专利名称：预组装工件压装设备和使用其的压装模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及预组装工件的压装，特别是汽车异型件例如氧传感器组件的压装。
背景技术：
异型件的压装难点在于很难达到各零部件之间的同轴度要求。汽车用氧传感器组 件就是这样的一种异型件。汽车用氧传感器组件通常由壳体2、上绝缘体1、滑石块5、锆元 件3以及下绝缘体4构成，如图2所示。异型件的得名源自其包含如上绝缘体1这种零部 件，上绝缘体1的外形由两段圆柱体和一段圆锥体组成，在工艺过程中很难保证它与壳体2 之间的同轴度要求。锆元件3是薄壁件，在沿图2的上下方向的压装工艺过程中受到径向 力的作用，会产生横向运动，因此非常容易断裂而导致产品报废。滑石块5在压装之后变成 粉末状，对锆元件3起到定位和密封的作用。传统压装模具对上下模的同轴度要求很高，同 轴度达到0. 03毫米，模具的加工成本、维护成本都很高，但是仍然无法降低废品率，生产效 率低，模芯的消耗量大。发明人发现，锆元件断裂的原因主要是由壳体2与下模安装孔之间及壳体2与上 绝缘体1之间的配合间隙导致。为了便于操作员组装、取放工件，这些间隙又是必要的。由 于工件配合间隙的存在，尽管模具上下模的配合精度很高，但是在压装过程中，模芯与绝缘 体的锥型面接触后会推动绝缘体径向运动，导致其偏离壳体的中心。这样会产生对锆元件 的径向推力，从而导致锆元件的断裂。因此，压装工艺过程中薄壁件的断裂问题单单靠提高上下模的对中精度并非最佳 解决办法。
实用新型内容本实用新型的目的是提供用于压装预组装工件的设备，其能够确保压装过程中的 对中精确度，并因此避免在此过程中造成的零件断裂问题。本实用新型适用的预组装工件包含壳体和设置在壳体中的同轴件，其中同轴件与 壳体同轴延伸并且露出壳体。本实用新型的用于压装预组装工件的设备包括模芯导套； 能够滑动地设置在模芯导套中的模芯，具有与露出壳体的一部分同轴件的外型相匹配的成 型面；设置在模芯导套与模芯之间的缓冲装置，用于缓冲模芯与模芯导套之间的轴向机械 碰撞；和与模芯一体同轴形成并且设置在模芯外侧的定位套，用于接合并定位预组装工件 的壳体。缓冲装置优选为弹簧。模芯导套可以设有压缩空气入口，模芯设有通向成型面的压缩空气通道，压缩空 气入口通过弹簧与压缩空气通道连通。弹簧还可以设置成使得模芯在充分压缩弹簧后能够 与模芯导套直接轴向接触。模芯导套还可以设有限位环，能够与模芯接合来调整或限制模芯在模芯导套中的位置。 本实用新型还提供了使用上述设备的压装模具，包括第一半模，安装有上述的设 备；和第二半模，用于固定预组装工件。第一半模可以与第二半模以上下关系相互配合。 本实用新型采用了柔性压装工艺来对配合间隙进行补偿，从而消除这种间隙对工 件对中的影响。具体优点如下(1)减少了模具的维修、调整、更换时间，延长了生产线的运行时间，提高了生产效率。(2)薄壁件的废品率从1500PPM降到200PPM，降低了材料成本。(3)模芯的使用寿命增加了 3倍。(4)模具的对中不需要调整，操作更加简便。(5)降低了对模具加工精度的要求，降低了模具制造成本。
图1是根据本实用新型的用于压装预组装工件的设备的剖视图。图2是预组装工件的结构示意图。图3是下部模具的结构示意图，其中固定了图2的预组装工件。
具体实施方式
下面以压装图2所示氧传感器组件为例来说明本实用新型。将图2中的零部件预组装在一起来形成汽车用氧传感器组件。氧传感器组件通常 由壳体2、上绝缘体(或称同轴件)1、滑石块(或称密封件)5、锆元件(或称薄壁件)3以及 下绝缘体(或称定位件)4构成。上绝缘体1与壳体2同轴延伸并且露出壳体2。上绝缘体 1、滑石块5和下绝缘体4沿纵向或轴向(即图中竖直方向)依次设置在壳体2中。锆元件 3沿纵向穿过上绝缘体1、滑石块5和下绝缘体4。在此示出的同轴件1的外形由两段圆柱 体和一段圆锥体7组成。如图1所示，本实用新型的用于压装预组装工件的设备包括模芯导套12。模芯10 可滑动地设置在模芯导套12中，具有与露出壳体2的一部分同轴件1的外型(即圆锥体7) 相匹配的成型面(即所示下端处的锥形面)。缓冲装置例如弹簧8设置在模芯导套12与模 芯10之间，用于缓冲模芯10与模芯导套12之间的轴向机械碰撞。弹簧8优选设置成使得 模芯10在充分压缩弹簧8后能够与模芯导套12直接轴向接触。定位套11与模芯10 —体 同轴形成并且设置在模芯10外侧，用于接合并定位预组装工件的壳体2，例如可以与壳体2 的外圆周部分6接合。模芯导套12设有压缩空气入口 13，与外部压缩空气源(未示出)连接。模芯10 设有通向成型面的压缩空气通道14。压缩空气入口 13通过弹簧8与压缩空气通道14连 通。