缓冲器702，为了保护气缸607、连杆104、压头501等，气缸607向下运动的距离根据连杆104的厚度确定，如连杆104厚度是16mm，当气缸607向下运动20mm，压头501就能压紧连杆，调节油压缓冲器702的位置来设定气缸607向下运动距离为20mm，这样由于油压缓冲器702的作用，压头501就会缓慢压紧连杆104，避免压头501对连杆104的冲击，有效的保证了机构正常工作。缓冲垫704，用弹弓胶加工而成，当气缸607向上运动时，限位挡块703带着缓冲垫704向上运动，气缸607运动到极限位置时，缓冲垫704对气缸607运动产生的冲击有缓冲作用，保护气缸607。
总之，检测压紧机构103能检测夹具102上是否有连杆104；连杆104安装是否水平，是汽车连杆裂解槽激光切割检测夹紧机构的关键部件。使用前，需要根据待连杆的厚度，调整油压缓冲器702的位置、光电传感器604的位置及激光测距仪504的位置，等待加工。
下面介绍汽车连杆裂解槽激光切割检测夹紧装置的工作流程：
需要根据待连杆104的厚度，调整油压缓冲器702的位置、光电传感器604的位置及激光测距仪504的位置；
选择合适连杆104加工用的大头孔定位销302、小头孔定位销303，并安装在夹具底板301上；
把连杆104安装在夹具102上；
手动启动程序，一维移动平台101把连杆104送到检测夹紧机构103下，气缸607工作，把连杆104压紧，检测连杆104是否安装水平，如果水平，气缸607向上运动，一维移动平台101向前运动，把连杆104送到激光切割位置，进行激光切割加工；如果检测出连杆104安装不水平，气缸607工作，连续冲压连杆104几次(可以设置)，再次检测连杆104是否水平，如果水平，一维移动平台101把连杆104送去激光切割，如果不平，一维移动平台101把连杆104送出，程序停止，人工检测或重新安装连杆104；
激光切割完成后、一维移动平台101把连杆104送出，人工取下加工好的连杆104，再装上待加工连杆；如此反复直至加工完成。
本实用新型的实施例提供的装置，能检测夹具上是否有连杆，避免激光切割损坏夹具；能检测出连杆安装是否水平，避免切割产生不良品，控制了生产成本；提高了连杆加工的良品率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光切割检测夹紧装置，其特征在于，包括：定位加工工件的夹具、一维移动平台和检测压紧机构，所述一维移动平台具有沿平台内一维方向滑动的夹具安装板，所述夹具安装在所述夹具安装板上，所述检测压紧机构垂直安装在一维移动平台上。
2.根据权利要求1所述的一种激光切割检测夹紧装置，其特征在于：所述夹具包括夹具底板、小头孔定位销、滑动沟槽、定位销孔和大头孔定位销，所述滑动沟槽开在夹具底板中，所述小头孔定位销滑动设置在滑动沟槽中，所述定位销孔设置在滑动沟槽的延伸线上的夹具底板上，大头孔定位销匹配插在定位销孔中。
3.根据权利要求2所述的一种激光切割检测夹紧装置，其特征在于：所述夹具还包括与所述滑动沟槽平行设置的刻度区域，所述刻度区域的夹具底板表面上刻划设置刻度线。
4.根据权利要求1所述的一种激光切割检测夹紧装置，其特征在于：所述检测压紧机构包括基座、支撑座、压头、安装板、气缸和气缸连接板，所述基座与支撑座呈倒“L”状布置，所述基座安装在所述一维移动平台上，支撑座固定在基座上部侧壁，所述气缸固定在支撑座上，气缸连接板与气缸活动连接，压头通过安装板与气缸连接板固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种激光切割检测夹紧装置，其特征在于：所述检测压紧机构还包括激光测距仪，安装在所述安装板上。
6.根据权利要求5所述的一种激光切割检测夹紧装置，其特征在于：所述激光测距仪的个数为三个，呈三角状分布安装在所述安装板上。
7.根据权利要求4所述的一种激光切割检测夹紧装置，其特征在于：所述检测压紧机构还包括光电传感器、挡片和轨道，所述挡片安装在气缸连接板上，所述轨道上下布置安装在支撑座上，所述光电传感器滑动设置在所述轨道内。
8.根据权利要求4所述的一种激光切割检测夹紧装置，其特征在于：所述检测压紧机构还包括缓冲器支撑座、油压缓冲器、限位挡块和缓冲垫，缓冲器支撑座固定在所述基座侧壁上，位于所述支撑座下方，油压缓冲器固定在缓冲器支撑座上，限位挡块固定在气缸连接板上，与所述油压缓冲器的位置相应，缓冲垫安装在限位挡块上。
9.根据权利要求4所述的一种激光切割检测夹紧装置，其特征在于：所述检测压紧机构还包括具备容纳支撑座、气缸和气缸连接板所需空间的不锈钢外罩，其安装在所述基座上。
10.根据权利要求1所述的一种激光切割检测夹紧装置，其特征在于：所述一维移动平台还包括底板、平台油压缓冲器、防尘罩、硬限位、平台气缸、导轨和挡板，所述挡板安装在所述底板上，形成开口的长方体空间，平台油压缓冲器和硬限位都分别安装在挡板内侧壁上，所述平台气缸和导轨沿一维方向平行安装在底板上，夹具安装板与平台气缸连接，并滑动安装在导轨上，防尘罩安装在挡板和夹具安装板之间。
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