CN206779370U - 轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，包括铆头部件、铆装夹具、机座、立柱、横梁及升降装置，其中铆头部件包括驱动电机，驱动电机可驱动外啮合齿轮转动，外啮合齿轮与内啮合齿轮啮合，外啮合齿轮上设有一根偏心轴，偏心轴在驱动电机作用下可作平面内摆线运动，偏心轴通过球面铰与凸球面块连接，凸球面块与凹球面块通过球面副连接，凸球面块在弹簧作用下紧贴着凹球面块，升降装置包括升降工作台、升降机构和滑动导轨，升降工作台与铆装夹具下端固定连接，滑动导轨穿过升降工作台并与该升降工作台滑动连接。它能够将铆头摆碾运动与轴向进给运动分开且能提高铆头轴向进给精度。

Description

轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机

技术领域

本实用新型属于装配设备技术领域，涉及一种轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机。

背景技术

现有轿车轮毂轴承单元铆合成形原理：工件（轿车轮毂轴承单元）安装在水平工作台上，呈静止状态；铆头安装在铆接机主轴上，按一定轨迹作周期运动，同时沿轴向作进给运动；使得工件相对于铆头作旋摆运动，工件轴端受到铆头的局部压力，随着铆头作连续的旋转运动，工件轴端往外翻边并逐渐成形，最终完成装配。

目前，在轮毂轴承单元的铆合装配中，采用圆轨迹和多叶梅花瓣的两种轨迹线。其中径向铆接技术（轴铆合技术）最常用的铆头轨迹为梅花瓣运动。立式铆接机包括电机、铆头部件、机床主轴、梁臂、机座、立柱，铆头部件与机床主轴连接，机床主轴与电机相连接，机床主轴装在梁臂上，梁臂与立柱固定连接，立柱与机座固定连接，为了保证刚度和强度，梁臂、立柱和机座体积大，采用铸造一体成型。机床主轴可带动固定在其上的铆头部件上下移动，实现轴向进给。

立式铆接机铆头部件的铆头的运动轨迹为梅花状，2016年2月华南理工大学学报（自然科学版）第44卷第2期发表了《轮毂轴承单元轴铆合装配的铆头优化设计》一文，2015年9月期刊名称为《汽车零部件》的杂志刊登了一篇《汽车轮毂轴承单元轴铆过程中铆头运动方程确定》的文章，这两篇文章所描述的铆头运动轨迹为梅花状运动。如文中所述，这种铆头部件采用双偏心结构，包括：外啮合齿轮、内啮合齿轮、偏心主轴、铆压轴、凸球面块、凹球面块、铆头，其工作原理为：外啮合齿轮在电机带动下绕内啮合齿轮也即机床轴线公转，由于齿轮的啮合作用，外啮合齿轮同时绕着自身轴线自转。外啮合齿轮在转动时带动固结在其上的、偏心距为一定值的偏心轴做平面内摆线运动。偏心轴的轴线与铆压轴的轴线交于定点，铆压轴固定安装在凸球面块上，并在弹簧的作用下紧贴着凹球面块。做平面内摆线运动的偏心轴过球面铰链带动凸球面块以及固定安装在其上的铆装轴绕着球心做球面内摆线运动。径向铆接机所使用的内摆线运动轨迹为梅花瓣状，所以上述内摆线运动也称梅花状运动。在轴铆合过程中，除铆头绕着空间某一点（铆头下端中心点，也是球面副的球心）做空间梅花运动之外，还有机床主轴向下进给运动导致铆头部件整体向下运动，因此轴铆过程中铆头的运动由机床主轴引起的向下平动和外啮合齿轮自转引起铆头摆动运动合成。

