将轴头压入桥壳中段两端孔内的工艺方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明披露了一种重型卡车车桥的轴头向桥壳中段两端孔中压入的方法及设备。解决了轴头从桥壳两端孔中反向退出的问题。技术方案为：将传统的装配工艺中，桥壳中段两端与轴头压合成一体后，直接自设备上卸下；改为桥壳中段两端与轴头压合成一体后，对桥壳中段两端与轴头结合的高温部位进行强制冷却降温，再将其卸载压合力取下。机理是在压合力的持续作用下，迅速对工件冷却，增加其结合牢度，减少工件的高温时段的自由度，防止轴头的脱出，在相应的加工设备上增加强制冷却装置。本发明的工艺合理，工艺融合性好，设备结构简单，可靠性强，适于对原有技术设备进行改造，具有投入小产出高的优点，对与提高产品质量，降低不良品率具有积极作用。
【专利说明】将轴头压入桥壳中段两端孔内的工艺方法及设备
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明披露了一种将卡车车桥的轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺方法及设备，特别是涉及一种重型卡车车桥的轴头向桥壳中段两端孔中压入的方法及设备。
【背景技术】
[0003]重型卡车车桥的桥壳为嵌入式结构，是由桥壳中段和局部嵌入其两端孔中的两个轴头组成，轴头嵌入部分和桥壳中段两端孔间为过盈配合连接。将轴头嵌入桥壳中段两端孔中的工艺方法有多种，目前，采用较多的一种是温差压入法，即根据热胀冷缩的原理，升高桥壳中段两端孔部的温度使孔径膨胀，再将常温下的轴头压(放)入。加热桥壳中段两端孔部的方法，主要有将其放入加热炉中整体加热和中频感应局部加热两种形式:前者因耗能大，不易实现自动化，加热慢且生产周期长，劳动环境差，较少被采用。目前采用较多的是后者，该方法具有容易实现自动化、快速、高效、低耗的特点。实践中，这种方法会出现轴头压入桥壳中段端孔后，将压入轴头的压力卸下后，轴头会发生反向从桥壳中段端孔中退出的现象，最终导致桥壳轴向总长度变长并超差，产品不合格。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种将卡车车桥的轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺方法及设备。该方法及设备将卡车车桥的轴头压入桥壳中段两端孔中，且当压入轴头的压力卸载后，轴头不会从桥壳两端孔中反向退出。
[0005]本发明的技术方案表现为:将传统的装配工艺中，桥壳中段两端与轴头压合成一体后，直接自设备上卸下；改为桥壳中段两端与轴头压合成一体后，对桥壳中段两端与轴头结合的高温部位，进行强制冷却降温处理后，再将其卸载压合力，自设备上取下。
[0006]本发明的机理是在压合力的持续作用下，迅速对工件冷却，增加其结合牢度，减少工件的高温时段的自由度，防止轴头的脱出。
[0007]与上述工艺相对应，在相应的设备上增加强制冷却装置。
[0008]基于以上所述，一种将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺方法，其特征是包括以下步骤:
A、将桥壳中段两端局部加热；
B、将轴头压入桥壳中段两端孔中；
C、持续保持将轴头压入桥壳中段两端孔中的压合力的同时，对桥壳中段两端与轴头结合的高温部位，进行强制冷却降温处理；
D、卸下将轴头压入桥壳中段两端孔中的压合力。
[0009]步骤C中所述的强制冷却降温处理是绕桥壳中段两端与轴头结合的高温部位喷射水流。[0010]一种将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺设备，包括:
对桥壳中段两端孔部的感应加热装置，一套将轴头向桥壳中段两端孔中压入的油压机装置，二者前后排列，分别对应着桥壳中段的压装工位和感应加热工位，水平地安装在其下方的一个卧式床体之上，沿着它们中间的一个对称面，呈左右完全对称结构；
一套将加热后的桥壳中段从感应加热工位输送到压装工位的输送装置，以及 完成压装后使桥壳中段两端部快速冷却降温的强制冷却装置。
[0011]强制冷却装置，包括对称安装在油压机装置处的一对喷水圈和其下方将其固定在卧式床身上支座和供、回水系统。
