连杆制造设备的制作方法

专利名称：连杆制造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连杆制造设备(装置)，该连杆作为车用发动机部件， 更具体地涉及通过一体成形具有大端和小端的连杆并使大端分裂成帽部 和杆部而制造连杆的设备。
背景技术：
在车用发动机中广泛采用连接活塞销和曲柄销的连杆。连杆具有连 接至曲柄销的大端和连接至活塞销的小端。为制造连杆，习惯上从大端 至小端通过锻造等一体成形连杆，然后将大端分裂成帽部和杆部。
例如，日本特开平10-277848号公报中公开的连杆分裂设备包括用 于向连杆支承部的支承孔中施加向外的内压的内压施加装置以及用于向 该支承部施加外压的外压施加装置。外压施加装置向支承部施加外压， 内压施加装置向支承部施加内压。当内压施加装置施加的内压处于能够 分裂支承部的水平时，将支承部瞬间从由外压施加装置施加的外压释放， 从而使内压能够瞬间分裂支承部。
日本特开2002-066998号公报公开了一种连杆断裂设备，其包括 用于水平支撑连杆的第一支撑件和第二支撑件，该第一支撑件和第二支 撑件布置在用于在其上放置连杆的托板的基座上，并可沿相互远离的方 向运动；剖分心轴，该剖分心轴具有垂直安装在第一支撑件和第二支撑 件上的两半心轴，并具有用于抵靠开口部的相应内表面的相应外周面； 楔形件，该楔形件具有抵靠两半心轴的相对端面的锥面，用于使两半心
轴一致地相互分离并张开；用于向楔形件施加载荷的致动器；以及控制 回路，该控制回路用于向致动器施加初始载荷以使两半心轴抵靠开口部 的相应内表面，之后施加断裂载荷以使开口部瞬间断裂。
例如，日本特开平06-042527号公报公开了这样一种连杆分裂设备，
3其通过向装配在连杆大端中限定的孔内的一对半柱状突起的轴向相对侧 施加各向相等的断裂力以使这对半柱状突起相互分幵而使连杆分裂，借 此防止分裂后的大端中的孔变形。
在日本特开平10-277848号公报、日本特开2002-066998号公报以及 日本特开平06-042527公报号中公开的分裂设备中，心轴包括呈形状相同 的半柱状突起形式的两半心轴，将该心轴插入连杆大端中的孔中以定位 连杆，然后将楔形件推入两半心轴中限定的矩形截面的孔中以使两半心 轴张开，从而将大端分裂成帽部和杆部。
换言之，在日本特开平10-277848号公报、日本特开2002-066998 号公报以及日本特开平06-042527号公报中公开的分裂设备中，将接触面 积相同的两半心轴置于连杆大端的孔中，并在两半心轴之间推入楔形件 以使两半心轴张开，从而将与两半心轴接触的大端分裂成帽部和杆部。
用在不同发动机类型中的一些连杆具有在大端的相应侧壁中与杆部 轴线基本平行地限定的一对螺栓孔，该对螺栓孔用于在其中接纳用于将 帽部和杆部相互联接成一体的相应螺栓，这些螺栓孔的相应中心轴线朝 连杆大端中的结合孔径向向内偏离断裂面的中心，即靠近连杆大端中的 结合孔移位。
在通过使日本特开平10-277848号公报、日本特开2002-066998号公 报以及日本特开平06-042527号公报中公开的分裂设备的两半心轴(两半 心轴与连杆大端中的结合孔的内周面接触的接触面积相同)相互分开地 运动而将用在这样的不同发动机类型中的连杆的大端分裂成帽部和杆部 时，如附图中的图23所示，分裂线1从大端2中的结合孔3的内周面水 平传播至相应螺栓孔4，然后跨过螺栓孔4从螺栓孔4离开杆部6向上朝 帽部5传播。因而，分裂线1沿离开结合孔3的方向斜向上延伸。结果， 在帽部5和杆部6之间形成不规则断裂面，从而产生废品。

发明内容
本发明的主要目的是提供一种连杆制造设备，该连杆制造设备即使 在连杆的大端中限定的紧固孔偏离大端断裂面的中心时也会适当地分裂连杆的大端，从而制造连杆。
根据本发明，提供一种连杆制造设备，该设备通过一体成形具有大 端和小端的连杆，将该大端中的结合孔设定在一对扩张件上，然后使所 述扩张件张开而将所述大端分裂成帽部和杆部来制造连杆。该设备包括.-固定安装在基座上的固定台架；活动台架，该活动台架面对所述固定台 架布置并可朝向和远离所述固定台架水平运动；安装在所述固定台架上 的扩张件；另一扩张件，该另一扩张件安装在所述活动台架上以与所述 活动台架一起移位；以及加载机构，该加载机构用于施加断裂载荷以使 所述扩张件相互分开地运动从而使所述大端分裂；其中，所述大端具有 一对紧固孔，这一对紧固孔在所述大端的相应水平侧上与所述杆部的轴 线基本平行地限定在所述大端中，用于在其中插入相应的紧固件以使所 述帽部和所述杆部相互紧固，所述紧固孔的相应中心轴线偏离所述大端 的断裂面的中心；并且当所述扩张件接合在所述结合孔中以分裂所述大 端时，所述活动台架上的所述另一扩张件与所述结合孔的内壁面的接触 面积大于所述固定台架上的所述扩张件与所述结合孔的内壁面的接触面 积。
上述设备如以下所述操作将连杆的杆部设定在固定台架上，并将 连杆的帽部设定在可相对于该固定台架运动的活动台架上。
接着，加载机构施加断裂载荷以使活动台架远离固定台架运动。固 定台架上的扩张件以及活动台架上的另一扩张件相互远离地移动，借此 将大端分裂成帽部和杆部。
