VVT阀套自动化加工工艺的制作方法

文档序号:14932065发布日期:2018-07-13 18:27阅读:265来源:国知局

本发明涉及vvt阀套加工技术领域,具体涉及vvt阀套自动化加工工艺。



背景技术:

在自动化加工技术高速发展的今天,大多数机械零件加工都在逐步转型,但是部分精密零件却因为加工工艺传统,加工效率低,质量水平不高,造成自动化投入成本高,运行成本高,最终造成自动化生产线无法经营,进而停产。

vvt阀套传统加工采用数控车床配合部分加工中心组成流水线进行加工,需要完成车外圆,钻、镗内孔,切槽、倒角等多数工序,若采用传统工艺实现自动化,则加工效率低,运行成本超过传统流水线,运营效益低。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供vvt阀套自动化加工工艺,解决现有自动化加工工艺导致的效率低、成本高的问题。

本发明通过下述技术方案实现:

vvt阀套自动化加工工艺,包括以下步骤:

1)、上料装置将vvt阀套输送至机器人手抓位;

2)、机器人抓取vvt阀套靠近夹具的定位面准备装夹;

3)、夹具吹气清理夹具的定位面和vvt阀套;

4)、机器人将vvt阀套安装在夹具的定位面上;

5)、机器人手抓按住vvt阀套,通过夹具上的夹紧机构将vvt阀套固定在定位面上;

6)、夹具气检vvt阀套是否安装到位;

7)、确认vvt阀套安装到位后采用刀具对vvt阀套进行刀加工,刀具安装于机床上;

上述步骤均在加工中心集中完成;

所述夹具包括正面加工工位和反面加工工位,所述反面加工工位的夹紧机构采用三个卡爪对vvt阀套进行外部夹紧,所述卡爪的下方设置有定位面,所述正面加工工位的夹紧机构为内夹紧机构,所述内夹紧机构包括固定槽,所述固定槽内侧设置有固定体,固定体与固定槽内底部之间具有一定间距,所述固定体远离固定槽的一端到另一端的外径呈逐渐增大的趋势,所述固定槽的开口端设置有内胀套,所述内胀套套设在固定体的外壁,所述固定槽的底部与伸缩件连接,所述定位面套设在内胀套外壁,所述夹具还包括吹气装置,所述吹气装置包括管道和设置有在管道上的喷射口。

本发明所述机器人为现有技术;所述加工中心为现有技术,将现有的加工中心用于vvt阀套的加工工艺;所述固定槽具体是指圆柱形结构一端向内凹陷所形成的结构,所述内胀套具有一定的弹性,采用弹性材料制成,可以是塑料或工具钢或是二者的结合;所述伸缩件可以是液压油缸,所述喷射口用于向定位面和零件(vvt阀套)吹气,继而实现对定位面和零件(vvt阀套)的清理,本发明所述上下是针对竖直方向而言。

本发明所述内夹紧机构的工作原理:

通过伸缩件的伸缩实现固定槽的上下移动,进而带动内胀套沿着固定体(固定体固定不动)的外壁移动,当机器人抓取vvt阀套套设在内胀套后,机器人压紧vvt阀套,同时,伸缩件向下伸缩进而将内胀套下拉,由于内胀套下拉过程中,固定体的外径逐渐增大,进而实现内胀套的外径增大(膨胀),通过内胀套的下拉膨胀实现内vvt阀套的内胀卡紧。

3个卡爪实现对vvt阀套进行外部夹紧的工作原理:

在卡爪的下端对应设置有导向杆,导向杆朝外倾斜设置,即3个导向杆的底端向外扩张使得3个导向杆具有一定锥度,导向杆的下端设置有伸缩件,当伸缩件向下拉动导向杆时,导向杆上端向内收缩,3个卡爪向内收缩实现对vvt阀套外壁的夹紧。