压装完成后，压缩空气通过通道14将工件从模芯10中顶出。模芯导套12还设有限位环9，能够与模芯10或者定位套11接合来调整或限制模 芯10在模芯导套12中的位置。以下说明本实用新型的工作原理。将上述用于压装预组装工件的设备(或称“工件压装设备”)固定安装在上模(未示出)中。将预组装后的工件固定在下模15中。上模和下模15通过驱动机构(本领域已 知的常规机构，未示出)和定位机构(本领域已知的常规机构，未示出)实现相对运动和精 确定位。在上下模之间完成定位以后，上模带动工件压装设备继续向下运动，定位套11首 先与壳体2的外圆周部分6接触，实现了工件的初步定位。随后上模继续向下运动，模芯10 与上绝缘体1接触。由于模芯10下端的成型面(圆锥面)与上绝缘体1的圆锥体7的外 型(圆锥面)一致，从而可以动态调整上绝缘体1相对于壳体2的径向位置，实现上绝缘体 1与壳体2之间的径向精密定位。这种定位精度由模芯10与定位套11的加工精度(同轴 度)保证。模芯10在调整上绝缘体1位置的同时在模芯导套12中向上滑动而压缩弹簧8。 模芯10与上绝缘体1之间不是硬接触，从而实现上绝缘体1的柔性径向移动。上模继续向 下运动，完成径向对中(即壳体2与上绝缘体1同轴对准)。模芯10在压缩弹簧8后与模 芯导套12的底部接触，不再压缩弹簧8。这样模芯10与上绝缘体1的接触从柔性接触转变 为硬接触。上绝缘体1将压力(例如2100KG)传递到滑石块5上，将其压碎成粉末状，从而 实现锆元件3的定位和密封。上模在压力达到预定值例如2100KG时向上返回。下模15与 上模由此分开，从中取出压装完成的工件。本实用新型在模芯10上增加了定位套11，其作用是对壳体2进行初步的径向定 位。模芯10为滑动式，可在模芯导套12中上下滑动，并压缩弹簧8，实现与上绝缘体1的 柔性接触。此结构可消除工件之间的装配间隙，对上绝缘体1进行自动找正，实现了上绝缘 体1与壳体2之间的精密定位。另外，本实用新型将现有的退料装置由机械顶出杆改为非 接触式气动顶出装置，从而消除了顶出杆对定位的影响。虽然以上实施例参照了氧传感器组件对本实用新型进行了说明，但是本领域技术 人员应当理解，本实用新型并不受此限制。相反，本实用新型适用于对任何具有外壳和同轴 件的预组装工件进行压装。
权利要求一种用于压装预组装工件的设备，预组装工件包含壳体和设置在壳体中的同轴件，其中同轴件与壳体同轴延伸并且露出壳体，其特征在于，所述设备包括模芯导套，能够滑动地设置在模芯导套中的模芯，具有与露出壳体的一部分同轴件的外型相匹配的成型面，设置在模芯导套与模芯之间的缓冲装置，用于缓冲模芯与模芯导套之间的轴向机械碰撞，和与模芯一体同轴形成并且设置在模芯外侧的定位套，用于接合并定位预组装工件的壳体。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，缓冲装置为弹簧。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，模芯导套设有压缩空气入口，模芯设有通 向成型面的压缩空气通道，压缩空气入口通过弹簧与压缩空气通道连通。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，弹簧设置成使得模芯在充分压缩弹簧后 能够与模芯导套直接轴向接触。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，模芯导套还设有限位环，能够与模芯接合 来调整或限制模芯在模芯导套中的位置。
6.一种压装模具，其特征在于，包括第一半模，安装有根据权利要求1-5之一所述的设备；和 第二半模，用于固定预组装工件。
7.根据权利要求6所述的压装模具，其特征在于，第一半模与第二半模以上下关系相互配合。专利摘要预组装工件压装设备和使用其的压装模具。本实用新型适用的预组装工件(例如氧传感器组件)包含壳体和设置在壳体中的同轴件，其中同轴件与壳体同轴延伸并且露出壳体。本实用新型的用于压装预组装工件的设备包括模芯导套；能够滑动地设置在模芯导套中的模芯，具有与露出壳体的一部分同轴件的外型相匹配的成型面；设置在模芯导套与模芯之间的缓冲装置，用于缓冲模芯与模芯导套之间的轴向机械碰撞；和与模芯一体同轴形成并且设置在模芯外侧的定位套，用于接合并定位预组装工件的壳体。本实用新型能够确保压装过程中的对中精确度，并因此避免在此过程中造成的零件断裂问题。
文档编号B23P21/00GK201645142SQ200920246468
公开日2010年11月24日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者吴彦铎 申请人:北京德尔福万源发动机管理系统有限公司