[0012]喷水圈截面为矩形的环，内径大于桥壳中段两端轴外径60-80mm，环的轴心与压装轴线重合，和环外侧连接进水管、并通过软管与循环供水与冷却系统连接；
循环供、回水系统通断由电磁水阀控制，并受控于中央控制系统；
喷水圈内侧面上均匀分布着使水喷向桥壳中段两端部的细孔，该细孔的轴向指向桥壳中段两头端部，可使喷水圈内带有经循环供水与冷却系统控制其压力、温度、流量范围的水沿该孔喷向桥壳中段两头端部及与端部相毗连的区域，即也包括轴头上相衔接的区域，使此该区域要先于整个感应加热区域的其它部位快速冷却降温；
卧式机床床身下四周有接水盘，冷却水通过它回流循环供水与冷却系统。
[0013]轴头压入桥壳中段两端孔的工作顺序是:桥壳中段两端孔先在感应加热工位加热，后被输送装置输送到压装工位上压入轴头，并在该工位使桥壳中段两端部被强制冷却装置快速冷却，完成整个压装工艺。
[0014]油压机装置位于矩形的卧式床体一侧，分列在卧式床体两头、固定且坐落在其上，呈对称状左右各有一个水平放置的油压缸、和与油压缸中活塞一体的柱状压头，以及同样也是固定于床体上、用于桥壳中段和左、右轴头定位的定位装置组成；柱状压头的轴心、桥壳中段两端孔轴心、两轴头的轴心均在一条与卧式床体上平面平行的直线上，称之为压装轴线。
[0015]两个压头的方向相对、其间距为两个未经压入的轴头和桥壳中段的轴向长度之并略长一点，可以实现分别从桥壳中段的两边同时将两个轴头的嵌入部分一同压入其端孔中，并可以在其后使压头保持对轴头施压一段时间；每个油压缸通过其下的缸座固定在卧式床体之上，与各自的泵站相连并由其提供动力，其进退由各自的电磁开关阀控制，可同时或分别通断并受控于中央控制系统。
[0016]桥壳中段的定位装置，桥壳中段是水平放置在卧式床体之上，桥壳中段两端孔的径向定位采用两块V型朝上的V型铁块支撑并定位桥壳中段左右两处法兰盘外圆处、V型铁块的下面与卧式床体固定相连；中段两端孔的轴向定位是用一个朝上的、前端带有锥型导向的定位轴，从下方插入桥壳中段中部安装主减速器的止口孔中定位，二者间为间隙配合，该定位轴下端与卧式床体相连。
[0017]对两个轴头的定位与桥壳中段的径向定位相同，分别采用两块V型朝上的V型铁块支撑并定位两个轴头中部的最大外圆处，V型铁块的下面与卧式床体相连；轴向定位是以放置在桥壳中段两端与压头之间即可。
感应加热部分位于呈矩形的卧式床体上另一侧，同样，也沿着它们中间的一个对称面呈左右完全对称结构，分列在卧式床体两头、并固定且坐落在其上，呈对称状左右各有一个水平放置的中频感应加热输出变压器和安装其输出端上的感应器，带动它们沿其下导轨做进、退动作，使感应器能进、出桥壳中段两端孔中的气缸，以及对桥壳中段的定位装置组成。
[0018]感应器单匝螺旋柱部分与桥壳中段端孔要在轴向长度上对齐。
[0019]方向相对、对称地安装在床体上的双导轨上的两套中频感应加热输出变压器及其输出端上的单匝螺旋状感应圈的感应器，感应圈内加装可塑导磁体，感应圈长度与桥壳中段端孔长度相等或略长，外径小于后者6-8mm ;感应圈的轴心、以及桥壳中段两端孔的轴心同处在一条直线上，称之为加热轴线；两个对称安装的感应器间的距离为桥壳中段轴向的长度并略长一点，可容纳下桥壳中段；两套中频感应加热输出变压器通过软电缆与中频感应加热设备相连，后者加热或停止指令受控于中央控制系统。
[0020]水平安装在卧式床体上、输出变压器下后方的气缸，其活塞杆与中频感应加热输出变压器的滑座相连接，由气缸带动中频感应加热输出变压器及其上的感应器沿滑座下面的双导轨往复运动，带动感应器进入桥壳端孔中，随后即可实施对桥壳中段端孔的加热，力口热完毕带动感应器退出，气缸由网络高压气源供气，电动换向开关控制其进退，后者受控于中央控制系统。
[0021]使压装后桥壳中段两端部快速降温的强制冷却装置，是由对称安装在油压机装置处的一对喷水圈和其下方将其固定在卧式床身上支座和供、回水系统组成。安装在桥壳中段两端头处再往外一点，喷水圈象一截面为矩形的环，环的内径大于桥壳中段两端轴外径60-80_，环的轴心与压装轴线重合，和环外侧连接进水管、并通过软管与循环供水与冷却系统连接，通断由电磁水阀控制，并受控于中央控制系统；内侧面上均匀分布着使水喷向桥壳中段两端部的细孔，该细孔的轴向指向桥壳中段两头端部，可使喷水圈内带有经循环供水与冷却系统控制其压力、温度、流量范围的水沿该孔喷向桥壳中段两头端部及与端部相毗连的区域，即也包括轴头上相衔接的区域，使此该区域要先于整个感应加热区域的其它部位快速冷却降温，卧式机床床身下四周有接水盘，冷却水通过它回流循环供水与冷却系统。