本发明通过将各个加工步骤集成在加工中心,同时采用双工位的夹具,减少加工步骤,并且同时完成多个内容的加工,加工时间和辅助时间大幅缩短,提高了工作效率,降低了成本。

进一步地,夹具包括底板,所述底板上设置有2块安装板,2块安装板分别用于安装正面加工工位和反面加工工位,所述安装板上设置有圆柱体,夹紧机构安装于圆柱体上。

进一步地,固定槽和内胀套之间通过连接件连接,所述连接件在轴向上的截面为u形结构,所述u形结构一侧插入固定槽内,另一侧插入内胀套内。

进一步地,所述上料装置包括阀套传送带,所述阀套传送带上方在运动方向上对称设置有2个限位板,所述限位板的内侧设置有缓冲垫,2个缓冲垫之间的间距与vvt阀套的外径配合,所述阀套传送带的末端上方设置有放料装置,所述放料装置包括伸缩气缸和设置在伸缩气缸端部的挡板,所述伸缩气缸与阀套传送带末端的到位传感器连接;所述阀套传送带的末端在放料装置后方还配合设置有导向装置,所述导向装置包括设置在阀套传送带末端下方的步进电机,所述步进电机的上端设置有与vvt阀套底部缺口配合的定向传感器。

本发明所述阀套传送带的两端采用同步齿轮实现传动带的输送传动,2个限位板对阀套进行限位,避免阀套在输送过程中发生倾斜,所述挡板在伸缩气缸的作用下上下移动,所述伸缩气缸与到位传感器相互配合,所述到位传感器为现有技术,到位传感器测量到末端没有工件的时候,放料装置就允许一个工件往下继续输送的远离即操作系统也是现有技术,所述到位传感器能够实时感应到阀套传送带末端是否有工件,所述挡板设置在2个限位板之间,用于阻挡阀套,所述末端是根据阀套传送带的运动方向而定。

本发明所述定向传感器为现有技术,阀套定向的基准是底部的一个缺口,所以不能采用滑槽定向的方式,所以在输送线末端增加了一个定向传感器和一个伺服旋转机构(步进电机),当阀套到达末端后,输送带停止,旋转机构顶起,然后缓慢旋转,当定向传感器检测到缺口后,旋转停止,然后旋转机构落下,完成阀套定向,当机器人把零件抓取完成后,阀套传送带继续运转,放料装置放料。

本发明的工作原理:

将vvt阀套放置在阀套传送带上2个限位板之间,每当末端测量到没有工件的时候,放料装置就允许一个工件往下继续输送,其余产品则挡住,由下一步工序的机器人把工件vvt阀套抓取,如此循环,实现工件稳定自动输送。

进一步地,加工中心还包括自动测量机,所述自动测量机用于测量vvt阀套的尺寸,把测量数据实时传输到工控机,通过尺寸变化自动对机床刀补进行调整。

所述自动测量机包括一滑台,所述滑台上方设置有测量位置,在测量位置处设置有用于测量工件尺寸的测量头,所述测量头包括2个对称的位移传感器,测量时位移传感器与vvt阀套的外壁接触,通过测量2个位移传感器之间的间距实现vvt阀套尺寸的测量,位移传感器把测量到的数据传递给工控机。

具体测量过程:机器人板工件抓取到自动测量机的滑台上,滑台滑动至测量位置,测量头伸出测量工件尺寸,测量完成,滑台回到原点,滑台的另一端设置有标准件,定时对测量设备进行校准。

进一步地,机床上安装有对刀仪和机内测头。

所述对刀仪和机内测头为现有技术。

在机床内部配置雷尼绍对刀仪和机内测头可通过测量反馈,让设备及时补偿刀具的磨损和各轴的热变形及零件的装夹误差,让加工尺寸精度更高,更稳定。

进一步地,机床与工控机连接,工控机能够处理机床反馈数据,并控制调整机床参数。

进一步地,机床的主轴配设有贯穿冷却和循环冷却系统。

在机床主轴配备贯穿冷却和循环冷却功能,切削液/冷却液通过主轴,并从刀具端面喷出,可把主轴高速旋转所产生的热量带走,避免主轴因发热产生变形影响精度,同时切削液从刀具中部喷出,可使加工刀具冷却更充分,让加工效率更高,刀具寿命更高。

进一步地,机床的主轴采用bbt或者hsk接口。

机床主轴选配bbt或者hsk接口,bbt和hsk主轴接口的特点是两面定位,既利用锥度定心,也利用端面贴合保证z向重复定位精度,确保在加工厚度尺寸的时候面铣刀的重复换刀的定位精度。

进一步地,刀具采用pcd或cbn高硬度刀片。

刀具均采用cbn或者cbn等高硬度刀片,可达到很高的线速度和加工效率;同时用调刀仪把刀尖的跳动调整到0.003以内,保证加工的高品质;超硬刀具的磨损比较慢,可达到很高的寿命,可保证生产线长时间不停机,减少换刀的停机时间,进一步提高加工效率和质量水平。