由于机床主轴固定连接在铆头部件的上部，机床主轴与电机连接，铆头部件通过机床主轴带动整个铆头部件轴向运动，从而实现铆头的轴向进给运动，而工件静止不动。这种结构形式的立式铆接机，铆合成形工艺的机械传动部件和大电机都安装梁臂上，梁臂需要能承受巨大的重力以及铆装荷载力，因而该梁臂、立柱、机座体积十分大，且常需一体铸造成型。此外，这种铆接机的铆头的一端自由，另一端通过传动件与机床主轴相连，机床主轴再连接到电机上，整个铆头部件相当于一根悬臂梁，实际铆接过程中铆头承受工件产生的径向和轴向方向的动态荷载力，机器因铆合过程会产生振动，实际测试过程已监测到机器振动的存在，且铆头处的振动明显大于其它位置。由于机床主轴与铆头部件固定连接，铆头的振动会直接传递给机床主轴，由此，铆头的振动会严重影响机床主轴的轴向进给精度，铆头的振动将使铆头实际的运行轨迹偏离理论空间的梅花瓣运动轨迹，严重影响轮毂轴承单元的铆接质量。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型提供一种轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，它能够将铆头摆碾运动与轴向进给运动分开且能提高铆头轴向进给精度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，包括：铆头部件、铆装夹具、机座、立柱、横梁，所述铆头部件包括驱动电机、外啮合齿轮、内啮合齿轮、偏心轴、球面铰、凸球面块、凹球面块、弹簧、铆压轴、铆头，所述驱动电机可驱动外啮合齿轮转动，所述外啮合齿轮与内啮合齿轮的齿轮啮合，所述外啮合齿轮上设有一根偏心轴，该偏心轴在驱动电机作用下可作平面内摆线运动，该偏心轴的轴线与铆压轴的轴线交于球面铰的中心，所述偏心轴通过球面铰与凸球面块连接，所述铆压轴固定安装在凸球面块内，所述铆压轴的自由伸出端为铆头，所述凸球面块与凹球面块通过球面副连接，该凸球面块在弹簧作用下紧贴着凹球面块，所述外啮合齿轮和内啮合齿轮的偏心距与偏心轴和外啮合齿轮的偏心距相等，还包括升降装置，升降装置包括升降工作台、升降机构和滑动导轨，所述升降工作台与所述铆装夹具下端固定连接，所述滑动导轨穿过升降工作台并与该升降工作台滑动连接，该滑动导轨的下端固定在所述机座上，所述铆头部件安装在横梁上，所述横梁与立柱固定连接，所述立柱固定安装在机座上。

为了进一步提高铆合成形的加工效率，在所述铆装夹具和升降装置间还设有工件转动装置，所述工件转动装置包括电机、由电机驱动旋转的输入轴、安装在输入轴上的输入齿轮、与输入齿轮齿轮连接的输出齿轮以及与该输出齿轮固定连接的输出轴，所述输出轴的轴端与铆装夹具固定连接，所述工件转动装置的电机可驱动输出轴和固定在该输出轴上的铆装夹具以及固定在该铆装夹具上的轿车轮毂轴承单元转动。

所述滑动导轨为圆柱杆，升降工件台设有与圆柱杆相配的孔，圆柱杆穿过升降工作台的孔与该升降工作台形成滑动连接。

所述升降机构由液压缸和液压系统构成，所述液压缸的活塞杆与升降工作台相连接。

所述升降机构由齿轮齿条机构构成。

所述升降机构由丝杠螺母构成。

所述升降机构由气缸和气压系统构成，所述气缸的活塞杆与升降工作台相连接。

所述输出轴伸出端的轴段加工成螺纹段,所述铆装夹具的下部抵在输出轴的台阶上，输出轴伸出端穿过铆装夹具并通过螺母相互锁紧固定。

本实用新型的有益效果是：由于铆装夹具的下方设有升降装置，升降装置的工作台与铆装夹具的下端固定连接，滑动导轨穿过升降工作台并与该升降工作台滑动连接，滑动导轨的下端固定在机座上，由此，通过控制升降机构便可带动工件（轿车轮毂轴承单元）实现轴向进给，不仅实现铆头的摆碾运动与轴向进给运动分开，简化机床结构，且将升降装置安装在铆装夹具的下方，不固定安装在铆头上方，极大降低了整个铆头部件上部连接结构的重量，降低横梁所承受的荷载，提高了整个铆头部件的支撑刚度，有利于简化横梁和立柱结构，缩小横梁和立柱尺寸，减小材料消耗。同时铆装过程中由于铆头振动而引起机器振动时，由于升降装置布置在工件下方，铆头部件、横梁、立柱以及机座的相对刚度非常大，铆头的振动经铆头部件、横梁、立柱和机座传递至升降装置只存在很小的振动值，对升降装置轴向进给的影响可忽略不计，因此，通过采用工件轴向进给的加工方式，机器铆装过程中铆头振动对轴向进给的影响将明显降低，提高轮毂轴承单元的铆接质量。

