CN105598295B - 一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置及其柱塞加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置，它包括上模座、下模座、定位装置、退料装置和驱动装置；所述的上模座由上模板、模柄和凸模组成，所述的定位装置包括左定位装置和右定位装置，所述的左定位装置包括左定位气缸、导轨A、定位盖板、气缸固定板A和左定位杆，所述的右定位装置包括右定位气缸、导轨B、导向块B、安装块、右定位杆和气缸固定板B,所述的退料装置包括下压杆、杠杆、复位弹簧、顶料杆、铰接块和铰接轴,所述的驱动装置包括驱动气缸、导向块A，导轨C和驱动杆，它还公开了汽车发动机柱塞的加工工艺。本发明的有益效果是：它具有操作简单、加工精度高和产品合格率高的优点。

Description

一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置及其柱塞加工工艺

技术领域

本发明涉及汽车发动机柱塞的加工装置，特别是一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置及其柱塞加工工艺。

背景技术

图5所示为车发动机柱塞的一种。它由管状体101，中间隔台102，隔台上的中心孔及中心孔上端的倒角圆角103，尾柄104组成。其中中心孔上端的倒圆角要求是：倒角圆半径为0.5~0.6毫米,表面粗糙度0.8微米，圆度要求小于1微米。

传统的加工方法：先冲中心孔和中心孔上端的倒圆角，再进行6~8次收口变形，最终成型尾柄。该方法的缺点有：

Ⅰ.冲中心孔倒圆角和收口分开进行的，需要设备多，且必须进行多次装夹，效率低；

Ⅱ.收口变形需要对产品进行冲压，容易造成产品变形，致使倒角圆处的圆度变大，产品合格率低，仅能达到80~85%，是一个长期存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种操作方便、加工精度高和产品合格率高的汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置及其柱塞加工工艺。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：它包括上模座、下模座、定位装置、退料装置和驱动装置；

所述的上模座由上模板、模柄和凸模组成，所述的模柄安装在上模板上方，凸模安装在上模板的下表面上，所述的上模板上还设置有导向套；

所述的下模座由下模板、支撑板、定位轴承、旋转轴、旋转轴承、固定座和凹模组成，所述的定位轴承为多个且通过连接轴安装在下模板和支撑板之间，所述的支撑板套装在旋转轴承上，旋转轴承套装在旋转轴上，所述的旋转轴安装在固定座上，所述的凹模安装在下模板上且位于对应的凸模下方，，在下模板上安装有导向杆，导向杆与导向套滑动配合；

所述的定位装置包括左定位装置和右定位装置，所述的左定位装置包括左定位气缸、导轨A、定位盖板、气缸固定板A和左定位杆，所述的左定位气缸和导轨A均安装在气缸固定板A上，所述的定位盖板与左定位气缸连接且定位盖板滑动配合安装在导轨A上，所述的左定位杆的一端固定安装在定位盖板上，且左定位杆的另一端***相邻两个定位轴承之间的缝隙内；

所述的右定位装置包括右定位气缸、导轨B、导向块B、安装块、右定位杆和气缸固定板B，所述的导轨B和右定位气缸安装在气缸固定板B上，所述的导向块B固定安装在安装块内，且导向块B的两端滑动安装对应的导轨B上，所述的右定位气缸的活塞杆与安装块连接，且右定位杆的一端固定安装在安装块上，所述的右定位杆的另一端***相邻两个定位轴承之间的缝隙内；

所述的退料装置包括下压杆、杠杆、复位弹簧、顶料杆、铰接块和铰接轴，所述的杠杆通过铰接块和铰接轴铰接在支撑板上，所述的复位弹簧一端与支撑板的下表面连接，另一端与杠杆的上表面连接，所述的顶料杆的上端滑动配合在凹模内，顶料杆的下端与杠杆的端头接触，所述的下压杆安装在上模板上，且位于一杠杆的正上方；

所述的驱动装置包括驱动气缸、导向块A，导轨C和驱动杆，所述的驱动气缸和导轨C安装在气缸固定板B上，所述的导向块A滑动配合在导轨C上，且导向块A与驱动气缸连接，所述的驱动杆的一端安装在导向块A上，驱动杆的另一端位于定位轴承的一侧。

