CN1464806A - 断裂分离工件的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工件断裂分离装置(2)，该装置包括一个可胀式心轴(16)，该可胀式心轴可***轴承孔腔(6)中以断裂分离后者，并可径向张开，以施加断裂分离力。该装置还包括一个振动装置(26)，藉助该振动装置可使分瓣心轴(16)经受一个交变动力也即叠加或附加到断裂分离力上，以在所述轴承孔腔(6)中产生振动。

Description

断裂分离工件的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种断裂分离工件的装置和方法。

背景技术

使工件断裂分离，例如被用来分割制造的轴承孔腔。在此情况下，使轴承孔腔内周面上有两个正对着的轴向缺口形式的规定断裂位置，因此获得一个断裂分离力，轴承孔腔随即在所述规定断裂位置上设成一个轴承盖和一个轴承座。

断裂分离的优点在于，在轴承盖和轴承座的断裂分离面之间形成一种能够使合缝配合精确的微观啮合和宏观啮合，因而省却了费用高的整修工序。

规定断裂位置通常通过机械拉削工艺或借助于激光能来获得。

断裂分离的一个缺点是，材料强度高时必须获得很大的断裂分离力。如果先使轴承孔腔先处于预应力之下，预应力垂直于规定断裂位置起作用，同时轴承孔腔首先被引起协调振动，则断裂分离力就能减小。

由于在规定断裂位置上发生工件疲劳而产生裂缝，该裂缝从规定断裂位置底部向深处发展，致使施加着的断裂分离力可相应降低。

这样一种工件断裂分离方法，首先是连杆的断裂分离方法，已在CA2,287,140中公开。连杆用紧贴的工件夹头夹持在外表面上，并且用一个正对着轴承孔腔内周面上附设于第二固定工具夹的活动工具夹将预应力垂直于规定断裂位置施加到预定轴承盖上。在断裂面中的两个接触面上，平行于规定断裂位置产生二次预应力。接着，这种接触在相反方向上进行交替运动，获得两个谐和力。

所以，在规定断裂位置的底部各产生一条相应发展的裂纹。最终，藉助活动工件夹头施加动态力脉冲，将轴承盖***。

此方法的缺点是，当预应力平行于断裂面的时候，或者当谐和力产生振动冲击的时候，断裂分离力经由另一个装置施加。这导致设备技术复杂、结构复杂为条件的许多装置。

发明内容

本发明所要解决的主要目的在于提供一种断裂分离工件的装置和方法，其可以克服现有技术结构复杂烦琐的缺陷，从而可以大大简化工件断裂分离的方法和使该装置更加经济实惠。

本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的工件断裂分离装置，其中包括一个分瓣心轴，该分瓣心轴可***轴承孔腔中以便将其断裂分离，而且它可径向张开，以便施加断裂分离力，其特征在于，其中设有一个振动器，用该振动器可对所述分瓣心轴与预应力一起施加一个叠加于断裂分离力上或者预加于断裂分离力上、能在轴承孔腔中产生振动的交变动力，此时断裂分离力可为预应力最大值。

本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下方法来实现的。

断裂分离工件的方法，其中包括下列步骤：在工件的轴承孔腔中置入两个规定断裂位置，以预先规定断裂面；将分瓣心轴***所述有缺口的轴承孔腔中，以施加断裂分离力；以及径向张开分瓣心轴，以断裂分离工件，其特征在于控制分瓣心轴的张开动作，以使施加断裂分离力之时或者施加断裂分离力之前，与预应力一起对工件施加力至少一个导致规定断裂位置区域中疲劳断裂的交变动力，此时断裂分离力可为预应力最大值。

本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实现。

前述的工件断裂分离装置，其中所述振动器具有这样的结构，以致可对所述工件施加频率低于所夹工件固有频率的动力。

前述的工件断裂分离装置，其中所述振动器中设有电动式或者电液压式或者压电式或者电磁式元件，用来驱动分瓣心轴。

前述的断裂分离工件用装置，其中所述分瓣心轴中设有一个固定扩张器夹头和一个活动扩张器夹头，并且所述活动扩张器夹头通过契形垫块或者其他控制面来动作。

前述的工件断裂分离装置，其中所述分瓣心轴中设有多个径向可移动的扩张器夹头。

前述的工件断裂分离装置，其中所述分瓣心轴在断裂面区域中靠近工件，而在介于其间的区域中，与工件的相邻周缘隔开一定距离。

前述的断裂分离工件用装置，其中所述工件为一个联杆或一个曲轴箱。

本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下方法来进一步实现。

前述的工件断裂分离方法，其中动力的频率低于工件的固有频率。

前述的工件断裂分离方法，其中所述凹痕用机械拉削工艺或激光能来产生。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。