附图说明

图1是本实用新型轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机实施例一结构示意图；

图2是本实用新型轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机的铆合装置原理图；

图3是本实用新型铆头的工作原理图；

图4是本实用新型轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机实施例二结构示意图；

图5是本实用新型实施例二中工件转动装置的结构示意图；

图6是本实用新型的升降机构采用齿轮齿条机构的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

从图1可以看出，本实施例一所示的轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机包括铆头部件1、铆装夹具2、升降装置4、机座5，铆头部件1安装在横梁51上，横梁51支撑于立柱52上，立柱52支撑在机座5上。轮毂轴承单元7固定装在铆装夹具2上，铆装夹具2固定安装在在升降装置4上，升降装置4安装在机座5上。

铆头部件1包括驱动电机、外啮合齿轮11、内啮合齿轮12、偏心轴13、球面铰14、凸球面块15、凹球面块16、弹簧17、铆压轴18、铆头181，铆头箱体19。驱动电机可驱动外啮合齿轮11转动，外啮合齿轮11与内啮合齿轮12啮合，外啮合齿轮11可在驱动电机的带动下绕内啮合齿轮12的轴线公转，由于齿轮啮合作用，外啮合齿轮11同时还绕自身轴线自转。偏心轴13的上端固定在外啮合齿轮11的底端面上，偏心轴13离外啮合齿轮11的轴线有一定距离的偏心距，偏心轴13的下端与球面铰14固定配合，球面铰14的内孔套紧在偏心轴13上，球面铰14的外球面与凸球面块15通过球面配合，凸球面块15与凹球面块16通过球面配合，弹簧17处于压缩状态下，弹簧17一端抵在凸球面块15的台阶上，另一端抵在铆头箱体19上，凸球面块15在弹簧17的压缩作用下紧贴凹球面块16，铆压轴18固定安装在凸球面块15内，铆压轴18的轴线与偏心轴13的轴线交于球面铰14的圆心，铆压轴18的伸出端为铆头181，在驱动电机的驱动外啮合齿轮11作用下，外啮合齿轮11将带动偏心轴13作平面内摆线运动，偏心轴13通过球面铰14带动凸球面块15以及固定安装其上的铆头181绕内啮合齿轮12和铆压轴18轴线的交点作球面内摆线运动。在外啮合齿轮11和内啮合齿轮12的偏心距与偏心轴13和外啮合齿轮11的偏心距相等的情况下，铆头181的球面内摆线运动为梅花瓣状，铆头181的运动轨迹为梅花状运动。再结合图2可看出，铆头181与轿车轮毂轴承接触，在铆头181的摆碾作用下，实现轿车轮毂轴承单元的被铆轴端71变形外翻，外翻的轴端与小内圈贴实，完成轿车轮毂轴承的铆装工艺。

从图1可以看出，升降装置4通过螺栓与铆装夹具2固定连接，升降装置4包括升降工作台41、滑动导轨42以及升降机构43，本实施例中升降机构由液压缸和液压系统构成，液压缸的活塞杆与升降工作台41固定连接，液压缸的缸体固定在机座5上，液压缸由液压系统驱动。滑动导轨42底端固定在机座5上，滑动导轨42与升降工作台41滑动连接并穿过升降工作台41，滑动导轨与升降工作台的滑动连接有很多种形式，如滑动导轨41可采用圆柱杆，升降工作台41则开有相应的孔与滑动导轨相配合，圆柱杆穿过升降工作台的孔与该升降工作台形成滑动连接。

通过升降机构带动轮毂轴承单元7轴向运动，即可实现工件的轴向进给，实现铆头181的摆碾运动与工件的轴向进给运动分开，有利于简化机床结构。且铆头181一端固定，另一端自由，相当于悬臂梁结构，由于铆装过程中铆头采用内摆线运动，铆头在轴向和径向方向均会受到动态作用力的作用，动态作用力将引起铆头和铆头部件发生振动，由于升降装置安装在工件下方，升降装置没有安装在铆头部件上，铆头部件的振动经横梁、立柱、机座传递至升降工作台的振动已十分微弱，对轴向进给的影响可忽略不计，由此，将升降装置安装在轮毂轴承下方，通过工件轴向进给方式，可降低实际铆装过程铆头振动对轴向进给的影响，提高轮毂轴承的铆接质量。此外，将升降工作台以及升降机构安装在铆头部件下方，采用机座支撑升降装置，而非安装在横梁上，有利于降低整个铆头部件上部连接结构件的重量，增加整个铆头部件的支撑刚度，避免“头重脚轻”式结构设计，有利于简化铆头部件支撑件的结构，缩小横梁和立柱尺寸，降低材料消耗。