使扩张件与大端中的结合孔的内壁面之间的接触面积彼此不同。尽 管由于例如结合有该连杆的发动机类型，在大端的两侧在大端中限定的 紧固孔的中心轴线布置成不与断裂面的中心对准，而是朝向结合孔径向 向内与断裂面的中心偏离一定距离，也可适当控制在大端分裂时在大端 中产生的应变以使帽部和杆部之间的分裂线基本上水平取向。
因此，尽管用于在其内插入紧固件的紧固孔偏离断裂面的中心，也 可使连杆的大端适当分裂成帽部和杆部而不会受结合孔的不利影响。
所述固定台架上的所述扩张件可靠近所述杆部布置，所述活动台架
5上的所述另一扩张件可靠近所述帽部布置。换言之，活动台架上的扩张 件与结合孔的内壁面之间的接触面积可大于固定台架上的扩张件与结合 孔的内壁面之间的接触面积。


图1A是可应用本发明的连杆的立体图； 图IB是图1A中所示的连杆已分裂成帽部和杆部的立体图； 图2是根据本发明实施方式的分裂设备的分解立体图； 图3是图2中所示的分裂设备的局部剖视的平面图； 图4是沿图3中所示的分裂设备的轴向剖取的该分裂设备的垂直剖 视图；图5是图2中所示的分裂设备的局部剖视的局部放大立体图；图6是图4中所示的分裂设备的局部放大的垂直剖视图；图7是局部剖视的前视图，示出了通过分裂设备的预载荷施加机构施加预载荷的方式；图8是局部剖视的前视图，示出了通过预载荷施加机构施加冲击载荷的方式；图9是局部放大立体图，示出了将连杆断裂为帽部和杆部的方式； 图IO是局部放大立体图，示出了将连杆断裂为帽部和杆部的方式； 图11是图2中所示的分裂设备的操作顺序的流程图； 图12是局部放大立体图，示出了帽部断裂面和杆部断裂面相互压靠 的方式；图13A至图13C是局部放大前视图，示出了裂纹从断裂面逐渐发展成次裂纹的渐进步骤，次裂纹传播而产生脱落的碎片；图14是连杆的平面图，示出了在连杆断裂成帽部和杆部时连杆如何受到先断裂和后断裂之间的时延的不利影响；图15是根据本发明另一实施方式的分裂设备的垂直剖视图；图16是图15中所示的分裂设备的操作顺序的流程图；图17是局部分解立体图，示出了与连杆的大端中限定的结合孔的内壁面的接触面积不同的第一心轴和第二心轴；图18A是剖视侧视图，示出了由图2中所示的分裂设备分裂的连杆，该连杆具有中心轴线朝结合孔偏离断裂面的中心的螺栓孔；图18B是剖视侧视图，示出了根据对比例的连杆，该连杆具有中心 轴线与断裂面的中心对准的螺栓孔；图19是局部平面图，示出了将连杆的大端设定在图2中所示的分裂设备的第一心轴和第二心轴上的方式；图20是局部平面图，示出了使图2中所示的分裂设备的第一心轴和第二心轴相互远离地运动以将连杆分裂成帽部和杆部的方式；图21A是表示向连杆施加垂直向内应变的方式的局部平面图；图21B是表示分裂线在图21A中所示的连杆中斜向下传播的方式的局部平面图；图22A是表示向连杆施加水平向内应变的方式的局部平面图； 图22B是分裂线在图22A中所示的连杆中斜向上传播的方式的局部 平面图；以及图23是局部平面图，示出了在具有偏离断裂面中心的螺栓孔的连杆 通过现有技术的分裂设备分裂时分裂线的传播方式。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述根据本发明优选实施方式的连杆制造设备。图1A是作为可应用本发明的工件的连杆30的立体图，图1B是连 杆30的立体图，该连杆已分裂成帽部32和杆部34。连杆30具有大端38，该大端包括跨过大致圆形的结合孔36而合 成一体的帽部32和杆部34;以及小端40，该小端位于杆部34的远离大 端38的端部处。连杆30例如通过铸造或锻造一体成形。大端38具有在其相应两侧限定在其中的螺栓孔(紧固孔)42a、 42b， 螺栓孔42a、 42b借助钻之类的未示出的镗孔机构与杆部34的轴线基本 平行地形成。7由于结合有连杆30的发动机类型，如图18A所示，螺栓孔42a(42b) 的中心轴线保持不与稍后描述的断裂面的中心对准，而是朝向结合孔36 径向向内与该断裂面的中心偏离预定距离t。可替换的是，螺栓孔42a (42b)的中心轴线可朝向大端38的外表面径向向外与断裂面的中心偏 离预定距离。通过与图18B中所示的其中螺栓孔42a (42b)的中心保持与断裂面 的中心对准的对比例的对比可以理解，螺栓孔42a (42b)左侧的区域与 螺栓孔42a(42b)右侧的区域具有不同的断裂面积。具体地说，如图18A 中所示，螺栓孔42a (42b)与结合孔36的内壁面之间的左侧区域具有较 小的断裂面积，而螺栓孔42a (42b)与大端38的外表面之间的右侧区域 具有较大的断裂面积。例如在发动机等的组装过程中，未示出的螺栓(紧固件)从帽部32 侧相应地拧到螺栓孔42a、 42b中，从而将帽部32紧固至杆部34。当帽 部32和杆部34这样相互结合时，将连杆30的大端38连接至发动机的 曲柄销。在图1A中，附图标记44表示分裂区域。大端38将在分裂区域44 处分裂成帽部32和杆部34，分裂区域44位于帽部32和杆部34之间的 边界处。分裂区域44布置在大端38的两侧，中央隔着结合孔36。在图2至图4中示出了根据本发明实施方式的分裂设备50。图2是 分裂设备50的分解立体图。图3是图2中所示的分裂设备50的平面图。 