所述的凸模和凹模均为多个，且一一对应，在凹模内设置有一柱塞倒圆角的顶针模，所述的凸模均匀安装在上模板下表面的同一圆周上，所述的凹模均匀安装在下模板上表面的同一圆周上。

所述的左定位杆、右定位杆和驱动杆的端部均设置有一锲形结构，该锲形结构位于两相邻定位轴承的间隙内，且锲形结构的两侧边分别与对应定位轴承的外圈接触。

所述的退料装置与凹模个数相同，且均匀分布在支撑板的同一圆周上。

一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置的柱塞加工工艺，它包括以下步骤：

S1：材料退火，将原材料在770~778℃的温度下进行球化退火处理，退火后的硬度达到68~75HRB，金相组织达到5~6级；

S2：拉丝，将S1中的材料进行拉丝，拉丝后材料直径的公差为0.02mm内；

S3：冷墩成型毛坯：将S2拉丝后的线材，在冷墩机上依次进行切料、整型，最后形成冷墩毛坯；

S4：毛坯退火：将S3中的冷墩毛坯在645~655℃内进行应力退火，退火后的硬度达到46~50HRA；

S5：第一次机加，将S4中退火后的冷墩毛坯进行机加工，加工要预定尺寸，形成机加毛坯；

S6：冲预孔，将S5中的机加毛坯进行冲孔，使得毛坯中间隔台上形成一个预孔；

S7：缩口和倒圆角，将S6加工好的机加毛坯放入凹模内，然后经过凸模缩口和顶针模倒圆角，得到缩口毛坯；

S8：第二次机加，对S7的缩口毛坯进行机加工，加工预定尺寸即获得成品。

所述的S7步骤中，机加毛坯至少经过六次缩口，且第一次缩口时，机加毛坯就在顶针模的作用下形成倒圆角。

所述的S7中的顶针模在后续缩口过程中，顶针模均位于凹模内。

本发明具有以下优点：本发明的汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置，将汽车发动机柱塞的倒圆角和缩口同时加工，减少了加工工序，同时在冲孔过程中，通过顶针模与倒圆角的配合，保证了倒圆角在后续冲孔过程中不会变形，从而保证了汽车发动机柱塞倒圆角的加工精度；而且汽车发动机柱塞缩口在同一设备上连续缩口加工，只需装夹一次，从而降低了设备的使用量，缩减了成本，同时避免了汽车发动机柱塞多次装夹所带来的加工误差，从而提高了汽车发动机柱塞缩口的加工精度，并且设置有定位装置，定位装置能够对下模板走位进行精确校准和定位，进一步的保证了汽车发动机柱塞的加工精度，从而使得汽车发动机柱塞的成品率可达到100%。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为本发明的主视示意图；

图3 为退料装置的工作原理示意图；

图4 为下模板定位后的结构示意图；

图5 为汽车发动机柱塞的结构示意图；

图6为冲孔后的机加毛坯结构示意图；

图7为机加毛坯第一次缩口后的结构示意图；

图8为机加毛坯第二次缩口后的结构示意图；

图9为机加毛坯第三次缩口后的结构示意图；

图10为机加毛坯第四次缩口后的结构示意图；

图11为机加毛坯第五次缩口后的结构示意图；

图12为机加毛坯第六次缩口后的结构示意图；

图中，1-上模板，2-模柄，3-导向套，4-凸模，5-下模板，6-支撑板，7-定位轴承，8-凹模，9-固定座，10-左定位气缸，11-导轨A，12-定位盖板，13-左定位杆，14-右定位气缸，15-导轨B，16-导向块B，17-安装块，18-右定位杆，19-下压杆，20-杠杆，21-复位弹簧，22-顶料杆，23-铰接块，24-铰接轴，25-驱动气缸，26-导向块A，27-导轨C，28-驱动杆，29-导向杆，30-气缸固定板A，31-气缸固定板B，32-顶针模。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1和图2所示，一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置及其柱塞加工工艺，它包括上模座、下模座、定位装置、退料装置和驱动装置；

