一种针对小规格挤压型关节轴承的冲床辅助加工装置的制作方法

本发明属于轴承加工辅助装置技术领域，尤其是涉及一种针对小规格挤压型关节轴承的冲床辅助加工装置。

背景技术：

现有加工技术中的，外径小于16mm小规格挤压型关节轴承的力矩调整，通常是通过冲床反复捶打完成。这个过程中需要操作者手动旋转轴承，使冲力均匀分布在轴承四周。通常单一轴承需要旋转12次，每次转角30°，这一过程操作者对角度及次数控制通常很难保证，容易造成轴承受力不均匀，大幅度破坏轴承圆度的情况。并且在上下料过程中，加工芯棒通常通过螺纹夹紧，更换工件通常需要1分钟，费时费力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种针对小规格挤压型关节轴承的冲床辅助加工装置，以解决挤压型关节轴承在冲压过程中轴承受力不均匀、以及操作繁琐的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种针对小规格挤压型关节轴承的冲床辅助加工装置，包括垫台、夹紧机构、连杆机构和可拆卸固定安装在安装架上的电机，夹紧机构包括将关节轴承对合夹紧在垫台上方的左夹紧单元和右夹紧单元，左夹紧单元和右夹紧单元连接在高度可调节的支撑座上，其中，左夹紧单元通过连杆机构与电机的输出端相连；

还包括传感器和控制器，传感器安装在冲床的冲压头附近，传感器和控制器之间通过信号线连通，控制器与电机之间通过信号线连通。

进一步的，支撑座包括左支撑部和右支撑部，左支撑部和右支撑部分别位于垫台的左右两侧，左支撑部和右支撑部分中分别竖直贯穿有多根导向杆，导向杆的下端固接在操作台中，导向杆的上端设有螺纹，导向杆上套有支撑弹簧且支撑弹簧受挤压在支撑座的底面和操作台台面之间，导向杆的螺纹端拧接有调节螺母，调节螺母压紧在支撑座的上表面。

进一步的，左夹紧单元包括左夹紧杆、外套筒和一个用于给左夹紧杆提供向右推力的压紧弹簧，外套筒固定安装在左支撑部中，左夹紧杆穿过外套筒且两者之间间隙配合。

进一步的，左夹紧杆上设有一个限位环，压紧弹簧套在左夹紧杆上且压紧弹簧受挤压在限位环和外套筒的端面之间。

进一步的，右夹紧单元包括可拆卸连接在一起的右夹紧杆和支撑转轴，支撑转轴可转动安装在右支撑部中，右夹紧杆的外侧端与支撑转轴可拆卸连接在一起。

进一步的，左夹紧杆的内侧端设有左轴承安装段，右夹紧杆的内侧端设有右轴承安装段，右轴承安装段的轴径小于右夹紧杆的杆径，两者在交界处形成一个台阶面，左轴承安装段和右轴承安装段对合拼接在一起且限位环和台阶面之间形成一个用于安装关节轴承的安装位，关节轴承同时套在左轴承安装段和右轴承安装段上且被压紧在限位环和台阶面之间，另外，左轴承安装段端面延伸形成一个插接头，插接头插接在右轴承安装段的端部且两者之间通过花键连接。

进一步的，连杆机构包括连接杆、锥形支架、摆杆和旋转盘，旋转盘可转动安装在安装架一侧，电机的输出轴与旋转盘可拆卸固接在一起，连接杆的一端与左夹紧杆通过花键连接在一起，连接杆的另一端固接在锥形支架的多根支腿的汇集点处，锥形支架的每根支腿末端与一根摆杆相连，摆杆的起始端铰接在旋转盘上，摆杆的末端与支腿末端铰接。

进一步的，摆杆的末端开有一个长条形的活动孔，锥形支架的支腿的末端设有一个限位卡头，锥形支架的支腿的末端贯穿通过活动孔且通过限位卡头卡接在活动孔内。

进一步的，还包括节拍机构，节拍机构包括可拆卸连接在支撑转轴末端的轮盘和与之配合的弹性卡头；轮盘中设有沿周向均布排列的多个定位孔，弹性卡头尾部固接在右支撑部中且弹性卡头的头部抵接在其中一个定位孔孔口。