本发明工件断裂分离装置不仅提供一种产生振动的交变动力，而且还提供一种通过轴向***轴承孔腔的分瓣心轴施加的断裂分离力。

分瓣心轴可通过至少一个扩张器夹头径向移动，并与一个外置振动器联结。振动器使至少一个扩张器夹头径向振荡运动，从而不仅静态预应力对轴承孔腔起作用，而且动力也正对着并垂直于预定断裂面对轴承孔腔起作用，因而在缺口底部促成一种动态应变。这会使在缺口区域中产生疲劳断裂，致使断裂分离所需要的断裂分离力很小。

在一种优选的方法中，断裂分离工件时，例如断裂分离连杆轴承孔腔和曲轴箱时，控制振动器有选择地附加断裂分离力的动力，或者叠加动力和断裂分离力。在此情况下，将分瓣心轴***轴承孔腔，以使预定的轴承盖断离。

由以上技术方案可知，本发明断裂分离工件的装置和方法，其断裂分离与产生振动必须的所有力都通过一个装置来施加，更确切地说，通过分瓣心轴来施加。因此，可仅用一台控制装置，该控制装置不仅能使整个装置更加坚固地进行断裂分离，而且还降低制备这种机器的成本。

综上所述，本发明断裂分离工件的装置和方法，具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类方法中未见有类似的方法公开发表或使用，且其不论在方法上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

本发明的具体制造方法由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1为工件断裂分离装置中连杆的断裂结构示意图；

图2为连杆与***轴承孔腔的分瓣心轴的俯视图；

图3为***连杆轴承孔腔中的优选分瓣心轴的俯视图。

图4为图3A部的放大示意图。

图中标号

2、连杆               4、工件断裂分离装置       6、轴承孔腔

8、内周面             10、规定断裂位置          12、轴承座

14、轴承盖            16、分瓣心轴              18、固定扩张器夹头

20、活动扩张器夹头    22、契形垫块              24、推板

26、振动器       28、断裂面      30、规定断裂位置的基部

32、裂纹         34、裂纹尖端    36、支承面

38、凹型断面     40、断裂面

请参阅图1所示，其是工件断裂分离装置4中连杆2的结构。该连杆2在轴承孔腔6内设有两个正对着的、在内周面8上轴向延伸的缺口或规定断裂位置10，以使轴承孔腔6在断裂分离时分成一个轴承座12和一个轴承盖14。在轴承孔腔6中，轴向***一个具有固定扩张器夹头18和活动扩张器夹头20的分瓣心轴16。活动扩张器夹头20通过一个可在两个扩张器夹头18、20之间轴向移动、起控制面作用的契形垫块22进行径向移动。

固定扩张器夹头18、活动扩张器夹头20在轴承孔腔6中如此定位，以致于可垂直于规定断裂位置10施加断裂分离力FB，以在断裂分离过程中使轴承盖14断离。

也就是说，固定扩张器夹头18贴靠在轴承座12上，而活动扩张器夹头20贴靠在轴承盖14上。为了防止断裂分离过程中塑性变形和强烈弹性变形，在垂直于断裂分离力FB延伸的方向上用推板24支住轴承盖14。契形垫块22用振动器26来驱动并轴向移动，以使活动扩张器夹头20可径向移动。在此情况下，可用电动式、电液压式、压电式和电磁式激励器来驱动。

然而，也可用一种具有多个可径向移动扩张器夹头的分瓣心轴，此时分瓣心轴的径向移动用一个轴向可移动的锥形物来进行。然而，也可用一种具有多个可径向移动扩张器夹头的分瓣心轴，此时分瓣心轴的径向移动用一个轴向可移动的锥形物来进行。

此外，还可设想使用那些其中扩张器夹头的径向移动用液压方式来实现的分瓣心轴。

请参阅图2所示，其是连杆2的俯视图，图中还示出一个***轴承孔腔6的分瓣心轴16。

在此情况下，藉助分瓣心轴16施加一个静态预应力FV、一个激发振动的动态力FD和一个脉冲断裂分离力FB。合力沿径向从内部垂直于断裂面28集中并叠加到轴承盖14上，藉此还可有选择地附加上断裂分离力FB。

预应力FV与动力FD叠加用来更迅速而有效地在所述规定断裂位置10上导致疲劳断裂，致使断裂分离力FB比习惯常用技术方案减少。由于交变动力FD的振动施加到轴承盖14上，与预应力FV相结合，各在规定断裂位置10底部30上形成径向延伸的裂缝32。除了工件的材料特性之外，裂纹生长还取决于加荷振动的频率和预应力FV的大小。现已证明，在准静态范围内的频率下，也即在接近所夹紧连杆的固有频率下，产生一个有利于裂纹生长的共振条件。

在此情况下，值得注意的是，裂纹尖端34上的塑性区域比裂纹尺寸小。

根据预应力FV和动力FD，通过契形垫块的轴向顶替来施加断裂分离力FB。由于预应力以脉冲方式转成断裂分离力，所以断裂分离力可视为最大预应力值。断裂分离力抑或与产生振动用的动力FD同时施加，抑或随动力FD之后施加。断裂分离力FB的大小根据材料特性和已扩展裂纹32来选择。