进一步的，所述的上模座由上模板1、模柄2和凸模4组成，所述的模柄2安装在上模板1上方，凸模4安装在上模板1的下表面上，所述的上模板1上还设置有导向套3；

进一步的，所述的下模座由下模板5、支撑板6、定位轴承7、旋转轴、旋转轴承、固定座9和凹模8组成，所述的定位轴承7为多个且通过连接轴安装在下模板5和支撑板6之间，所述的支撑板6套装在旋转轴承上，旋转轴承套装在旋转轴上，所述的旋转轴安装在固定座9上，所述的凹模8安装在下模板5上且位于对应的凸模4下方，，在下模板5上安装有导向杆29，导向杆29与导向套3滑动配合；

进一步的，所述的定位装置包括左定位装置和右定位装置，所述的左定位装置包括左定位气缸10、导轨A11、定位盖板12、气缸固定板A30和左定位杆13，所述的左定位气缸10和导轨A11均安装在气缸固定板A30上，所述的定位盖板12与左定位气缸10连接且定位盖板12滑动配合安装在导轨A11上，所述的左定位杆13的一端固定安装在定位盖板12上，且左定位杆13的另一端***相邻两个定位轴承7之间的缝隙内；

进一步的，所述的右定位装置包括右定位气缸14、导轨B15、导向块B16、安装块17、右定位杆18和气缸固定板B31，所述的导轨B15和右定位气缸14安装在气缸固定板B31上，所述的导向块B16固定安装在安装块17内，且导向块B16的两端滑动安装对应的导轨B15上，所述的右定位气缸14的活塞杆与安装块17连接，且右定位杆18的一端固定安装在安装块17上，所述的右定位杆18的另一端***相邻两个定位轴承7之间的缝隙内；

进一步的，如图3所示，所述的退料装置包括下压杆19、杠杆20、复位弹簧21、顶料杆22、铰接块23和铰接轴24，所述的杠杆20通过铰接块23和铰接轴24铰接在支撑板6上，所述的复位弹簧21一端与支撑板6的下表面连接，另一端与杠杆20的上表面连接，所述的顶料杆22的上端滑动配合在凹模8内，顶料杆22的下端与杠杆20的端头接触，所述的下压杆19安装在上模板1上，且位于一杠杆20的正上方；

进一步的，所述的驱动装置包括驱动气缸25、导向块A26，导轨C27和驱动杆28，所述的驱动气缸25和导轨C27安装在气缸固定板B31上，所述的导向块A26滑动配合在导轨C27上，且导向块A26与驱动气缸25连接，所述的驱动杆28的一端安装在导向块A26上，驱动杆28的另一端位于定位轴承7的一侧，当驱动气缸25工作时，左定位气缸10和右定位气缸14的活塞杆收缩，使得下模板5能够绕旋转轴转动，此时驱动气缸25的活塞杆往前伸出，导向块A26沿着导轨C27运动，保证了导向块A26运动的直线度，此时驱动杆28的前端推动定位轴承7，从而使得下模板5和支撑板6逆时针转动，当下模板5和支持板6转动一个工位，即转动的角度为360°/N，N为凹模的个数，然后驱动气缸25停止工作，左定位气缸10和右定位气缸14的活塞杆伸出，定位盖板12沿导轨A 运动，从而保证了左定位杆13运行的直线度，导向块B16沿导轨B15运动，保证了右定位杆18运动的直线度，因此当左定位杆13、右定位杆18的锲形结构进入轴承间隙后，若下模板5存在走位误差后，锲形结构的一侧将先于轴承的外侧壁接触，从而推动下模板5转动，当锲形结构的两侧均与对应的轴承接触后，从而使得下模板5停止转动且固定，保证了下模板5的走位精度，从而提高了柱塞缩合和倒圆角的精度。

进一步的，所述的凸模4和凹模8均为多个，且一一对应，在凹模8内设置有一柱塞倒圆角的顶针模32，所述的凸模4均匀安装在上模板1下表面的同一圆周上，所述的凹模8均匀安装在下模板5上表面的同一圆周上，在本实施例中，凸模4和凹模8至少为六个，优选的凹模4和凹模8的个数为偶数个，如凸模六个、凸模八个、凸模十个和凸模十二个。