图4是沿图2中的轴向剖取的分配设备50的垂直剖视图。分裂设备50包括用于设定位于预定位置的连杆30并保持如此设 定的连杆30的工件定位保持机构52;用于分裂连杆30的大端38的分裂 机构54;用于向分裂机构54施加预载荷的预载荷施加机构56 (参见图7 和图8);以及用于通过使重物57落下向分裂机构54施加冲击载荷的加 载机构58 (参见图7和图8)。工件定位保持机构52包括基座60，在平面中观看该基座为大致 长方形形状；固定安装在基座60上的固定台架62;活动台架64，其面 对固定台架62布置并可沿基座60的轴向朝向和远离固定台架62水平运动；以及第一托架66和第二托架68，它们分别固定至基座60的相对两 端并沿基座60的轴向向外伸出。固定台架62包括通过第一托架66固定至基座60的固定台70; 固定至固定台70的第一油缸72;活动块76,其联接至第一油缸72的活 塞杆72a的远端并可沿连杆30的轴向沿着导轨74来回运动；以及第一 工件支撑件78，其固定在活动块76中限定的凹槽中，并从活动块76的 端部伸出预定距离，第一工件支撑件78可通过第一油缸72运动以与连 杆30的小端40接合，并沿着连杆30的轴向朝大端38推动该小端40。可通过切换阀(未示出)使供应至第一油缸72的压力油的压力在高 水平和低水平之间变化，以改变沿连杆30的轴向朝大端38推动小端40 所用的力(推力)。如图2和图5所示，第一工件支撑件78在其远端部限定有截面为V 形的锥形接合槽80，用于与连杆30的小端40接合。固定台架62还具有 一对引导件82a、 82b，它们基本相互平行地固 定安装在固定台70上，活动块76布置在这对引导件之间；滑块86，该 滑块86可在一对引导块84上朝向和远离连杆30运动，所述一对引导块 84可沿着相应引导件82a、 82b滑动；以及第一气缸88，该第一气缸88 固定安装在固定台70上，用于使滑块86朝向和远离连杆30运动。在滑块86上安装有第二气缸94，其可绕枢转附连至滑块86上的 一对支承块卯a、 90b的第一销92角运动预定角度；结合件96，其具有 分叉端并联接至第二气缸94的活塞杆94a;以及第二工件支撑件104， 其具有通过第二销98枢转附连至结合件96的分叉端的端部并具有通过 第三销100枢转支撑在滑块86的结合板102上的中央部。第二工件支撑件104在其远端具有大致Y形的挤压部104a。当第二 气缸94被致动时，挤压部104a绕第三销IOO角运动(转过)预定角度， 以向下挤压连杆30的大端38 (杆部34)的上表面，从而保持连杆30。如图5所示，分叉的固定块108向上伸出，在其上表面的中央限定 有截面为大致矩形的凹槽106，该固定块108固定安装在基座60上，靠 近固定台70。定位固定销110布置在凹槽106中，用于延伸穿过小端409中的孔，并且定位并保持小端40。在使第一工件支撑件78水平进入固定块108的凹槽106中时，在第 一工件支撑件78和连杆30保持相互轴向对准的同时，第一工件支撑件 78的远端中的接合槽80被引导而可靠地接合小端40。如图4和图6所示，固定安装在基座60上的保持块112布置在固定 块108与活动台架64之间。在保持块112上固定安装有第一心轴114， 该第一心轴114具有半圆形突起114a，用于与大端38中的结合孔36的 内壁面接触。第一心轴114用作固定扩张件。如图2和图3所示， 一对第一引导件116a、 116b基本相互平行地布 置在基座60上，用于沿着连杆30的轴向引导活动台架64。在第一引导 件116a、 116b中在基座60的上表面上方限定有相应的轴向延伸的凹槽。 滑动块118具有可滑动地布置在第一引导件116a、 116b的相应凹槽中的 凸缘118a。如图4和图6所示，在滑动块118的上表面上安装有第二心轴120， 该第二心轴120具有半圆形突起120a，用于与大端38中的结合孔36的 内壁面接触。第二心轴120用作活动扩张件。当第二心轴120与活动台 架64 —起移动时，第二心轴120朝向或远离固定台架62上的第一心轴 114运动预定距离。如图17所示，靠近帽部32 (即，位于其下方)布置的第二心轴120 包括直侧面119，在平面中观看时该直侧面具有最大直径D1;以及第 一弧形侧面121,其用于在连杆30的大端38设定在第二心轴120上时与 结合孔36的内壁面接触。靠近杆部34 (即，位于其下方)布置的第一心轴U4包括直侧面 115，在平面中观看时该直侧面具有小于最大直径D1的最大直径D2;第 二弧形侧面117，其用于在连杆30的大端38设定在第一心轴114上时与 结合孔36的内壁面接触；以及布置在第二弧形侧面117两侧的一对直侧 面123a、 123b，用于在直侧面123a、 123b与结合孔36的内壁面之间形 成间隙。当连杆30的大端38设定在第一心轴114上时，位于固定台架上的10侧面123a、 123b保持不与结合孔36的内壁面接触。 因此，位于活动台架64上的第二心轴120与结合孔36的内壁面之间的 接触面积大于位于固定台架62上的第一心轴114与结合孔36的内壁面 之间的接触面积。