本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:

1、本发明将vvt阀套加工工步集成化,减少加工步骤,并且同时完成多个内容的加工,加工时间和辅助时间大幅缩短。

2、本发明通过自动加工、自动测量、自动清理、自动反馈、自动调整,实现生产线的闭环加工,实现智能化。

3、本发明加工效率提高、自动化实现较为简单,运营成本较低,可取得更高效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:

图1是夹具的结构示意图;

图2是上料装置的结构示意图;

图3是内夹紧机构的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称:

1-上料装置,2-夹具,3-vvt阀套,11-阀套传送带,12-限位板,13-缓冲垫,14-伸缩气缸,15-挡板,16-步进电机,21-卡爪,22-内夹紧机构,23-定位面,24-底板,25-安装板,26-圆柱体,27-喷射口,28-管道,221-伸缩件,222-固定槽,223-连接件,224-内胀套,225-固定体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。

实施例1:

如图1至图3所示,vvt阀套自动化加工工艺,包括以下步骤:

1)、上料装置1将vvt阀套3输送至机器人手抓位;

2)、机器人抓取vvt阀套3靠近夹具2的定位面23准备装夹;

3)、夹具2吹气清理夹具2的定位面23和vvt阀套3,具体地,通过自动化控制技术,喷射口27自动喷气,喷射出气体对定位面23和vvt阀套3的加工面(上端面)进行吹扫,把定位面23和vvt阀套3吹干净,避免存在铁屑、粉尘等杂质影响零件定位精度;

4)、机器人将vvt阀套3安装在夹具2的定位面23上,具体地,由于夹具2采用正面加工工位和反面加工工位的双工位结构,将为加工的vvt阀套3安装在正面加工工位的定位面23上,将已经加工了正面的vvt阀套3安装在反面加工工位的定位面23上;

5)、机器人手抓按住vvt阀套3,通过夹具2上的夹紧机构将vvt阀套3固定在定位面23上;

6)、夹具2气检vvt阀套3是否安装到位,具体地,在定位面23上集成了零件(vvt阀套3)到位检测及气检功能,在定位面23上有一个小的喷气孔,连接了气压检测器,在零件完全贴合在定位面23的时候就把喷气孔封堵住,气压传感器检测到的压力就在合格范围;如果定位面23上面存在铁屑、粉尘等杂质导致零件定位面不能完全贴合,就会导致喷气孔漏气,气压就会降低,气压传感器检测到的压力不合格,就会报警,然后控制机器人重新把零件夹起来,重新自动清理定位点和零件定位面,重新装夹;

7)、确认vvt阀套3安装到位后采用刀具对vvt阀套3进行刀加工,刀具安装于机床上;

刀加工的具体步骤如下:

主轴旋转先加工左侧工位(正面加工工位)加工阀套大端面,依次操作为:

用pcd面铣刀加工大端面;用成型pcd锪刀,完成大端面精加工,端面环槽,外圆倒角;用成型pcd铣刀,铣大端外圆的槽和倒角;用成型pcd钻扩刀完成内孔钻钻扩;用成型pcd槽刀加工内部三个环槽;用pcd台阶铰刀加工内孔;

然后换刀,加工右侧工位(反面加工工位)阀套小端面内容,依次操作为:

用pcd成型套刀加工小端面、小端外圆、小端孔倒角;用套镗刀完成台阶外圆的精加工,零件的台阶外圆采用双刃套镗刀进行加工,一次性完成加工,套镗刀刀刃可精密微调,保证零件的加工精度;一次完成台阶外圆的加工,保证了外圆的同轴度。

刀加工结束后,用毛刷去除表面的飞边毛刺,夹具2松开,机械手抓取工件,同时夹具吹气、机械手吹气清理工件表面,机械手将完成加工的零件放入测量机进行重要尺寸测量,测量机将测量数据统计,并传送到工控机处理,工控机根据加工尺寸的偏置情况实时调整刀具补偿;(工序如此循环),实现对零件的加工。

上述步骤均在加工中心集中完成,所述加工中心具有自动换刀功能,采用自动化控制,通过工控机进行分析、控制;

