专利名称：汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，属于专用金属切削加工机床技术领域。
背景技术：
随着经济的发展，制造企业面临着劳动力成本大幅提高，企业负担增大，同时产品加工质量要求愈来愈高，加工效率低下等问题。随着机电一体化技术的发展，各种全自动化的专用设备本应用于各种产品的制造过程，不但大大地降低了产品的生产成本，而且提高了产品的加工质量。汽车换挡杆是汽车机械手动变速器上实现换挡的重要零件，其加工批量大，不同厂家和车型的换挡杆在结构和工艺上具有很大的相似性。目前，换挡杆的加工一般都是由通用机床来完成，其加工工艺复杂，需要多次装夹才能完成零件加工，影响零件的加工精度和加工效率，加工出来的产品质量不稳定，同时加工过程需要大量的工人操作，导致加工成本增高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，解决现有技术中汽车变速器换挡杆加工中存在的加工效率低、对操作工人要求高、产品加工质量不稳定等技术问题，根据汽车换挡杆钻、铣工序的特点来集中工序，采用“上料一装夹一钻孔一铣槽一卸料”自动循环工艺流程来实现换挡杆自动钻铣加工，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。本发明目的通过下述技术方案来实现一种汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，包括床身、上料装置、液压夹具、钻削动力头、直线滑动工作台、铣削动力头、卸料装置和料仓，机床上设有钻孔工位I、铣槽工位II和卸料工位III三个工位，所述直线滑动工作台设于钻孔工位I处，液压夹具设于直线滑动工作台的工作台上，上料装置和钻削动力头分别设于钻孔工位I两侧的床身上，铣削动力头设于铣槽工位II 一侧的床身上，卸料装置和料仓分别设于卸料工位III两侧的床身上；所述液压夹具通过直线滑动工作台在钻孔工位I、铣槽工位II以及卸料工位III三个工位之间转换。作为一种优选方式，所述上料装置包括料斗、第一分料装置、第二分料装置、送料装置、底板和支板；所述支板设于底板上，料斗设于两支板之间，第一分料装置设于料斗下部，第二分料装置设于第一分料装置下面，送料装置沿送料槽轴线方向设于底板上。作为进一步优选方式，第一分料装置包括回转分料轴和回转分料套筒，回转分料轴上均布有8个分料槽，回转分料套筒上、下开槽且固定在支板上，第二分料装置包括分料槽和推杆机构。作为进一步优选方式，所述液压夹具包括夹具体、连接板、V块、侧面支撑板、压板、 拉杆、液压缸基座、液压缸、固定钻套、钻模板和对刀块；液压夹具通过夹具体设于直线滑动工作台上，所述连接板设于夹具体上，V块、侧面支撑板设于连接板顶面，液压缸基座设于连接板底面，液压缸设于液压缸基座底面，拉杆的一端与液压缸的活塞杆相连接，另一端与压板铰链连接，固定钻套设于钻模板上，钻模板设于V块上，对刀块设于连接板上。作为进一步优选方式，侧面支撑板与V块上设有相互对应的、直径小于工件的小孔。作为进一步优选方式，钻削动力头滑动设于床身上，能垂直和横向移动。作为进一步优选方式，所述钻削动力头设有8个主轴。作为进一步优选方式，所述铣削动力头设于横向直线移动装置上，直线移动装置设于垂直升降装置上，铣削动力头能垂直移动调节成形槽的深度，横向移动调节成形槽与工件端面之间的距离。作为进一步优选方式，钻铣加工包括以下加工步骤
第一步、液压夹具处于钻孔工位I，将加工好的工件放入上料装置的料斗中，启动铣削动力头，上料机构开始工作，由其第一分料装置一次分出8个工件，完成分料；
第二步、第二分料装置12将8个工件分别放入送料槽，通过送料装置将8个工件送入液压夹具的8个V块中定位，完成上料；
第三步、8个工件定位完成，工件在液压夹具中依靠V块和侧面支撑板快速定位，向液压缸中通入压力油，液压缸的活塞杆通过拉杆驱动压板实现工件向下运动，将工件夹紧，完成装夹；
第四步、8根工件夹紧完成后，钻削动力头采用两个电动机驱动8个主轴同时旋转，安装在主轴上的钻头随主轴旋转，使钻削动力头往下移动，实现8个工件上径向孔的钻削加工，完成钻孔；
第五步、钻孔加工完成后，钻削动力头退回，直线滑动工作台带动液压夹具及装夹在其上的8个工件向左移动，使8个工件依次通过铣槽工位II，并由铣削动力头依次铣出8个工件上的V形成形槽，完成铣槽；
第六步、铣槽加工完成后，直线滑动工作台带动液压夹具继续向左移动到卸料工位 III，液压夹具的液压缸带动拉杆和压板向上运动，松开工件，并由卸料机构将工件推入料仓中，完成卸料；