由于第一心轴114和第二心轴120形状不同，从而它 们与结合孔36的内壁面之间形成的接触面积不同，因此可如稍后所述适 当控制在大端38分裂时在大端38处产生的应变。例如，第二心轴120的最大直径D1与第一心轴114的最大直径D2 之差可以是在从约lmni至约2mm的范围内的值。换言之，第一心轴114 和第二心轴120在其一侧的宽度差可以是在从约0.5mm至约lmm的范围 内的值。半圆形突起114a、 120a具有限定在其相应的配合面中的矩形截面的 凹槽114b、 120b。当凹槽114b、 120b相组合时，它们共同在半圆形突起 U4a、 120a之间形成竖直通孔。矩形截面的楔形件122接合在该竖直通 孔中。此时，第一和第二心轴114、 120的半圆形突起114a、 120a相组合 而形成大致圆形的凸台。该圆形凸台被置于连杆30的大端38中的结合 孔36中。竖直向上延伸的连接板124固定至滑动块118的端部。连接板124 在其表面上支撑相互水平间隔开预定距离的一对第三气缸126a、 126b(参 见图3)。第三气缸126a、 126b具有相应的活塞杆，这些活塞杆的远端通 过相应的轴128分别连接至一对第三工件支撑件(第一支撑机构)130a、 130b。第三工件支撑件130a、 130b可通过相应的第三气缸126a、 126b 而沿连杆30的轴向在第二心轴120的上平坦面上来回运动。在相应的第三工件支撑件130a、 130b的轴向端上安装有一对齿132。 齿132用于抵靠连杆30的大端38的帽部32，并沿从大端38朝向小端 40的方向平行于连杆30的轴线挤压连杆30。第三工件支撑件130a、 130b 在其远离齿132的另一端上具有相应的斜面138。斜面138用于与相应的 第四工件支撑件134a、 13牝的挤压面136接合。如图2和图3所示，第三工件支撑件130a、 130b由固定安装在第二 心轴120的上平坦面上的两对基本平行的第二引导件140a至140d引导，用于沿连杆30的轴向线性移动。在滑动块118的上表面上安装有固定板141。一对第二油缸(第二支 撑机构)146a、 146b通过支撑组件142固定支撑在安装于固定板141上 方的上板144上(参见图2)。第二油缸146a、 146b具有相应的活塞杆， 这些活塞杆的远端联接至均成大致立方块形式的相应的第四工件支撑件 134a、 134b。第四工件支撑件134a、 134b可通过第二油缸146a、 146b 竖直移动。可通过切换阀(未示出)使供应至第二油缸146a、 146b的压力油的 压力在高水平和低水平之间变化，以改变朝连杆30的帽部32推动第三 工件支撑件130a、 130b所用的力(推力)。第四工件支撑件134a、 134b具有用于与第三工件支撑件130a、 130b 的相应斜面138接合的相应挤压侧面136，用于朝连杆30挤压第三工件 支撑件130a、 130b。如图3中所示，支撑组件142包括一对第一支撑板142a、 142b, 它们竖直固定至固定板141的上表面并相互隔开预定距离，第一支撑板 142a、 142b基本平行于连杆30的轴向延伸；第二支撑板142c，其基本 水平延伸并结合至第一支撑板142a、 142b的上侧壁面；以及一对第三支 撑板142d、 142e，它们沿着第二支撑板142c的竖直面基本相互平行地延 伸，并结合至该竖直面。第三支撑板142d、 142e具有布置在其表面上的相应脊部148，这些 脊部基本相互平行地竖直延伸。脊部148可滑动地接合在第四工件支撑 件134a、 134b中分别限定的相应槽150中，从而第四工件支撑件134a、 134b可通过脊部148而被平滑地引导以进行竖直运动。当相应的第四工件支撑件134a、 134b的挤压面136与第三工件支撑 件130a、 130b的相应斜面138接合并推动该第三工件支撑件130a、 130b 时，第三工件支撑件130a、 130b产生反作用力。这样产生的反作用力被 由被竖直延伸的第一支撑板142a、 142b保持的第三支撑板142d、 142e 承受。从基座60向外伸出的第二托架68具有第一侧壁68a，其上固定安装12有第四气缸152。第四气缸152具有第一活塞杆152a，该第一活塞杆的 远端连接至连接板124，用于使活动台架64整体沿着连杆30的轴向移动。第四气缸152为双活塞杆式气缸，包括沿其缸筒的轴线分别从其相 对两端伸出的第一活塞杆152a和第二活塞杆152b。第一活塞杆152a固 定至与滑动块118结合的连接板124，第二活塞杆152b的远端为自由端。第二托架68的第一侧壁68a上支撑有固定于其上的一对备用缸153、 155，第四气缸152布置在这对备用缸之间。备用缸153、 155具有相应 的活塞杆153a、 155a，它们的远端联接至连接板124，用于使活动台架 64整体沿着连杆30的轴向移动，从而使与活动台架64同时移动的帽部 32的断裂面抵靠固定就位的杆部34的断裂面，如稍后所述。第二托架68还具有第二侧壁68b，第五气缸154固定至该第二侧壁。 第五气缸154具有活塞杆154a，该活塞杆的远端定位成面向第四气缸152 的第二活塞杆152b并可与该第二活塞杆152b接合。