[0022]对桥壳中段在感应加热部分的定位装置与在油压机装置对其定位的装置相同。
[0023]加热后的桥壳中段从感应加热工位输送到压装工位的输送装置，是由升降台和水平输送两部分组成，前者的结构相似于桥梁，升降台跨放在卧式床体之上，位于四角的四个腿由四个油缸制作，支撑并带动升降台做上下运动，四个活塞由一个泵站统一提供动力并受电磁开关阀控制，可实现同时升降，电磁开关阀受控于中央控制系统。
[0024]升降台上固定有两条相互平行且对称、截面为燕尾型双导轨，导轨方向垂直于加热轴线和压装轴线，水平输送部分在导轨上做直线往返运动，它是由水平输送车和驱动其往复运动的气缸组成，水平输送车后部与气缸活塞杆相连，受气缸的推动，水平输送车将沿着双导轨从加热工位上、下方和压装工位上、下方来回运动；水平输送车推动气缸固定在升降台面上，网络高压气源供气，电动换向开关控制其进退，后者受控于中央控制系统。
[0025]输送装置的动作顺序是，人工将桥壳中段放到加热工位加热，完毕后，升降台和水平输送车将带动其上的桥壳中段从低位一同升起最高位，水平输送车被其后的气缸推到压装工位的上方，然后升降台和水平输送车将带动其上的桥壳中段从高位一同下落，途中桥壳中段落入压装工位的定位装置中，而升降台和水平输送车继续下落至最低位，水平输送车被其后的气缸拉回到加热工位的下方位置停止待命，等下一个桥壳中段加热完毕后再重复前一循环。桥壳中段被加热的同时，压装工位进行和完成着轴头向桥壳中段两端孔中压入及其后的喷水圈向桥壳中段两端部喷水降温冷却的工序。
[0026]本发明的有益效果是:实现桥壳中段两端孔同时自动加热、同时自动将轴头压入，且桥壳中段被加热后由感应加热工位自动移动到压装工位，这样桥壳中段转移的时间固定、使其加热后的自然温降相对固定，轴头压入桥壳中段的工艺稳定性好；通过压装后继续保持住压入轴头的压力，喷水冷却桥壳中段两端孔外端部，使孔的该部位快速遇冷收缩紧抱住轴头，减少甚至避免了后续的将轴头压入并保持的压力卸下，轴头出现从桥壳中段两端孔中的反向退出，消除了反向退出量超差的现象，将轴头压入桥壳中段后该桥壳的轴向总长度控制在合格范围。
[0027]桥壳中段两端孔外表处有板簧座和法兰，因此，该处由外向内孔的壁厚的总体趋势为显著地逐渐增厚，通过内孔对其进行中频感应加热后，由于存在壁厚不均和着向桥壳中段相邻区域热传导的情况，整个孔壁在长度上温度是不均匀的，最外端的壁厚薄处温度最高，向内温度逐渐降低，该温度曲线会导致桥壳中段两端孔由里向外呈喇叭张口状，轴头嵌入后被传导加热并膨胀，以及受桥壳中段两端孔温度场的影响，其嵌入部分直径的胀大也呈喇叭状，方向也与桥壳中段两端孔喇叭口的方向相同，随着桥壳中段两端孔在室内环境下自然降温，桥壳中段端孔喇叭口收缩，在压入轴头的压力卸载后，将发生向张口方向即向外挤出轴头，轴头会逐渐从桥壳中段两端孔中反向退出，至环境温度终止。
[0028]当轴头嵌入完成并继续保持压入轴头的压力时，采用喷水冷却桥壳中段两端孔外端部，致使该部位和相毗邻的部位降低到一定的温度范围，使孔的该部位和其内轴头相近的部位均快速收缩，并紧抱住轴头，由该抱紧力形成的摩擦阻力较中段两端孔里侧的挤出力要大，阻止了轴头向外的脱出；并在喷射水的快速冷却下，桥壳中段两端孔壁内热传导的作用下，其整体降低到要求温度下且温度趋于均匀，孔的喇叭状迅速消失，相应的向外挤出力消失，最终消除了轴头逐渐从桥壳中段两端孔中反向退出现象。
[0029]本发明的工艺合理，工艺融合性好，设备结构简单，可靠性强，适于对原有技术设备进行改造，具有投入小产出高的优点，对与提高产品质量，降低不良品率具有积极作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为桥壳结构简图。
[0031]图2为轴头向桥壳中段两端孔中压入设备的结构简图，结构为沿整个设备左右的中轴线对称布置。
[0032]图3为轴头向桥壳中段两端孔中压入设备感应加热部分的结构简图，结构为沿设备左右的中轴线对称布置。
