CN216326549U - 一种分段排气管的柔性加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分段排气管的柔性加工装置，包括三台机床和一台机器人，三台机床及机器人与控制系统相连接、通过控制系统调度相互间的配合运行；每台机床上均安装有至少一套转台和配合的尾座，转台与尾座之间设有U型夹具板桥，夹具板桥的底板上设有多个伸出底板的零点定位机构，还包括与U型夹具板桥配合的板状夹具本体，板状夹具本体底面设有涨紧套，板状夹具本体上设有与机械手配合的抓取模块，板状夹具本体上设有与前排气管、中排气管、后排气管不同加工位置设置的夹紧机构。本实用新型可解决分段式排气管多序分开加工、设备资源占用大、产品更换繁杂的问题，缩短工序，减少设备，提高加工效率，用最少设备、最快时间切换不同产品加工。

Description

一种分段排气管的柔性加工装置

技术领域

本实用新型涉及汽车排气管加工技术领域，具体涉及一种分段排气管的柔性加工装置。

背景技术

目前，市场上分段式排气管通常有前、中、后三段，由于三段排气管结构差别大、加工时各段采用单独加工，这种加工方式占用设备数量多，来回切换品种繁杂，耗时长；而且因为每段单独成线，加工完成后各段基准面至管口的高度不一致，在总成装配时因各段高度不一，容易出现装配困难甚至装配不了的情况，同时造成装配密封件或零件的损坏。

前排气管A需要加工的部位包括：前排法兰面A1、前排装配管口A2、前排螺栓安装面A3、前排EGR阀隔热棉左安装孔外端面A4、前排EGR阀隔热棉右安装孔外端面A5、前排EGR阀安装孔外端面A6、前排进气管安装孔外端面A7；

中排气管B需要加工的部位包括：中排法兰面B1、中排左装配管口B2、中排右装配管口B3、中排螺栓安装面B4、中排气管涡轮增压安装面B5、中排气管涡轮增压器螺栓安装面B6；

后排气管C需要加工的部位包括：后排法兰面C1、后排装配管口C2、后排螺栓安装面C3、后排气管温感器装配孔外端面C4。

因各段排气管结构不同，机器人机械爪在加工各空间角度时无法共用，为满足同步加工，则需频繁更换机械爪，一个结构一个机械爪，抓取不同结构的零件，以满足加工需求，导致投入设备多投资大、加工成本高。

发明内容

为了解决分段式排气管装配时因基准至装配孔高度不一致，造成的装配困难的技术问题，本实用新型提出了一种分段排气管的柔性加工装置，不仅可以实现整体排气管基准面平面度相对较好，各段装配高度一致，易装配，而且节约工序和设备。

发明构思：鉴于各段排气管结构不同，机器人机械爪无法共用，考虑将夹具进行模块化设计、可以整体移动，从而打破机械爪抓零件的常规模式、改为机械爪抓夹具。同时，发明人在实现本实用新型的过程中发现，前排气管、中排气管、后排气管的相同点是主管道的轴心线重合、且均具有与轴心线距离相等且位于同一平面的法兰面，该法兰面同时也是加工面，因而确定在第一加工序夹具上同时加工三段排气管的法兰面，再以三段排气管的法兰面作为同一高度的定位支撑面、以其他要加工的类似部位进行归类，并制作相应的后续夹具，即可同时加工前排气管、中排气管、后排气管，从而保证三段排气管的管口高度一致性。

为此本实用新型的技术方案为：一种分段排气管的柔性加工装置，包括机床和机器人，其特征在于：机床设置有三台、机器人设置有一台，三台机床中的两台位于机器人两侧、还有一台机床位于机器人正前方，机器人的正后方设有工作台，三台机床及机器人与控制系统相连接、通过控制系统调度相互间的配合运行；

每台机床上均安装有至少一套转台和配合的尾座，转台与尾座之间设有U型夹具板桥，U型夹具板桥的两个侧板分别固定在转台和尾座的转轴上，夹具板桥的底板上设有多个伸出底板的零点定位机构，零点定位机构上设有涨紧头，

还包括与U型夹具板桥配合的板状夹具本体，板状夹具本体的底面上设有与多个零点定位机构的涨紧头配合连接的涨紧套，板状夹具本体正对机器人一侧端面上设有与机械手配合的抓取模块，板状夹具本体上设有与前排气管、中排气管、后排气管不同加工位置设置的相对应夹紧机构，所有夹紧机构均包括前后、左右、竖直方向的夹紧及限位部，定位销、辅助支撑部，并对相应加工部位不形成干涉；