进一步的，弹性卡头包括连接套筒、卡接柱和复位弹簧，连接套筒为一个一端封闭另一端设有中心孔的筒状结构，卡接柱的尾部设有挡板，卡接柱的头部为半球形，卡接柱穿过中心孔且卡接柱的尾端通过挡板卡接在连接套筒内，复位弹簧位于连接套筒内且复位弹簧受挤压在挡板和连接套筒的封闭端之间。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明中，设置两种工作模式，手动模式和电动模式可以根据需要自由选用，手动模式适用于在产品加工量不大的小批量生产时，或试验件时，可快速加工，省去调整控制器和确定周期等相关操作，达到快速加工的效果。电动模式适合大批量生产加工时使用，实现完全自动化操作，节省了人力，提高加工效率。另外，作为一个拓展功能，可以将手动模式和电动模式结合使用，设计这种装置，通过改变机构夹紧方式和增加电控自动转动，减少人工操作的工作量，优化加工，提高了效率，降低了人工操作量的同时，确保产品稳定质量。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为夹紧机构的结构示意图；

图4为关节轴承在夹紧机构中的安装结构示意图；

图5为连杆机构的结构示意图；

图6为节拍机构的结构示意图；

图7为弹性卡头的结构示意图。

附图标记说明：

1-电机；11-安装架；2-连杆机构；21-连接杆；22-锥形支架；221-限位卡头；23-摆杆；231-活动孔；24-旋转盘；31-左夹紧单元；311-左夹紧杆；3111-限位环；3112-左轴承安装段；3113-插接头；312-外套筒；313-压紧弹簧；32-右夹紧单元；321-右夹紧杆；3211-右轴承安装段；3212-台阶面；322-支撑转轴；41-支撑座；411-左支撑部；4111-衬套；412-右支撑部；4121-轴承；42-导向杆；43-支撑弹簧；44-调节螺母；5-垫台；6-操作台；7-节拍机构；71-轮盘；711-定位孔；72-弹性卡头；721-连接套筒；7211-中心孔；722-卡接柱；7221-挡板；723-复位弹簧；8-关节轴承；9-冲压头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-7所示，一种针对小规格挤压型关节轴承的冲床辅助加工装置，包括垫台5、夹紧机构、连杆机构2和可拆卸固定安装在安装架11上的电机1，夹紧机构包括将关节轴承8对合夹紧在垫台5上方的左夹紧单元31和右夹紧单元32，左夹紧单元31和右夹紧单元32连接在高度可调节的支撑座41上，其中，左夹紧单元31通过连杆机构2与电机1的输出端相连；还包括传感器和控制器，传感器安装在冲床的冲压头9附近，传感器和控制器之间通过信号线连通，控制器与电机1之间通过信号线连通。本实施例中，传感器采用光耦传感器，电机1可采用步进电机或伺服电机，传感器安装在安装架11上且其在竖直方向上位于冲压头9的行程区间内，以便于传感器能够感知冲压头9在竖直方向上的动作。

具体地，垫台5放置在冲床的操作台6上，支撑座41包括左支撑部411和右支撑部412，左支撑部411和右支撑部412分别位于垫台5的左右两侧，左支撑部411和右支撑部412中分别竖直贯穿有多根导向杆42，导向杆42的下端固接在操作台6中，导向杆42的上端设有螺纹，导向杆42上套有支撑弹簧43且支撑弹簧43受挤压在支撑座41的底面和操作台6台面之间，导向杆42的螺纹端拧接有调节螺母44，调节螺母44压紧在支撑座41的上表面。