[0033]图4为轴头向桥壳中段两端孔中压入设备压入部分的结构简图，结构为沿设备左右的中轴线对称布置。
[0034]图5为轴头压入桥壳中段两端孔中后嗔水圈嗔水冷却桥壳中段两端的结构局部简图放大图。
[0035]图6为将桥壳中段由加热工位向压装工位输送装置结构简图，是由升降台部分和水平输送部分组成。
[0036]图1中:1_左轴头,2-桥壳中段左右对称各一的法兰外圆,3-桥壳中段,4-桥壳中段安装主减速器的止口孔，5-桥壳中段板簧安装基座，6-桥壳中段端孔，7-桥壳中段端孔壁，8-轴头嵌入桥壳中段端孔部分，9-右轴头。
[0037]图2中:11_卧式床体，12-油压缸，13-油缸座，14-与活塞杆一体压头，1_左轴头，15-轴头定位V型垫铁，16-喷水圈，17-喷水圈进水管，2-桥壳中段法兰盘，18-桥壳中段法兰盘定位的V型垫铁，20-压装轴线；3-桥壳中段，31-气缸，32-气缸座，33-中频感应加热设备和中频输出变压器间连接电缆，34-中频变压器带动感应器进退双运行导轨，35-气缸杆，36-中频变压器，37-带有导磁体的感应器，38-桥壳中段法兰盘外圆定位的V型垫铁，39-导轨支座，20-压装轴线，30-加热轴线，40-左右对称的中轴线。，50-升降台，51-气缸座,52-水平输送气缸,53-输送车用双导轨,54-气缸杆，55、56_气缸杆与输送车连接螺母，57-输送车。
[0038]图3中:11_卧式床体，41-气缸进出气管，42-气缸杆与承接滑座连接螺母，43-中频输出变压器承接滑座，2-桥壳中段左右对称各一的法兰外圆，38-桥壳中段法兰盘外圆定位的V型垫铁，44-前端带有锥型导向的定位轴，6-桥壳中段端孔，37-带有导磁体的感应器。
[0039]图4中:21_油压缸进出油管，15-轴头定位V型垫铁，22-喷水圈固定支架，23-升降台油缸进出油管，24-油缸活塞杆，25-在升降台四角各布置一个的油缸，26-桥壳中段止口孔定位的带有锥型导向的定位轴，4-桥壳中段安装主减速器的止口孔，27为图5所示轴头压入桥壳中段两端孔中后喷水圈喷水冷却桥壳中段两端的结构局部简图的范围标示。
[0040]图5中:16_喷水圈，17-进水管，71-喷出的冷却水，72-喷水孔。
[0041]图6中:61_升降台底位位置，62-升降台中间位置，63-升降台顶位位置，64-压装工位(轴线)，65-感应加热工位(轴线)。
【具体实施方式】
[0042]如附图所示，本发明的具体实施过程是:
将桥壳中段按照其安装主减速器的止口孔4朝下落入前端带有锥型导向的定位轴44和桥壳中段法兰盘外圆定位的左右一对V型垫铁38中定位，此时桥壳中段处在加热轴线30的加热工位上，位于两个感应器37之间，启动该轴头压入桥壳中段两端孔内设备的中央控制系统中加工程序。
[0043]气缸31中的气缸杆35带动中频输出变压器承接滑座43，通过连接螺母42和连接在其上的中频变压器36及感应器37，沿双运行导轨34向桥壳中段6两端孔内推进，至感应器进入桥壳中段6两端孔中的加热位置处止，加热开始并计时，计时结束后加热停止，在气缸31的反向带动下，感应器退出桥壳中段两端孔，并和输出变压器回到初始位置。
[0044]四个升降台油缸25推动油缸活塞杆24带动升降台50，由升降台中间位62置升至升降台顶位位置63，一同升起还有其上的输送车57和桥壳中段3 ;水平输送气缸52的气缸杆54，其前端通过气缸杆与输送车的连接螺母55、56连接到输送车57，带动其沿输送双轨道53推进到压入工位上方止，然后升降台和水平输送车将和其上的桥壳中段从高位一同下落，途中桥壳中段落入压装工位的桥壳中段法兰盘定位的V型垫18和桥壳中段止口孔定位的带有锥型导向的定位轴26中获得定位；而升降台和水平输送车继续下落至最低位，水平输送车被其后的气缸拉回到加热工位的下方位置停止待命，等待下一个放入加热工位的桥壳中段加热完毕后，再做等同上次的一个循环。
[0045]加热后的桥壳中段向压装工位输送的同时，人工将左、右轴头I和9放置到压装工位的轴头定位V型垫铁15上，待桥壳中段到位压装工位后，油压缸12中的与活塞杆一体压头14动作，推动左、右轴头I和9向桥壳中段端孔中6压入，至轴头嵌入桥壳中段端孔部分8全部进入止，压入完成后要继续保持即不降低压头对轴头的施压压力，喷水圈16开始喷水并计时，计时结束停止喷水，此时桥壳中段两端孔外端部冷却到要求温度范围、其整体降低到要求温度下且温度趋于均匀，降温冷却工序完成，撤压并使压头后退并至初始位置止，人工将桥壳从压装工装中吊起卸下，一个轴头向桥壳中段中压入的工艺完成。