前排气管、中排气管、后排气管根据加工部位提前设置于板状夹具本体上相对应的夹紧机构中，并置于机器人正后方工作台的预设位置。

作为优选，所述夹紧机构包括一序夹紧机构、二序夹紧机构、三序夹紧机构、四序夹紧机构，其中：

一序夹紧机构是以加工前排气管的前排法兰面、中排气管的中排法兰面、后排气管的后排法兰面并排设置的三套对应的夹紧机构，夹紧后的前排气管、中排气管、后排气管的主管道的中心轴线位于同一高度平面，且前排法兰面、中排法兰面、后排法兰面加工后位于同一高度平面；

二序夹紧机构是以加工前排气管的前排装配管口、前排螺栓安装面，中排气管的中排左装配管口、中排右装配管口、中排螺栓安装面，后排气管的后排装配管口、后排螺栓安装面进行排列设置的三套对应的夹紧机构，二序夹紧机构具有同一高度的法兰面定位基准面，夹紧后的前排气管、中排气管、后排气管相应的法兰面位于同一高度平面，从而保证加工前排气管、中排气管、后排气管管口与法兰面高度一致；

三序夹紧机构是以加工前排气管的前排EGR阀隔热棉左安装孔外端面、前排EGR阀隔热棉右安装孔外端面，中排气管涡轮增压安装面，后排气管的后排气管温感器装配孔外端面排列设置的三套对应的夹紧机构，三序夹紧机构具有同一高度的法兰面定位基准面，切换夹紧后的前排气管、中排气管、后排气管相应的法兰面位于同一高度平面；

四序夹紧机构是以加工前排气管的前排EGR阀安装孔外端面、前排进气管安装孔外端面，中排气管涡轮增压器螺栓安装面排列设置的两套对应的夹紧机构，四序夹紧机构具有同一高度的法兰面定位基准面，切换夹紧后的前排气管、中排气管相应的法兰面位于同一高度平面；

其中，采用两套一序夹紧机构使用一台机床、两套二序夹紧机构使用另一台机床，一套三序夹紧机构和一套四序夹紧机构共用一台机床、每道序时交替使用，以提高设备的利用率。

作为优选，所述夹紧机构的夹紧定位均采用液压驱动并设置保压系统、与控制系统相连接，板状夹具本体内预设有油路通道，板状夹具本体上设有油管通道进油口、回油口，进油口设有油管接头、用于连接液压站的输油管路，各液压驱动机构上设有与油路通道相连通的油路连接部。全部采用液压驱动避免人工操作、降低劳动强度，提高效率；油路设在板状夹具本体内保证设备的整洁、避免出现干涉。

作为优选，所述夹具板桥底板上的零点定位机构位于矩形的四个顶点，矩形对角线上设有零点支撑块，底板内预设有油路通道，底板上设有油管通道进油口、回油口，进油口设有油管接头、用于连接液压站的输油管路，零点定位机构上设有与油路通道相连通的油路连接部、并与控制系统相连接。这种设置保证稳定性，同时油路设在底板内保证设备的整洁、避免出现干涉。

作为优选，所述与机械手配合的抓取模块的具体结构为，抓取模块上并排设有两个零点定位机构、零点定位机构上具有涨紧头，机械手前端设有配合的涨紧套，零点定位机构与板状夹具本体内的油路相连通、并通过控制系统控制。采用零点定位机构抓紧、脱开的动作容易控制、使用方便快捷。

作为优选，所述板状夹具本体、底板的侧壁上还设有与油路通道相连通的压力表，便于现场观察工件夹紧状态是否符合加工条件。

有益效果：本实用新型可解决分段式排气管多序分开加工、设备资源占用大、产品更换繁杂的问题，通过将各段排气管类似工序，放在同一套工装上，缩短工序流程，减少使用设备，提高加工效率，实现用最少的设备，最快的时间切换不同产品进行加工。同时，改变现有机械爪抓取零件的方式，变成抓取工装；采用零点快换系统，保证工装位置的一致性，机械爪结构简单，可实现快速更换夹具，不需设计繁杂的机械爪。