请参阅图3所示，是***连杆2轴承孔腔6的优选分瓣心轴16的俯视图。在分瓣心轴16中，固定扩张器夹头18、活动扩张器夹头20的结构能使这些扩张器夹头仅只在规定断裂位置(缺口)10区域中接触，而在介于其间的区域中，工件和固定扩张器夹头18、活动扩张器夹头20之间则形成空隙。也就是说，分瓣心轴基本上仅在缺口区域10中接触工件，而介于其间的区域则不接触。该空隙38的作用是对靠近规定断裂位置10的轴承盖14施加力FB、FD、FV，以此抑制轴承盖14因弹性变形所致的“倾离”。根据弹性变形急剧降低，力FB、FD、FV首先垂直于断裂面28作用，从而在断裂面28中形成断裂面40。

由于主要选择着力点，形成了不与预定断裂面28偏斜、从而互不偏斜、而又与断裂面28对准的预定断裂面40。

因此，防止了轴承孔腔6装配同时或之后的下陷行为(Setzverhalten，setting behavior)，这在以后的操作中确实令人注目。

一种优选的工件断裂分离方法预定，在轴承孔腔上引入两个正对着的、在内周面上轴向延伸的规定断裂位置，从而预先设定一个轴承座和一个轴承盖。这种引入不仅可以通过机械拉削工艺而且可以通过激光能来进行。分瓣心轴***轴承孔腔，同时使分瓣心轴对准心轴夹头，以便经施加径向垂直于断裂面的断裂分离力使轴承盖断裂下来。如此驱动分瓣心轴，以便通过对轴承孔腔施加预应力并同时施加动力，在规定断裂位置区域中引起疲劳断裂。在此情况下，动力的频率优选近低于体系连杆固有频率。之后，施加断裂分离力，它把轴承孔腔分割成轴承座和轴承盖。在此情况下，断裂分离力可以有选择地与动力叠加或者随动力之后施加。

预应力可以恒常减小和增大。减小意指裂纹连续生长时预应力降低；恒常意指预应力不受裂纹生长的影响保持定值；增大意指预应力在裂纹连续生长时得以增大。

本发明所公开的是一种工件断裂分离装置，其中设有分瓣心轴和振动器，分瓣心轴可***轴承孔腔，用来断裂分离轴承孔腔，并可沿径向张开，以便施加断裂分离力，具有一个叠加断裂分离力或者附加交变动力的分瓣心轴通过振动器可在轴承孔腔中加荷，产生振动。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的方法及技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.工件断裂分离装置(2)，其中包括一个分瓣心轴(16)，该分瓣心轴可***轴承孔腔(6)中以便将其断裂分离，而且它可径向张开，以便施加断裂分离力，其特征在于其中设有一个振动器(26)，用该振动器可对所述分瓣心轴(16)施加一个叠加于断裂分离力上或者预加于断裂分离力上、能在轴承孔腔(6)中产生振动的交变动力。

2.根据权利要求1所述的工件断裂分离装置，其特征在于所述振动器(26)具有这样的结构，以致可对所述工件施加频率低于所夹工件固有频率的动力。

3.根据权利要求1或2所述的工件断裂分离装置，其特征在于所述振动器(26)中设有电动式或者电液压式或者压电式或者电磁式元件，用来驱动分瓣心轴(16)。

4.前述各权利要求中任何一项所述的断裂分离工件用装置，其特征在于所述分瓣心轴(16)中设有一个固定扩张器夹头(18)和一个活动扩张器夹头(20)，并且所述活动扩张器夹头(20)通过契形垫块(22)或者其他控制面来动作。

5.根据权利要求1至3中任何一项所述的工件断裂分离装置，其特征在于，所述分瓣心轴(16)中设有多个径向可移动的扩张器夹头(20)。

6.根据权利要求4或者5所述的工件断裂分离装置，其特征在于所述分瓣心轴(16)在断裂面区域中靠近工件(2)，而在介于其间的区域中，与工件的相邻周缘隔开一定距离。

7.前述各权利要求中任何一项所述的断裂分离工件用装置，其特征在于所述工件为一个联杆(4)或一个曲轴箱。

8.断裂分离工件的方法，其中包括下列步骤：在工件的轴承孔腔(6)中置入两个规定断裂位置(10)，以预先规定断裂面(28)；将分瓣心轴(16)***所述有缺口的轴承孔腔(6)中，以施加断裂分离力；以及径向张开分瓣心轴(16)，以断裂分离工件，其特征在于所述控制分瓣心轴的张开动作，以使施加断裂分离力之时或者施加断裂分离力之前对工件施加力至少一个导致规定断裂位置(10)区域中疲劳断裂的交变动力。

9.根据权利要求8所述的工件断裂分离方法，其特征在于所述动力的频率低于工件的固有频率。

10.根据权利要求8或9所述的工件断裂分离方法，其特征在于所述凹痕用机械拉削工艺或激光能来产生。

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