本实施例一在进行轿车轮毂轴承单元铆装成形工艺时，首先，升降装置4的液压缸动作，驱动升降工作台41向上运动，升降工作台41进而带动铆装夹具2和固定在铆装夹具2上的轮毂轴承单元7向上运动，待轮毂轴承单元7的被铆轴端到达预定位置后。然后，铆头181开始进行摆碾工作，铆头的摆碾工作原理如图3所示，外啮合齿轮11在电机带动下绕内啮合齿轮12也即铆接机的轴线O₂O 公转，由于齿轮的啮合作用，外啮合齿轮11同时绕着自身轴线O₁自转。外啮合齿轮11在转动时带动固结在其上的且偏心距为 e₂偏心轴13做平面内摆线运动。偏心轴13的轴线与铆压轴18的轴线O₄交于点 M，铆压轴18固定安装在凸球面块15上，凸球面块15并在弹簧17的作用下紧贴着凹球面块16。做平面内摆线运动的偏心轴13过球面铰带动凸球面块以及固定安装在其上的铆压轴18绕着球心 O 做球面内摆线运动。在外啮合齿轮11和内啮合齿轮12的偏心距 e₁与偏心轴13与外齿轮齿轮11的偏心距 e₂相等的情况下，铆头181的球面内摆线运动为梅花瓣状，铆头181和铆压轴18的运动轨迹为梅花状运动，铆头181采用梅花状运动摆碾轿车轮毂轴承单元的被铆轴端。在铆头进行摆碾过程中，持续驱动升降装置4的液压缸向上缓慢进给，直至轿车轮毂轴承单元的被铆轴端外翻达达到预定要求时，铆头部件1的驱动电机停止工作，升降装置4通过液压缸控制升降工作台41向下运动，完成轿车轮毂轴承单元的铆合成形。

实施例2：

本实施例二与实施例一的区别是在升降装置4和铆装夹具2间增设工件转动装置3。从图4可以看出，本实施例二所示的轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机包括铆头部件1、铆装夹具2、工件转动装置3、升降装置4、机座5，铆头部件1安装在横梁51上，横梁51安装在立柱52上，立柱52支撑在机座52上。轮毂轴承单元7固定装在铆装夹具2上，铆装夹具2固定安装在工件转动装置3上，工件转动装置3安装在升降装置4上，升降装置4安装在机座5上。

从图5可以看出，工件转动装置3包括电机31、联轴器32、输入轴33、输入齿轮34、齿轮箱体35、输出齿轮36、输出轴37。电机31通过联轴器32与输入轴33连接，输入轴33的中部通过键配合装有输入齿轮34，输入轴33支撑在齿轮箱体35上，齿轮箱体35内分别安装有上导轴承331、推力轴承332、下导轴承333，上导轴承和下导轴承采用角接触球轴承，推力轴承332采用推力球轴承，上导轴承331、推力轴承332、下导轴承333分别支持在输入轴33的上部、中部、下部，输入齿轮34与输出齿轮36齿轮连接，输出齿轮36通过键配合固定安装输出轴37上，输出轴37的上部、中部、下部位置分别支撑于上部导轴承372、中部推力轴承373、下部导轴承374上，上部导轴承372和下部导轴承374采用角接触球轴承，中部推力轴承373采用推力球轴承，上部导轴承372、中部推力轴承373、下部导轴承374固定在齿轮箱体35上。输出轴37的伸出端的轴段加工成螺纹段371，输出轴37呈阶梯状，输出轴37的伸出端在与铆装夹具底端配合处设有台阶，再结合图4可看出，输出轴37的伸出端穿过铆装夹具2的连接孔，铆装夹具2的连接孔的底端抵在输出轴37的台阶上，输出轴37的端部旋装有双螺母，双螺母螺紧在输出轴的伸出端且旋紧在铆装夹具2的连接孔上。工件转动装置3的电机31转动，即可带动铆装夹具2和固定在铆装夹具2上的轮毂轴承单元7转动。由于在铆装工艺过程中除铆头181进行摆碾运动外，轮毂轴承单元7的被铆轴端71还可进行自转，被铆轴端71的塑性变形变得更为均匀，且铆头181与轮毂轴承单元7的接触率会增加，提高加工效率。