附图说明

图1是本实用新型所述排气管的不同角度的立体图。

图2是本实用新型的所述前排气管不同角度的立体图。

图3是本实用新型的所述中排气管不同角度的立体图。

图4是本实用新型的所述后排气管不同角度的立体图。

图5是本实用新型的布局图。

图6是本实用新型的底板上零点定位机构的布置图。

图7是与图6配合的板状夹具本体的结构图。

图8是本实用新型的一序夹紧机构在机床上的示意图。

图9是图8的使用状态图。

图10是本实用新型的二序夹紧机构在机床上的示意图。

图11是图10的使用状态图。

图12是本实用新型的三序夹紧机构在机床上的示意图。

图13是图12的使用状态图。

图14是本实用新型的四序夹紧机构在机床上的示意图。

图15是图14的使用状态图。

图中所示：1、转台；2、尾座；3、U型夹具板桥；4、零点定位机构；5、板状夹具本体；6、抓取模块；

A、前排气管；B、中排气管；C、后排气管；D、夹紧机构；M、机床；N、机器人；P、工作台。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。

本实用新型如图1和图15所示：

一种分段排气管的柔性加工装置，包括三台机床M、一台机器人N，三台机床中的两台位于机器人两侧（左侧为M2、右侧为M3）、还有一台机床M1位于机器人N正前方，机器人的正后方设有工作台P，三台机床及机器人与控制系统相连接、通过控制系统调度相互间的配合运行；

每台机床M上均安装有至少一套转台1和配合的尾座2，转台与尾座之间设有U型夹具板桥3，U型夹具板桥的两个侧板31分别固定在转台和尾座的转轴上，夹具板桥的底板32上设有多个伸出底板的零点定位机构4，零点定位机构上设有涨紧头，

还包括与U型夹具板桥配合的板状夹具本体5，板状夹具本体的底面上设有与多个零点定位机构的涨紧头配合连接的涨紧套51，板状夹具本体正对机器人一侧端面上设有与机械手配合的抓取模块6，板状夹具本体上设有与前排气管A、中排气管B、后排气管C不同加工位置设置的相对应夹紧机构D，所有夹紧机构均包括前后、左右、竖直方向的夹紧及限位部，定位销、辅助支撑部，并对相应加工部位不形成干涉；

前排气管、中排气管、后排气管根据加工部位提前设置于板状夹具本体5上相对应的夹紧机构中，并置于机器人正后方工作台P的预设位置。

所述夹紧机构D包括一序夹紧机构D1、二序夹紧机构D2、三序夹紧机构D3、四序夹紧机构D4，其中：

一序夹紧机构D1是以加工前排气管的前排法兰面A1、中排气管的中排法兰面B1、后排气管的后排法兰面C1并排设置的三套对应的夹紧机构，夹紧后的前排气管A、中排气管B、后排气管C的主管道的中心轴线位于同一高度平面，且前排法兰面A1、中排法兰面B1、后排法兰面C1加工后位于同一高度平面；如图8和图9中所示（均根据放置的位置采用常规方式进行夹紧限位，列举相应部件不限个数，图中不作具体标注）：针对前排气管，采用V型及平面定位块、压紧缸、直线缸、弹簧辅助支撑、辅助支撑缸等进行夹紧限位；针对中排气管，采用V型定位块、压紧缸、直线缸、辅助支撑缸进行夹紧限位；针对后排气管，采用V型及平面定位块、压紧缸、直线缸、辅助支撑缸进行夹紧限位；一序夹紧机构不需要旋转，机床上可以不设置转台；

二序夹紧机构D2是以加工前排气管的前排装配管口A2、前排螺栓安装面A3，中排气管的中排左装配管口B2、中排右装配管口B3、中排螺栓安装面B4，后排气管的后排装配管口C2、后排螺栓安装面C3进行排列设置的三套对应的夹紧机构，二序夹紧机构具有同一高度的法兰面定位基准面，夹紧后的前排气管、中排气管、后排气管相应的前排法兰面A1、中排法兰面B1、后排法兰面C1位于同一高度平面，从而保证加工前排气管、中排气管、后排气管管口与法兰面高度一致；如图10和图11中所示（均根据放置的位置采用常规方式进行夹紧限位，列举相应部件不限个数，图中不作具体标注）：针对前排气管，采用压紧缸、定位销、定位平面进行夹紧限位；针对中排气管，采用压紧缸、辅助支撑缸、定位销、定位平面进行夹紧限位；针对后排气管，采用压紧缸、定位销、定位平面进行夹紧限位；