优选地，左夹紧单元31包括左夹紧杆311、外套筒312和一个用于给左夹紧杆311提供向右推力的压紧弹簧313，外套筒312通过一个衬套4111固定安装在左支撑部411中，左夹紧杆311穿过外套筒312且两者之间间隙配合，使左夹紧杆311在外套筒312内可自由滑动和转动。左夹紧杆311上设有一个限位环3111，压紧弹簧313套在左夹紧杆311上且压紧弹簧313受挤压在限位环3111和外套筒312的端面之间。通过设计该结构，一方面依靠压紧弹簧313压紧关节轴承8，使其稳定安装，另一方面，在需要拆装关节轴承8时，只需要向左拉动左夹紧杆311，压缩压紧弹簧313，使左夹紧杆311和右夹紧杆321断开连接，取下关节轴承8即可，大大方便了拆装工件。

优选地，右夹紧单元32包括可拆卸连接在一起的右夹紧杆321和支撑转轴322，支撑转轴322通过轴承4121可转动安装在右支撑部412中，右夹紧杆321的外侧端通过螺纹连接与支撑转轴322可拆卸连接在一起。右夹紧杆321采用可拆卸连接，便于在产品规格变动时，随时更换与产品尺寸匹配的夹紧杆件，通用性好。

优选地，左夹紧杆311的内侧端设有左轴承安装段3112，右夹紧杆321的内侧端设有右轴承安装段3211，右轴承安装段3211的轴径小于右夹紧杆321的杆径，两者在交界处形成一个台阶面3212，左轴承安装段3112和右轴承安装段3211对合拼接在一起且限位环3111和台阶面3212之间形成一个用于安装关节轴承8的安装位，关节轴承8同时套在左轴承安装段3112和右轴承安装段3211上且被压紧在限位环3111和台阶面3212之间，另外，左轴承安装段3112端面延伸形成一个插接头3113，插接头3113插接在右轴承安装段3211的端部且两者之间通过花键连接。左轴承安装段3112和右轴承安装段3211对合拼接在一起后，限位环3111和台阶面3212之间形成的安装位的轴向长度与关节轴承8的宽度相等或略小于关节轴承8的宽度，便于将关节轴承8夹紧，使其稳固安装。左轴承安装段3112和右轴承安装段3211之间通过花键连接，便于两者同步转动。

进一步地，连杆机构2包括连接杆21、锥形支架22、摆杆23和旋转盘24，旋转盘24可转动安装在安装架11一侧，具体地，旋转盘24与一个底座可通过轴承4121可转动连接在一起，底座可拆卸固接在安装架11上，电机1的输出轴与旋转盘24通过平键连接可拆卸固接在一起，带动其旋转，连接杆21的一端与左夹紧杆311通过花键连接在一起，连接杆21的另一端固接在锥形支架22的多根支腿的汇集点处，锥形支架22的每根支腿末端与一根摆杆23相连，摆杆23的起始端铰接在旋转盘24上，摆杆23的末端与支腿末端铰接。

并且，摆杆23的末端开有一个长条形的活动孔231，锥形支架22的支腿的末端设有一个限位卡头221，锥形支架22的支腿的末端贯穿通过活动孔231且通过限位卡头221卡接在活动孔231内。

连杆机构2采用该结构设计主要是考虑为了满足左夹紧杆311多自由度的活动，首先需要通过连杆机构2将左夹紧杆311与电机1输出轴连接使得电机1能够带动左夹紧杆311同步转动，其次，左夹紧杆311需能够沿轴向移动便于取放工件，再者，左夹紧杆311随着支撑座41相对于电机1输出轴产生径向位移，因此，连杆机构2在满足稳定连接的前提下还需要具有能够实现多个自由度的运动，锥形支架22的设计能够满足稳定连接的需要，摆杆23的两端均设计为铰接结构可实现左夹紧杆311轴向移动，进一步地，锥形支架22的支腿的末端与活动孔231采用活动卡接的结构，具有较大的运动自由度，可实现左夹紧杆311产生小幅度径向位移的目的。