[0046]以上描述了本发明的基本原理及优点。本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明范围的前提，本领域人员可以根据需要做许多变化和改进，如:所述喷水圈冷却改为喷气冷却，喷水圈16改为可移动式、即喷水冷却为定点喷水后再扫描将整个桥壳中段加热部分全部冷却、以及进一步的冷却后再适当增加压力油缸压头对轴头的施压时间等方式。
【权利要求】
1.一种将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺设备，包括: 对桥壳中段两端孔部的感应加热装置，一套将轴头向桥壳中段两端孔中压入的油压机装置，二者前后排列，分别对应着桥壳中段的压装工位和感应加热工位，水平地安装在其下方的一个卧式床体之上，沿着它们中间的一个对称面，呈左右完全对称结构； 一套将加热后的桥壳中段从感应加热工位输送到压装工位的输送装置； 其特征在于还设置了完成压装后使桥壳中段两端部快速冷却降温的强制冷却装置。
2.根据权利要求1所述的将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺设备，其特征在于所述的强制冷却装置，包括对称安装在油压机装置处的一对喷水圈和其下方将其固定在卧式床身上支座和供、回水系统。
3.根据权利要求1或2所述的将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺设备，其特征在于所述的喷水圈截面为矩形的环，内径大于桥壳中段两端轴外径60-80mm，环的轴心与压装轴线重合，和环外侧连接进水管、并通过软管与循环供水与冷却系统连接。
4.根据权利要求1或2所述的将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺设备，其特征在于所述的供、回水系统通断由电磁水阀控制，并受控于中央控制系统。
5.根据权利要求1或2所述的将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺设备，其特征在于所述的喷水圈内侧面上均匀分布着使水喷向桥壳中段两端部的细孔，该细孔的轴向指向桥壳中段两头端部，可使喷水圈内带有经循环供水与冷却系统控制其压力、温度、流量范围的水沿该孔喷向桥壳中段两头端部及与端部相毗连的区域，即也包括轴头上相衔接的区域，使此该区域要先于整个感应加热区域的其它部位快速冷却降温。
6.根据权利要求1所述的将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺设备，其特征在于所述的卧式机床床身下四周有接水盘，冷却水通过它回流循环供水与冷却系统。
7.一种将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺方法，其特征是包括以下步骤: A、将桥壳中段两端局部加热； B、将轴头压入桥壳中段两端孔中； C、持续保持将轴头压入桥壳中段两端孔中的压合力的同时，对桥壳中段两端与轴头结合的高温部位，进行强制冷却降温处理； D、卸下将轴头压入桥壳中段两端孔中的压合力。
8.根据权利要求7所述的将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺方法，其特征是所述的强制冷却降温处理是绕桥壳中段两端与轴头结合的高温部位喷射水流。
9.根据权利要求8所述的将轴头压入桥壳中段两端孔中的工艺方法，其特征是所述的喷射水流沿该孔喷向桥壳中段两头端部及与端部相毗连的区域，即也包括轴头上相衔接的区域，使此该区域要先于整个感应加热区域的其它部位快速冷却降温。
【文档编号】B23P11/02GK103567703SQ201310560637
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】韩树 申请人:中国重汽集团济南动力有限公司