三序夹紧机构D3是以加工前排气管的前排EGR阀隔热棉左安装孔外端面A4、前排EGR阀隔热棉右安装孔外端面A5，中排气管涡轮增压安装面B5，后排气管的后排气管温感器装配孔外端面C4排列设置的三套对应的夹紧机构，三序夹紧机构具有同一高度的法兰面定位基准面，切换夹紧后的前排气管、中排气管、后排气管相应的前排法兰面A1、中排法兰面B1、后排法兰面C1位于同一高度平面；如图12和图13中所示（均根据放置的位置采用常规方式进行夹紧限位，列举相应部件不限个数，图中不作具体标注）：针对前排气管，采用直线缸、辅助支撑缸、压紧缸、定位销、定位平面进行夹紧限位；针对中排气管，采用压紧缸、辅助支撑缸、定位销、定位平面进行夹紧限位；针对后排气管，采用压紧缸、定位销、定位平面进行夹紧限位；

四序夹紧机构D4是以加工前排气管的前排EGR阀安装孔外端面A6、前排进气管安装孔外端面A7，中排气管涡轮增压器螺栓安装面B6排列设置的两套对应的夹紧机构，四序夹紧机构具有同一高度的法兰面定位基准面，切换夹紧后的前排气管、中排气管相应的前排法兰面A1、中排法兰面B1位于同一高度平面；如图14和图15中所示（均根据放置的位置采用常规方式进行夹紧限位，列举相应部件不限个数，图中不作具体标注）：针对前排气管，采用压紧缸、辅助支撑缸、定位销、定位平面进行夹紧限位；针对中排气管，采用压紧缸、定位销、定位平面进行夹紧限位；

其中，采用两套一序夹紧机构使用机床M1、两套二序夹紧机构使用机床M2，一套三序夹紧机构和一套四序夹紧机构共用机床M3、每道序时交替使用，以提高设备的利用率。

所述夹紧机构D的夹紧定位均采用液压驱动并设置保压系统、与控制系统相连接，板状夹具本体内预设有油路通道，板状夹具本体5上设有油管通道进油口、回油口，进油口设有油管接头、用于连接液压站的输油管路，各液压驱动机构上设有与油路通道相连通的油路连接部（常规技术，图中没有表达）。

所述夹具板桥底板32上的零点定位机构4位于矩形的四个顶点，矩形对角线上设有零点支撑块33，底板内预设有油路通道，底板上设有油管通道进油口、回油口，进油口设有油管接头、用于连接液压站的输油管路（常规技术，图中没有表达），零点定位机构上设有与油路通道相连通的油路连接部、并与控制系统相连接。

所述与机械手配合的抓取模块6的具体结构为，抓取模块上并排设有两个零点定位机构、零点定位机构上具有涨紧头，机械手前端设有配合的涨紧套，零点定位机构与板状夹具本体内的油路相连通、并通过控制系统控制。

所述板状夹具本体5、底板32的侧壁上还设有与油路通道相连通的压力表（常规技术，图中没有表达），便于现场观察工件夹紧状态是否符合加工条件。

本实用新型的工作原理：

使用时，先将待加工的前排气管、中排气管、后排气管的法兰面朝上放在一序夹紧机构上夹紧后保压，放置于工作台上，通过传送带传送至预定位置，机器人通过机械手将一序夹紧机构抓取并放置于机床M1的U型夹具板桥的底板上、连上油路，通过零点定位机构固定，开始一序加工；一序加工结束后，将一序夹紧机构取出，卸压后将经过一序加工过的各段排气管取下并根据加工面安装在二序夹紧机构上夹紧固定，并通过机器人将二序夹紧机构置于机床M2的底板上固定，开始二序加工；二序加工结束后，将二序夹紧机构取出并将加工过的各段排气管装在三序夹紧机构上固定保压，再放置于机床M3的底板上固定、连上油路，进行三序加工；三序加工结束后，将三序夹紧机构加工过的前排气管和中排气管装在四序夹紧机构上夹紧固定保压，并置于机床M3的底板上固定、连上油路，进行四序加工，四序加工结束取出、即完成了三段排气管的加工。

本说明书中未作详细说明之处，为本领域公知的技术。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分段排气管的柔性加工装置，包括机床和机器人，其特征在于：机床设置有三台、机器人设置有一台，三台机床中的两台位于机器人两侧、还有一台机床位于机器人正前方，机器人的正后方设有工作台，三台机床及机器人与控制系统相连接、通过控制系统调度相互间的配合运行；

每台机床上均安装有至少一套转台和配合的尾座，转台与尾座之间设有U型夹具板桥，U型夹具板桥的两个侧板分别固定在转台和尾座的转轴上，夹具板桥的底板上设有多个伸出底板的零点定位机构，零点定位机构上设有涨紧头，