当第五气缸154被 致动而使活塞杆154a延伸时，活塞杆154a与第四气缸152的第二活塞 杆152b接合并挤压该第二活塞杆152b，从而使活动台架64整体水平移 动。分裂机构54包括第一心轴114和第二心轴120，它们具有待布置 在大端38中的结合孔36中的相应半圆形突起114a、 120a;以及待压入 的楔形件122，其用于使第一心轴114和第二心轴120张开。半圆形突起114a、 120a具有供楔形件122插入其内的凹槽114b、 120b。固定台架62上的第一心轴14中的凹槽1Mb由基本竖直的壁面 限定，活动台架64上的第二心轴120的凹槽120b由沿向上方向向外倾 斜的锥面限定(参见图4和图6)。楔形件122具有锥面122a，该锥面朝向其上远端逐渐远离竖直平面 倾斜。楔形件122插入凹槽114b、 120b中，使得锥面122a保持与第二 心轴120的壁面滑动接触。当楔形件122被施力而在图4中向下运动时， 锥面122a抵靠第二心轴120的壁面而滑动，固定台架62上的第一心轴 114和活动台架64上的第二心轴120远离彼此地滑动张开。如图7所示，预载荷施加机构56具有第三油缸156，用于产生待施加至楔形件122的预载荷。第三油缸156具有通过结合机构160联接 至楔形件122的下端的活塞杆(载荷传递件)162，所述结合机构包括接 合销158;以及活塞164，该活塞164具有与活塞杆162上的环形台阶部 162a接合的台阶部164a。活塞杆162穿过活塞164的中央延伸并可相对于活塞164滑动。活 塞164可与活塞杆162 —起沿压入楔形件122的方向移动，并可沿与压 入楔形件122的方向相反的方向与活塞杆162分开地运动。换言之，第 三油缸156通过活塞164仅沿活塞杆162的一个方向(向下方向)施加 预载荷。预载荷施加机构56和加载机构58具有通过活塞杆162连接至楔形 件122的共用载荷传递轴(载荷传递件)166。轴166通过台阶部162a 与活塞162成一体，并在远离活塞杆162的一端处具有凸缘166a。凸缘 166a在轴166的轴向上的位置可调节。加载机构58具有竖直运动台168，该运动台168在其上支撑重物 57并可向下运动至与凸缘166a碰撞接合，从而产生经由轴166施加给楔 形件122的冲击载荷； 一对引导件170a、 170b，竖直运动台168在该对 引导件上以可竖直滑动的方式被引导；以及一对缓冲器172a、 172b，用 于吸收在竖直运动台168下落时施加在竖直运动台168上的冲击。加载机构58还具有止动机构(未示出)，其用于调节竖直运动台 168的向下冲程的下止点位置；竖直运动台返回机构(未示出)，其用于 使已落下的竖直运动台168返回至上待用位置；以及回程缸(未示出)， 其用于使已向下移动以分裂连杆30的大端38的楔形件122返回初始位根据本发明当前实施方式的分裂设备50基本上如上述构造。以下将 参照图11所示的流程图详细描述该分裂设备的操作及其优点。首先，将一体成形的连杆30设定在工件定位保持机构52中(参见 图4)。此时，小端40由定位固定销110定位，并且大端38中的结合孔 36装配在第一心轴114和第二心轴120的组合起来的半圆形突起114a、 120a上(步骤S1)。然后，由工件定位保持机构52将这样设定就位的连杆30保持在适当位置。具体地说，致动第一油缸72以使与活塞杆72a的远端联接的活 动块76朝连杆30移动，同时活动块76被导轨74引导。固定在活动块 76的槽中的第一工件支撑件78与连杆30的小端40接合并朝向大端38 轴向挤压该小端40 (步骤S2)。如图5中所示，第一工件支撑件78水平运动至分叉的固定块108的 中央限定的大致矩形截面的凹槽106中。在第一工件支撑件78的远端中 限定的V形截面的接合槽80沿着连杆30的轴向同轴地与连杆30的小端 40接合。接着，致动第三气缸126a、 126b，从而使通过轴128联接至第三气 缸126a、 126b的活塞杆的远端的第三工件支撑件130a、 130b以可轴向 滑动的方式朝连杆30移动，同时第三工件支撑件130a、 130b被第二引 导件140a至140d引导。相应的第三引导件130a、 130b的轴向端上的齿 132抵靠连杆30的帽部32的相应肩部，并沿从大端38朝小端40的方向 轴向挤压连杆30，从而使帽部32的肩部被横向(水平)支撑(步骤S3)。此时，相应的第三工件支撑件130a、 130b的轴向端上的齿132抵靠 连杆30的帽部32的相应肩部，借此齿132轻微挤压帽部32的相应肩部， 从而使连杆30的倾度(轴线)对准预设的定位方向，即校正连杆30的 轴向。接着，致动第二气缸94以使联接至结合件96的活塞杆94a延伸， 从而使第二工件支撑件104绕第三销100向下转动给定角度。当第二工 件支撑件104转过给定角度时，其远端上的大致Y形的挤压部104a在连 杆30的结合孔36附近的两个点处接触大端38的上表面，并向下挤压大 端38 (步骤S4)。此时，第一心轴114和第二心轴120的突起接合在连杆30的大端38 的结合孔36中，并且定位固定销110接合在小端40的孔中。安放确认 机构(未示出)确认连杆30在第一心轴114的上平坦面上是否安放好(步 骤S5)。