本申请所述加工中心采用日本兄弟钻攻中心,并在设备的三个轴上面安装海德瀚的光栅尺,形成闭环设备,光栅尺可以检测设备的三个轴运动的距离,并把数据反馈回设备系统,让设备自动补偿行走精度,保证设备的运动精度和重复定位精度,加工中心的重复定位精度±0.003。

所述夹具2采用模块化设计制作,重复定位精度可靠,夹具重复定位精度0.003。夹具2具有下拉的功能,把产品往下拉,让零件的定位面更紧密的贴合在定位面上面,保证零件装夹、定位一致性,确保批量生产的质量稳定性)。

所述夹具2包括底板24,所述底板24上设置有2块安装板25,2块安装板25分别用于安装正面加工工位和反面加工工位,正面加工工位和反面加工工位呈左右布置,在一台设备上完成所有内容的加工,减少搬运、装夹的辅助时间,让加工效率更高,设备利用率更高,所述安装板25上设置有圆柱体26,夹紧机构安装于圆柱体26上,所述正面加工工位和反面加工工位上均设置有夹紧结构,正面加工工位和反面加工工位分别用于加工vvt阀套3的正端和反端(即轴向上的两个相对端面),所述反面加工工位的夹紧机构采用三个卡爪21对vvt阀套3进行外部夹紧,所述卡爪21的下方设置有定位面23,所述正面加工工位的夹紧机构为内夹紧机构22,所述内夹紧机构22包括固定槽222,所述固定槽222内侧设置有固定体225,固定体225与固定槽222内底部之间具有一定间距,所述固定体225远离固定槽222的一端到另一端的外径呈逐渐增大的趋势,所述固定槽222的开口端设置有内胀套224,所述内胀套224套设在固定体225的外壁,所述固定槽222的底部与伸缩件221连接,所述定位面23套设在内胀套224外壁,所述夹具2还包括吹气装置,所述吹气装置包括管道28和设置有在管道28上的喷射口27;

所述上料装置1包括阀套传送带11,所述阀套传送带11上方在运动方向上对称设置有2个限位板12,所述限位板12的内侧设置有缓冲垫13,2个缓冲垫13之间的间距与vvt阀套3的外径配合,所述阀套传送带11的末端上方设置有放料装置,所述放料装置包括伸缩气缸14和设置在伸缩气缸14端部的挡板15,所述伸缩气缸14与阀套传送带11末端的到位传感器连接;所述阀套传送带11的末端在放料装置后方还配合设置有导向装置,所述导向装置包括设置在阀套传送带11末端下方的步进电机16,所述步进电机16的上端设置有与vvt阀套3底部缺口配合的定向传感器。

在本实施例中,vvt阀套3的加工步骤在加工中心集成化设置,减少加工步骤,并且同时完成多个内容的加工,加工时间和辅助时间大幅缩短,加工效率提高、自动化实现较为简单,运营成本较低,可取得更高效益。

实施例2:

如图1至图3所示,本实施例基于实施例1,所述固定槽222和内胀套224之间通过连接件223连接,所述连接件223在轴向上的截面为u形结构,所述u形结构一侧插入固定槽222内,另一侧插入内胀套224内。

在本实施例中,通过连接件223的设置,实现了内胀套224与固定槽222之间的可拆卸式设置,便于更换内胀套224。

实施例2:

如图1至图3所示,本实施例基于实施例1或实施例2,所述加工中心还包括自动测量机,在生产线内配置自动测量机,采用基恩士、islive等国际知名传感器,确保测量精度;同时自动测量机也通过总线与工控机进行数据交互,把零件的重要尺寸实时测量,并把数据实时传送到工控机进行分析,工控机通过分析尺寸变化曲线实时对设备进行微调,保证产品加工质量的一致性和高品质;所述机床上安装有对刀仪和机内测头,所述机床与工控机连接,工控机能够处理机床反馈数据,并控制调整机床参数;所述机床的主轴配设有贯穿冷却和循环冷却系统;所述机床的主轴采用bbt或者hsk接口;所述刀具采用pcd或cbn高硬度刀片,并且刀尖高度差需调整到0.003以内,保证加工的高品质;超硬刀具的磨损比较慢,可达到很高的寿命,可保证生产线长时间不停机,减少换刀的停机时间,进一步提高加工效率和质量水平。

在本实施例中,通过自动加工、自动测量、自动清理、自动反馈、自动调整,实现生产线的闭环加工,实现智能化。

以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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