进一步的，如图4所示，所述的左定位杆13、右定位杆18和驱动杆28的端部均设置有一锲形结构，该锲形结构位于两相邻定位轴承7的间隙内，且锲形结构的两侧边分别与对应定位轴承7的外圈接触，定位轴承7的数量为凹模8数量的两倍，每相邻两个定位轴承7为一组，且两个定位轴承7的轴心连线的垂线经过对应凹模8的轴心线，进一步的，所述的退料装置与凹模8个数相同，且均匀分布在支撑板6的同一圆周上，当左定位杆13和右定位杆18均位于轴承间隙后，左定位杆13和右定位杆1在同一轴线上，且过下模板5的轴心线，从而使得左定位杆13和右定位杆18都定位好后，能够防止下模板5转动，从而保证凸模4和凹模8的精确配合，提高柱塞缩口和倒圆角的精度。

本发明的工作过程如下：将机加毛坯放置在凹模8上，该凹模8为下压杆19对应凹模8以逆时针方向数的第一个凹模，然后上模板1在冲床的作用下下行，完成A1工位加工，即完成柱塞倒圆角加工和初步缩口，然后点动按钮，控制器控制驱动气缸25、左定位气缸10、右定位气缸10联动，实现下模板转动360°/N的角度，且通过左定位杆13和右定位杆18定位，然后再将机加毛坯放置在上述凹模8内，然后上模板下行，以此类推，当机加毛坯经过第N次冲孔后，即在第N个工位时，下压杆19下行，驱动杠杆20和顶料杆22联动，从而将冲好的柱塞取出即可，然后再在下一工位将机加毛坯放入该凹模8内，然后做重复运动，完成批量柱塞的缩口和倒圆角。

一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置的柱塞加工工艺，它包括以下步骤：

S1：材料退火，将原材料在770~778℃的温度下进行球化退火处理，退火后的硬度达到68~75HRB，金相组织达到5~6级；

S2：拉丝，将S1中的材料进行拉丝，拉丝后材料直径的公差为0.02mm内；

S3：冷墩成型毛坯：将S2拉丝后的线材，在冷墩机上依次进行切料、整型，最后形成冷墩毛坯；

S4：毛坯退火：将S3中的冷墩毛坯在645~655℃内进行应力退火，退火后的硬度达到46~50HRA；

S5：第一次机加，将S4中退火后的冷墩毛坯进行机加工，加工要预定尺寸，形成机加毛坯；

S6：冲预孔，将S5中的机加毛坯进行冲孔，使得毛坯中间隔台上形成一个预孔，如图6所示；

S7：缩口和倒圆角，将S6加工好的机加毛坯放入凹模内，然后经过凸模缩口和顶针模32倒圆角，得到缩口毛坯；

S8：第二次机加，对S7的缩口毛坯进行机加工，加工预定尺寸即获得成品。

在本实施例中，所述的S7步骤中，如图7~图12所示，机加毛坯至少经过六次缩口，且第一次缩口时，机加毛坯就在顶针模32的作用下形成倒圆角，进一步的，所述的S5中的顶针模32在后续缩口过程中，顶针模32均位于凹模8内，从而使得每一次冲孔，顶针模32都与倒圆角配合，从而保证了倒圆角在后续冲孔过程中不会变形，保证了倒圆角的加工精度，同时也避免了倒圆角变形所带来的缩口变形问题，从而保证了缩口的加工精度。

Claims (7)

1.一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置，其特征在于：它包括上模座、下模座、定位装置、退料装置和驱动装置；

所述的上模座由上模板（1）、模柄（2）和凸模（4）组成，所述的模柄（2）安装在上模板（1）上方，凸模（4）安装在上模板（1）的下表面上，所述的上模板（1）上还设置有导向套（3）；

所述的下模座由下模板（5）、支撑板（6）、定位轴承（7）、旋转轴、旋转轴承、固定座（9）和凹模（8）组成，所述的定位轴承（7）为多个且通过连接轴安装在下模板（5）和支撑板（6）之间，所述的支撑板（6）套装在旋转轴承上，旋转轴承套装在旋转轴上，所述的旋转轴安装在固定座（9）上，所述的凹模（8）安装在下模板（5）上且位于对应的凸模（4）下方，在下模板（5）上安装有导向杆（29），导向杆（29）与导向套（3）滑动配合；

所述的定位装置包括左定位装置和右定位装置，所述的左定位装置包括左定位气缸（10）、导轨A（11）、定位盖板（12）、气缸固定板A（30）和左定位杆（13），所述的左定位气缸（10）和导轨A（11）均安装在气缸固定板A（30）上，所述的定位盖板（12）与左定位气缸（10）连接且定位盖板（12）滑动配合安装在导轨A（11）上，所述的左定位杆（13）的一端固定安装在定位盖板（12）上，且左定位杆（13）的另一端***相邻两个定位轴承（7）之间的缝隙内；