优选地，还包括节拍机构7，节拍机构7包括通过螺栓可拆卸连接在支撑转轴322末端的轮盘71和与之配合的弹性卡头72；轮盘71中设有沿周向均布排列的多个定位孔711，弹性卡头72尾部固接在右支撑部412中且弹性卡头72的头部抵接在其中一个定位孔711孔口。

具体地，弹性卡头72包括连接套筒721、卡接柱722和复位弹簧723，连接套筒721为一个一端封闭另一端设有中心孔7211的筒状结构，卡接柱722的尾部设有挡板7221，卡接柱722的头部为半球形，卡接柱722穿过中心孔7211且卡接柱722的尾端通过挡板7221卡接在连接套筒721内，复位弹簧723位于连接套筒721内且复位弹簧723受挤压在挡板7221和连接套筒721的封闭端之间。

本发明所述的装置可应用在电动模式和手动模式两种工作模式下。

1、电动模式下的加工步骤为：

(1)拉动左夹紧杆311，压缩压紧弹簧313，使左夹紧杆311和右夹紧杆321断开连接，放入关节轴承8，松开左夹紧杆311，在压紧弹簧313的作用下左夹紧杆311复位，左轴承安装段3112和右轴承安装段3211对合拼接在一起，关节轴承8夹紧在限位环3111和台阶面3212之间形成的安装位内；

(2)拧动调节螺母44，调节支撑座41的高度，使得关节轴承8触碰到垫台5；

(3)取下轮盘71；

(4)启动冲床，通过冲压头9冲打关节轴承8，控制器中预先设置好每次动作电机1需要旋转的角度，本实施例中设置为30°，12次动作正好旋转一周，为一个周期；冲压头9完成一次冲击行程后，光耦传感器将动作信号反馈控制器，控制器进一步控制电机1旋转30°，进行下一个冲程，直至一个周期结束，并完成所有周期；

(5)冲压结束后，拉动左夹紧杆311，使左夹紧杆311和右夹紧杆321断开连接，取下关节轴承8。

2、手动模式下的加工步骤为：

(1)拉动左夹紧杆311，压缩压紧弹簧313，使左夹紧杆311和右夹紧杆321断开连接，放入关节轴承8，松开左夹紧杆311，在压紧弹簧313的作用下左夹紧杆311复位，左轴承安装段3112和右轴承安装段3211对合拼接在一起，关节轴承8夹紧在限位环3111和台阶面3212之间形成的安装位内；

(2)拧动调节螺母44，调节支撑座41的高度，使得关节轴承8触碰到垫台5；

(3)取下电机1；

(4)启动冲床，通过冲压头9冲打关节轴承8，通过节拍机构7控制旋转角度，轮盘71上均布设置有12个定位孔711，冲压头9完成一次冲击行程后，手动旋转轮盘71适当角度，使得卡接柱722脱出所在定位孔711，并卡接在下一个定位孔711内，轮盘71带动支撑转轴322转动，进一步带动夹紧机构连同关节轴承8旋转旋转30°，进行下一个冲程，直至一个周期结束并完成所有周期；

(5)冲压结束后，拉动左夹紧杆311，使左夹紧杆311和右夹紧杆321断开连接，取下关节轴承8。

本发明中，手动模式和电动模式可以根据需要自由选用，手动模式适用于在产品加工量不大的小批量生产时，或试验件时，可快速加工，省去调整控制器和确定周期等相关操作，达到快速加工的效果。

电动模式适合大批量生产加工时使用，实现完全自动化操作，节省了人力，提高加工效率。

另外，作为一个拓展功能，可以将手动模式和电动模式结合使用，在加工前，首先通过手动模式，收集大批量加工时的所用的冲力和最优旋转周期，这些数据信息可以作为设置控制器控制程序的依据，将控制器设置好之后，可采用电动模式进行大批量生产加工，可见，将两者结合不仅可以提高加工效率，而且能够提高加工精度。设计这种装置，通过改变机构夹紧方式和增加电控自动转动，减少人工操作的工作量，优化加工，提高了效率，降低了人工操作量的同时，确保产品稳定质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。