还包括与U型夹具板桥配合的板状夹具本体，板状夹具本体的底面上设有与多个零点定位机构的涨紧头配合连接的涨紧套，板状夹具本体正对机器人一侧端面上设有与机械手配合的抓取模块，板状夹具本体上设有与前排气管、中排气管、后排气管不同加工位置设置的相对应夹紧机构，所有夹紧机构均包括前后、左右、竖直方向的夹紧及限位部，定位销、辅助支撑部，并对相应加工部位不形成干涉；

前排气管、中排气管、后排气管根据加工部位提前设置于板状夹具本体上相对应的夹紧机构中，并置于机器人正后方工作台的预设位置。

2.根据权利要求1所述一种分段排气管的柔性加工装置，其特征在于：所述夹紧机构包括一序夹紧机构、二序夹紧机构、三序夹紧机构、四序夹紧机构，其中：

一序夹紧机构是以加工前排气管的前排法兰面、中排气管的中排法兰面、后排气管的后排法兰面并排设置的三套对应的夹紧机构，夹紧后的前排气管、中排气管、后排气管的主管道的中心轴线位于同一高度平面，且前排法兰面、中排法兰面、后排法兰面加工后位于同一高度平面；

二序夹紧机构是以加工前排气管的前排装配管口、前排螺栓安装面，中排气管的中排左装配管口、中排右装配管口、中排螺栓安装面，后排气管的后排装配管口、后排螺栓安装面进行排列设置的三套对应的夹紧机构，二序夹紧机构具有同一高度的法兰面定位基准面，夹紧后的前排气管、中排气管、后排气管相应的法兰面位于同一高度平面；

三序夹紧机构是以加工前排气管的前排EGR阀隔热棉左安装孔外端面、前排EGR阀隔热棉右安装孔外端面，中排气管涡轮增压安装面，后排气管的后排气管温感器装配孔外端面排列设置的三套对应的夹紧机构，三序夹紧机构具有同一高度的法兰面定位基准面，切换夹紧后的前排气管、中排气管、后排气管相应的法兰面位于同一高度平面；

四序夹紧机构是以加工前排气管的前排EGR阀安装孔外端面、前排进气管安装孔外端面，中排气管涡轮增压器螺栓安装面排列设置的两套对应的夹紧机构，四序夹紧机构具有同一高度的法兰面定位基准面，切换夹紧后的前排气管、中排气管相应的法兰面位于同一高度平面；

其中，一序夹紧机构、二序夹紧机构分别使用不同机床，三序夹紧机构和四序夹紧机构共用一台机床、轮换使用。

3.根据权利要求1或2所述一种分段排气管的柔性加工装置，其特征在于：所述夹紧机构的夹紧定位均采用液压驱动并设置保压系统、与控制系统相连接，板状夹具本体内预设有油路通道，板状夹具本体上设有油管通道进油口、回油口，进油口设有油管接头、用于连接液压站的输油管路，各液压驱动机构上设有与油路通道相连通的油路连接部。

4.根据权利要求1或2所述一种分段排气管的柔性加工装置，其特征在于：所述夹具板桥底板上的零点定位机构位于矩形的四个顶点，矩形对角线上设有零点支撑块，底板内预设有油路通道，底板上设有油管通道进油口、回油口，进油口设有油管接头、用于连接液压站的输油管路，零点定位机构上设有与油路通道相连通的油路连接部、并与控制系统相连接。

5.根据权利要求3所述一种分段排气管的柔性加工装置，其特征在于：所述夹具板桥底板上的零点定位机构位于矩形的四个顶点，矩形对角线上设有零点支撑块，底板内预设有油路通道，底板上设有油管通道进油口、回油口，进油口设有油管接头、用于连接液压站的输油管路，零点定位机构上设有与油路通道相连通的油路连接部、并与控制系统相连接。

6.根据权利要求5所述一种分段排气管的柔性加工装置，其特征在于：所述与机械手配合的抓取模块的具体结构为，抓取模块上并排设有两个零点定位机构、零点定位机构上具有涨紧头，机械手前端设有配合的涨紧套，零点定位机构与板状夹具本体内的油路相连通、并通过控制系统控制。

7.根据权利要求1或2或5或6所述一种分段排气管的柔性加工装置，其特征在于：所述板状夹具本体、底板的侧壁上还设有与油路通道相连通的压力表。

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