所述的右定位装置包括右定位气缸（14）、导轨B（15）、导向块B（16）、安装块（17）、右定位杆（18）和气缸固定板B（31），所述的导轨B（15）和右定位气缸（14）安装在气缸固定板B（31）上，所述的导向块B（16）固定安装在安装块（17）内，且导向块B（16）的两端滑动安装在对应的导轨B（15）上，所述的右定位气缸（14）的活塞杆与安装块（17）连接，且右定位杆（18）的一端固定安装在安装块（17）上，所述的右定位杆（18）的另一端***相邻两个定位轴承（7）之间的缝隙内；

所述的退料装置包括下压杆（19）、杠杆（20）、复位弹簧（21）、顶料杆（22）、铰接块（23）和铰接轴（24），所述的杠杆（20）通过铰接块（23）和铰接轴（24）铰接在支撑板（6）上，所述的复位弹簧（21）一端与支撑板（6）的下表面连接，另一端与杠杆（20）的上表面连接，所述的顶料杆（22）的上端滑动配合在凹模（8）内，顶料杆（22）的下端与杠杆（20）的端头接触，所述的下压杆（19）安装在上模板（1）上，且位于一杠杆（20）的正上方；

所述的驱动装置包括驱动气缸（25）、导向块A（26），导轨C（27）和驱动杆（28），所述的驱动气缸（25）和导轨C（27）安装在气缸固定板B（31）上，所述的导向块A（26）滑动配合在导轨C（27）上，且导向块A（26）与驱动气缸（25）连接，所述的驱动杆（28）的一端安装在导向块A（26）上，驱动杆（28）的另一端位于定位轴承（7）的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置，其特征在于：所述的凸模（4）和凹模（8）均为多个，且一一对应，在凹模（8）内设置有一柱塞倒圆角的顶针模（32），所述的凸模（4）均匀安装在上模板（1）下表面的同一圆周上，所述的凹模（8）均匀安装在下模板（5）上表面的同一圆周上。

3.根据权利要求2所述的一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置，其特征在于：所述的退料装置与凹模（8）个数相同，且均匀分布在支撑板（6）的同一圆周上。

4.根据权利要求3所述的一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置，其特征在于：所述的左定位杆（13）、右定位杆（18）和驱动杆（28）的端部均设置有一楔形结构，该楔形结构位于两相邻定位轴承（7）的间隙内，且楔形结构的两侧边分别与对应定位轴承（7）的外圈接触。

5.基于权利要求1~4任意一项所述的一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置的柱塞加工工艺，其特征在于：它包括以下步骤：

S1：材料退火，将原材料在770~778℃的温度下进行球化退火处理，退火后的硬度达到68~75HRB，金相组织达到5~6级；

S2：拉丝，将S1中的材料进行拉丝，拉丝后材料直径的公差为0.02mm内；

S3：冷墩成型毛坯：将S2拉丝后的线材，在冷墩机上依次进行切料、整型，最后形成冷墩毛坯；

S4：毛坯退火：将S3中的冷墩毛坯在645~655℃内进行应力退火，退火后的硬度达到46~50HRA；

S5：第一次机加，将S4中退火后的冷墩毛坯进行机加工，加工到预定尺寸，形成机加毛坯；

S6：冲预孔，将S5中的机加毛坯进行冲孔，使得毛坯中间隔台上形成一个预孔；

S7：缩口和倒圆角，将S6加工好的机加毛坯放入凹模内，然后经过凸模缩口和顶针模（32）倒圆角，得到缩口毛坯；

S8：第二次机加，对S7的缩口毛坯进行机加工，加工预定尺寸即获得成品。

6.根据权利要求5所述的一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置的柱塞加工工艺，其特征在于：所述的S7步骤中，机加毛坯至少经过六次缩口，且第一次缩口时，机加毛坯就在顶针模（32）的作用下形成倒圆角。

7.根据权利要求6所述的一种汽车发动机柱塞缩口倒圆角装置的柱塞加工工艺，其特征在于：所述的S7中的顶针模（32）在后续缩口过程中，顶针模（32）均位于凹模（8）内。