具体地说，例如安放确认机构包括限定在第一心轴114的上平坦面15中的出气孔，来自空气源的空气从该出气孔排放。当连杆30座置于第一 心轴114的上平坦面上时出气孔被封闭，并且一传感器(未示出)检测 出气孔的空气排放速率的减小，即检测出气孔的空气排放压力的减小。因此，基于来自传感器的信号可以可靠地确认连杆30座置于第一心轴114 的上平坦面上。接着，致动预载荷施加机构56的第三油缸156以向下移动活塞164。 活塞164的向下移动致使与台阶部164a接合的台阶部162a使活塞杆162 向下运动(参见图7)。同时，活塞杆162使与其联接的楔形件122向下 移动，借此向楔形件122施加预载荷(步骤S6)。被半圆形突起114a、 120a夹持的楔形件122被压入凹槽114b、 120b 中。当楔形件122被下压时，第二心轴120的限定凹槽120b的锥面以及 楔形件122的锥面122a相互抵靠地滑动，从而使第一心轴114和第二心 轴120略微张开。第一心轴114的突起114a以及第二心轴120的突起120a 相互水平隔开给定距离，并压靠结合孔36的相应内表面。由于固定台架62上的第一心轴114的直侧面123a、 123b保持不与 结合孔36的内壁面接触，活动台架64上的第二心轴120与结合孔36的 内壁面之间的接触面积大于固定台架62上的第一心轴114与结合孔36 的内壁面之间的接触面积。因此，施加至结合孔36的载荷在与第二心轴 120保持接触的帽部32上比在与第一心轴114保持接触的杆部34上大。此时施加至楔形件122的预载荷设定为即使突起114a、 120a压靠结 合孔36的相应内表面，大端38也不会断裂的水平，即允许大端38弹性 变形的水平。因此，防止了大端38以及第一心轴114和第二心轴120的 突起114a、 120a相对于彼此摇摆，从而作为工件的连杆30被第一心轴 114和第二心轴120的突起114a、 120a牢固地保持就位。在向连杆30的大端38中的结合孔36施加预载荷的情况下，致动第 二油缸146a、 146b以使均呈块形式的第四工件支撑件134a、 134b竖直 向下移动。此时，支撑组件142的第三支撑板142d、 142e上的脊部148 接合在第四工件支撑件134a、 134b的与第三支撑板142d、 142e面对的 侧面中分别限定的相应槽150中，从而引导第四工件支撑件134a、 134b16沿向下方向平滑运动(参见图3)。当第四工件支撑件134a、 134b下降时，相应的第四工件支撑件134a、 134b的挤压面136与第三工件支撑件130a、 130b的端部上的相应斜面 138滑动接合，从而朝连杆30的帽部32推动第三工件支撑件130a、 130b (步骤S7)。结果，连杆30的帽部32在被第四工件支撑间134a、 134b竖直下压 以支撑帽部32的相应肩部的第三工件支撑件130a、 130b与帽部32的肩 部间的第二心轴120的突起120a之间被完全锁定就位。在连杆30的帽部32被牢固锁定就位的情况下，释放竖直运动台168 的止动件，随后竖直运动台168和重物57在被引导件170a、 170b引导 的同时落下。当竖直运动台168撞击在轴166上的凸缘166a上时，轴166 被施力而向下运动，从而向楔形件122施加冲击载荷(参见图8)(步骤58) 。此时，由于第三油缸156的活塞164可沿与楔形件122被压入的方 向(即，施加冲击载荷的方向)相反的方向相对于轴166运动，因而冲 击载荷不会被第三油缸156衰减，而是可靠地施加至楔形件122。在所施加的冲击载荷的作用下，楔形件122被进一步压入第一心轴 114和第二心轴120的凹槽114b、120b中。第二心轴120的限定凹槽120b 的锥面以及楔形件122的锥面122a相互抵靠地滑动，从而使第一心轴114 和第二心轴120进一步张开。当第一心轴114和第二心轴120因而大致 水平地相互隔开时，大端38超过其弹性变形范围而变形并在帽部32和 杆部34中的应力集中处的分裂区44处分裂(参见图9和图10)(步骤59) 。由于帽部32在来自第二油缸146a、 146b的压力作用下由第三工件 支撑件130a、 130b上的齿132保持，因而防止断裂的帽部32向四周散 开。具体地说，通过将固定台架62上的第一心轴114固定就位，当向楔 形件122施加给定冲击载荷时，活动台架64上的第二心轴120与基座60 上的活动块118 —起在被第一引导件116a、 116b引导的同时滑动移动。换言之，连杆30的杆部34通过第一心轴114、定位固定销110和第 一工件支撑件78而被固定安装在固定台架62上，帽部32通过第四工件支撑件134a、 134b、第三工件支撑件130a、 130b和第二心轴120而被牢 固地锁定就位。当活动台架64的第二心轴120和滑动块11S接着远离固 定台架62而在基座60上滑动移动时，连杆30的大端38被分裂成帽部 32和杆部34。在连杆30的大端38被分裂成帽部32和杆部34之后，致动未示出 的回程缸以使楔形件122升起而回到其初始位置。