本实施例二与实施一在进行轿车轮毂轴承单元铆装成形工艺时的区别是，工件（轮毂轴承单元7）在进行轴向进给时，同时工件还进行自转，即轮毂轴承单元在铆合时，既有工件轴向运动，又有工件旋转运动，这种工件的运动方式与铆头的梅花状运动相结合，有利于工件的塑性变形变得更为均匀，且工件与铆头的单位时间的接触面积增大，提高成形效率。

本实用新型这种轿车轮毂轴承单元铆合装配的立式铆接机，升降装置的升降机构并不限于实施例一和实施例二中的液压传动，可以采用图6所示的齿轮齿条机构6，也可以采用气压传动，还可以采用丝杆螺母机构、蜗轮蜗杆机构以及本领域内常用的等同替代方式，这些均属于本实用新型的等同技术范围。当然，滑动导轨与升降工作台的滑动连接方式也不限于圆柱和圆孔的配合形式，滑动导轨截面也可以是矩形、燕尾形、V形等。工件转动装置并不限于实施例一和实施例二中的单级齿轮传动，也可以是两级或多级齿轮传动，还可以采用其它驱动铆装夹具旋转的方式，如直接通过直线电机驱动、蜗轮蜗杆机构驱动以及本领域内常用的等同替代方式，这些均属于本实用新型的等同技术范围。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (8)

1.一种轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，包括：铆头部件、铆装夹具、机座、立柱、横梁，所述铆头部件包括驱动电机、外啮合齿轮、内啮合齿轮、偏心轴、球面铰、凸球面块、凹球面块、弹簧、铆压轴、铆头，所述驱动电机可驱动外啮合齿轮转动，所述外啮合齿轮与内啮合齿轮的齿轮啮合，所述外啮合齿轮上设有一根偏心轴，该偏心轴在驱动电机作用下可作平面内摆线运动，该偏心轴的轴线与铆压轴的轴线交于球面铰的中心，所述偏心轴通过球面铰与凸球面块连接，所述铆压轴固定安装在凸球面块内，所述铆压轴的自由伸出端为铆头，所述凸球面块与凹球面块通过球面副连接，该凸球面块在弹簧作用下紧贴着凹球面块，所述外啮合齿轮和内啮合齿轮的偏心距与偏心轴和外啮合齿轮的偏心距相等，其特征在于还包括升降装置，所述升降装置包括升降工作台、升降机构和滑动导轨，所述升降工作台与所述铆装夹具下端固定连接，所述滑动导轨穿过升降工作台并与该升降工作台滑动连接，该滑动导轨的下端固定在所述机座上，所述铆头部件安装在横梁上，所述横梁与立柱固定连接，所述立柱固定安装在机座上。

2.根据权利要求1所述的轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，其特征在于在所述铆装夹具和升降装置间还设有工件转动装置，所述工件转动装置包括电机、由电机驱动旋转的输入轴、安装在输入轴上的输入齿轮、与输入齿轮齿轮连接的输出齿轮以及与该输出齿轮固定连接的输出轴，所述输出轴的轴端与铆装夹具固定连接，所述工件转动装置的电机可驱动输出轴和固定在该输出轴上的铆装夹具以及固定在该铆装夹具上的轿车轮毂轴承单元转动。

3.根据权利要求1所述的轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，所述滑动导轨为圆柱杆，升降工件台设有与圆柱杆相配的孔，圆柱杆穿过升降工作台的孔与该升降工作台形成滑动连接。

4.根据权利要求1或2所述的轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，其特征在于所述升降机构由液压缸和液压系统构成，所述液压缸的活塞杆与升降工作台相连接。

5.根据权利要求1或2所述的轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，其特征在于所述升降机构由齿轮齿条机构构成。

6.根据权利要求1或2所述的轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，其特征在于所述升降机构由丝杠螺母构成。

7.根据权利要求1或2所述的轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，其特征在于所述升降机构由气缸和气压系统构成，所述气缸的活塞杆与升降工作台相连接。

8.根据权利要求2所述的轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配的立式铆接机，其特征在于所述输出轴伸出端的轴段加工成螺纹段，所述铆装夹具的下部抵在输出轴的台阶上，输出轴伸出端穿过铆装夹具并通过螺母相互锁紧固定。