当楔形件122的上端从帽部32及杆部34的上表面向上伸出预定距 离时，基本上同时致动其相应活塞杆152a、 153a、 155a的远端通过第二 托架68固定至活动台架64的第四气缸152和备用缸153、 155，以使活 塞杆152a、 153a、 155a延伸而朝向固定台架62移动活动台架64，从而 使帽部32的断裂面和杆部34的断裂面相互抵接接合。在帽部32和杆部34相互抵接的情况下，操作未示出的切换阀以使 供应至第一油缸72的压力油的压力从低水平变至高水平，从而增大朝连 杆30的大端38轴向挤压连杆30的小端40所用的力(推力)。同时，操 作未示出的切换阀以使供应至第二油缸146a、 146b的压力油的压力从低 水平变至高水平，从而增大朝连杆30的帽部32挤压第三工件支撑件 130a、 130b所用的力(推力)。结果，如图12中所示，帽部32的断裂面 和杆部34的断裂面在期望的推力作用下被置于相互抵接接合(步骤 SIO)。换言之，在使帽部32的断裂面和杆部34的断裂面相互抵接接合 之后，施加至配合的断裂面的推力(挤压力)同时从低水平变至高水平， 以适当地促使配合的断裂面中产生的碎片去除或释放。如图13A至图13C所示，当大端38断裂成帽部32和杆部34时， 主裂纹200传播而产生脆性碎片(参见图13A)。在主裂纹200的传播过 程中，主裂纹200倾向于分支成小的次裂纹202。当连杆30被组装在内 燃机中时或者当结合有该连杆30的内燃机运转时，次裂纹202生长或传 播到一起，从而产生帽部32的断裂面和杆部34的断裂面之间几乎不接 触的区域204 (参见图13B)。区域204非常脆弱以致于当由于某些原因 向区域204施加载荷(应力)时，区域204作为碎片而脱落，如图13C 所示。18根据当前实施方式，在连杆30通过落下的楔形件122而分裂成帽部 32和杆部34之后，立刻基本上同时地致动第四气缸152和备用缸153、 155以使活动台架64朝固定台架62移动。在帽部32的断裂面和杆部34 的断裂面己相互抵接之后，向配合的断裂面施加期望的推力以释放在配 合的断裂面中产生的碎片或者促使在配合的断裂面中产生的碎片释放。
如以上所述，在连杆30分裂成帽部32和杆部34之后，立刻分别由 活动台架64和固定台架62保持帽部32和杆部34。接着，使活动台架 64朝固定台架62移动，以使帽部32的断裂面和杆部34的断裂面抵接。 将配合的断裂面进一步压到一起，从而移除在配合的断裂面中产生的碎 片或者促使在配合的断裂面中产生的碎片释放。
在己促使连杆30中的碎片释放之后，在下一过程中，可利用金属刷、 胶带、抽吸机或振动器从断裂面可靠地移除碎片。具体地说，若使用金 属刷，则用金属刷刷拭断裂面以从断裂面移除碎片。若使用胶带，则将 胶带施加至断裂面然后从断裂面剥除，借此能将碎片粘到胶带上，从而 从断裂面移除碎片。若使用抽吸机，则通过抽吸机向断裂面施加负压， 以从断裂面移除碎片。在任一情况下都可以可靠地从断裂面移除碎片。
在已从帽部32的断裂面及杆部34的断裂面移除碎片之后，或者在 已促使从帽部32的断裂面及杆部34的断裂面移除碎片之后，使已向帽 部32和杆部34施加推力的第一油缸72和第二油缸146a、 146b停止作 用而释放作用在连杆30的配合断裂面上的推力。结果，帽部32和杆部 34的配合断裂面略微相互隔开，从而允许配合断裂面中产生的碎片顺畅 释放。
接着，致动第一油缸72、第二油缸146a、 M6b、第二气缸94、第三 气缸126a、 126b、第四气缸152和备用缸153、 155，以使第一至第四工 件支撑件78、 104、 130a、 130b、 134a、 134b基本上同时返回其初始位 置(步骤Sll)。
在约束断裂的连杆30的帽部32和杆部34的部件已返回其初始位置 从而释放连杆30之后，通过安装在多轴机器人(未示出)的手臂上的相 应卡盘机构夹持帽部32和杆部34，从而将其输送到下一过程。最后，致
19动第五气缸154以使活动台架64移动回其初始位置。
例如，如图14所示，在通过传统分裂设备(未示出)将大端分裂成
帽部和杆部时，若先断裂(区域)和后断裂(区域)之间存在时延，则 来自先断裂的应力作用在杆部上，从而施加倾向于使杆部朝向后断裂区
域变形的力。结果，杆部如图14中的双点划线所示变形，而且小端中的 孔也变形。由于连杆30的期望产品特性，就帽部的构造和小端中的孔的 构造来说要求连杆30具有高尺寸精度。
换言之，当一体成形的连杆30被分裂成两个部件(即，帽部32和 杆部34)时，在被分裂部件的一部分上作用弯曲应力，结果分裂面倾向 于局部变形或者说部件的精度容易受到不利影响。具体地说，这两个部 件在分裂之后均具有两个腿部。当部件分裂时，他们的分裂不会在腿部 中同时进行。而是，其中一个腿部较早开始分裂，接着另一腿部略有时 延地开始分裂。当较早断裂的其中一个腿部中的分裂结束时，随后断裂 的另一腿部中的分裂仍在进行。在另一腿部的分裂的最后阶段，在较早 分裂的腿部中两个部件开始相互分开。
另一方面，根据当前实施方式，大端38的杆部34固定至固定台架 62，帽部32通过第三工件支撑件130a、130b和锁定第三工件支撑件130a、 130b的第二油缸146a、 146b而牢固地固定至活动台架64。
在上述情况下，当连杆30的大端38分裂成帽部32和杆部34时， 仅帽部32与活动台架64—起移动。因此，使得帽部32和杆部34的分 裂面处的先分裂和后分裂之间的任何时延都最小。
因此，根据当前实施方式，无需设立释放外部压力的正时，并且先 断裂和后断裂之间的任何时延都会最小化。
此外，根据当前实施方式，连杆30通过重物落下时产生的冲击载荷 而分裂。然而，冲击载荷的产生不局限于上述重物下落的技术。图15示 出了根据本发明另一实施方式的分裂设备，其中作为单个致动器的第三 油缸156向下拉动楔形件122，从而向楔形件122施加冲击载荷。
在这种情况下，如图16中所示，无需向楔形件122施加预载荷，并 且由第三油缸156施加的致动力(拉力)可逐渐增大以使大端38分裂成帽部32和杆部34 (参见步骤S7)。
在图21A、 21B和22A、 22B中示出了在连杆30的大端38上的夹 持力的作用下向内应变的方向与大端38分裂时分裂线L的传播方向之间 的一般关系。
图21A表示当向大端38竖直施加夹持力时如箭头所示向连杆30施 加竖直向内应变的方式，图21B表示在大端38分裂时分裂线U朝连杆 30的杆部34斜向下传播的方式。
图22A表示当向大端38水平施加夹持力时如箭头所示向连杆30施 加水平向内应变的方式，图22B表示在大端38分裂时分裂线L2朝连杆 30的帽部32斜向上传播的方式。
因而，可根据施加至连杆30的大端38的夹持力而大致控制施加至 工件的向内应变。
当前实施方式基于参照夹持力与向内应变的关系对帽部32和杆部 34的接触面积与分裂线传播方向之间的关系的研究和实验。
具体地说，如图23所示，由于分裂线1跨过螺栓孔4并从螺栓孔4 向上朝帽部5传播，因而推测会在大端38中产生水平向内应变。为了防 止分裂线l向上传播，使第一心轴114的直侧面123a、 123b保持不与结 合孔36的内壁面接触，从而使活动台架64上的第二心轴120与结合孔 36的内壁面之间的接触面积大于固定台架62上的第一心轴114与结合孔 36的内壁面之间的接触面积。
如以上所述，第一心轴114和第二心轴120形状不同，从而在它们 与结合孔36的内壁面之间形成不同的接触面积。因此，尽管由于结合有 连杆30的发动机类型，螺栓孔42a、 42b的中心轴线保持不与断裂面的 中心对准，而是朝结合孔36径向向内与断裂面的中心偏离预定距离，也 可适当控制大端38分裂时在大端38中产生的向内应变，从而使帽部32 和杆部34之间的分裂线基本上水平取向。
换言之，根据当前实施方式，施加至断裂面的断裂载荷和夹持力的 大小不变，但是使第一心轴114和第二心轴120与结合孔36的内壁面之 间的接触面积彼此不同，从而适当控制在大端38分裂后由向内应变产生
21的分裂方向(分裂线的传播方向)。
因此，尽管在结合孔36的相应两侧限定在大端38中的螺栓孔42a、 42b的中心轴线朝结合孔36径向向内与断裂面的中心偏离一定距离，分 裂线的传播方向(即断裂面的延伸方向)也不会向上(参见图21B)或 向下(参见图22B)取向，而是基本水平取向，从而可使大端38适当地 分裂成帽部32和杆部34 (参见图19和图20)。
权利要求
1、一种连杆制造设备，该设备通过一体成形具有大端和小端的连杆，将该大端中的结合孔设定在一对扩张件上，然后使所述扩张件张开而将所述大端分裂成帽部和杆部来制造连杆，该设备包括固定安装在基座上的固定台架；活动台架，该活动台架面对所述固定台架布置并可朝向和远离所述固定台架水平运动；安装在所述固定台架上的扩张件；另一扩张件，该另一扩张件安装在所述活动台架上以与所述活动台架一起移动；以及加载机构，该加载机构用于施加断裂载荷以使所述扩张件相互分开地运动从而使所述大端分裂；其中，所述大端具有一对紧固孔，这一对紧固孔在所述大端的相应水平侧上与所述杆部的轴线基本平行地限定在所述大端中，用于在其中插入相应的紧固件以使所述帽部和所述杆部相互紧固，所述紧固孔的相应中心轴线偏离所述大端的断裂面的中心；并且当所述扩张件接合在所述结合孔中以分裂所述大端时，所述活动台架上的所述另一扩张件与所述结合孔的内壁面的接触面积大于所述固定台架上的所述扩张件与所述结合孔的内壁面的接触面积。
2、 根据权利要求1所述的设备，其中所述固定台架上的所述扩张件 靠近所述杆部布置，所述活动台架上的所述另一扩张件靠近所述帽部布 置。
全文摘要
在大端部(38)的左右两侧中形成供插入螺栓的一组螺栓孔(42a，42b)。螺栓孔(42a，42b)基本上平行于杆部(34)的轴线并定位成使得螺栓孔(42a，42b)的中心均偏离分割面的中心。当第一心轴(114)和第二心轴(120)压配至大端部(38)中的结合孔(36)并将大端部断裂分割时，活动台架(64)侧的第二心轴(120)与结合孔(36)的内壁的接触面积设定为大于固定台架(62)侧的第一心轴(114)与结合孔(36)的内壁的接触面积。
文档编号B23P13/00GK101563545SQ20078004605
公开日2009年10月21日 申请日期2007年11月20日 优先权日2006年12月13日
发明者桥本款音 申请人:本田技研工业株式会社