第七步、卸料完成后，卸料装置退回，直线滑动工作台带动液压夹具向右退回到钻孔工位I，完成回位。作为进一步优选方式，在第一步中，工件通过回转分料套筒上面的槽进入，当工件随回转分料轴转到下面的槽时，工件从下面的槽落入分料槽中，通过分料装置的推杆机构将工件往左推动，8个工件依次通过分料槽上的开口槽处掉入8个送料槽中。本发明的工作过程为
在进行换挡杆钻铣加工时，将经过前期加工的圆棒料放入上料装置中，由上料装置进行分料，当接到送料信号时，由送料机构将8个工件送入液压夹具的8个V块中进行定位夹紧，工件夹紧后，一方面送料装置回退，进行下一次分料，等待下一次送料信号，另一方面钻削动力头完成8个工件上径向孔的加工，钻削动力头回退到位，发出信号控制直线滑动工作台带动液压夹具通过铣槽工位II，由铣削动力头完成三个V形的成型槽的铣削加工，当成形槽铣削加工完成后，直线滑动工作台带动液压夹具快速移动到卸料工位III，发出卸载信号，液压夹具先将工件松开，再由卸料装置将加工完成的工件推入料仓中，卸料完成后，发出复位信号，控制直线滑动工作台带动液压夹具快速回到钻孔工位I，等待下一次工作循环。与现有技术相比，本发明的有益效果本发明采用“上料一装夹一钻孔一铣槽一卸料”自动循环工艺流程实现换挡杆径向孔及与径向孔垂直的三个V形成形槽的全自动化加工；一次循环可加工多根换挡杆，钻削动力头和铣削动力头通过位置调节装置安装在床身上，可实现不同规格的换挡杆的钻铣加工，可扩大设备加工范围，提高利用率；整个加工过程全自动化，无需人工干涉，且加工效率高、加工质量稳定、对工人的技术要求低，而且一个工人可同时看管多台设备，有利于减少人工成本，提高制造企业生产能力。
图1为汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床主视结构示意图； 图2为图1中P处的放大结构示意图3为汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床A-A剖面结构示意图； 图4为汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床B-B剖面结构示意图； 图5为图1中上料装置结构的主视示意图； 图6为图1中上料装置结构的左视示意图； 图7为图1中液压夹具结构的主视示意图； 图8为图1中液压夹具结构的左视示意图9为本发明汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床工作流程示意图。其附图标号说明如下
1-床身；2-上料装置；3-液压夹具；4-钻削动力头；5-直线滑动工作台；6-铣削动力头； 7-卸料装置； 8-料仓；9-料斗；10-第一分料装置； 12-第二分料装置；11-分料槽； 13-送料装置； 14-夹具体； 15-对刀块； 16-连接板；17-V块； 18-侧面支撑板； 19-压板； 20-拉杆； 21-固定钻套；22-钻模板；23-液压缸基座；24-液压缸；25-回转分料轴； 26-回转分料套筒；27-支板；30-小孔；31-成形槽；32-径向孔；35-推杆机构； 61-横向直线移动装置；62-垂直升降装置。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。图1-7示出了本发明实施例提供的汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。实施例1如图1、图2、图3所示，一种汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，包括床身1、上料装置2、液压夹具3、钻削动力头4、直线滑动工作台5、铣削动力头6、卸料装置7和料仓 8。所述床身1用于安装各种机械零部件，是机床的主体，可用焊接和铸造的方法来制造；上料装置2用于实现自动送料，采用“分料-送料”的自动循环过程；所述钻削动力头4用于换挡杆径向孔32的加工，具有8个主轴，可同时实现8个工件同时加工，并且钻削动力头通过动力滑台安装在床身1上，因此可以调节钻头与工件的相对位置，以实现不同规格的换挡杆钻削加工；所述直线滑动工作台5用于安装液压夹具3，并在电动机的驱动下，带动液压夹具3在三个工位之间往复移动，实现换挡杆钻铣加工；所述卸料装置7，用于将工件从液压夹具中取出，并放入料仓8中；所述料仓8，用于放置已加工完成的工件。将整个机床分为钻孔工位I、铣槽工位II和卸料工位III三个工位，所述直线滑动工作台5设于钻孔工位I处，液压夹具3设于直线滑动工作台5的工作台上，上料装置2 和钻削动力头4分别设于钻孔工位I两侧的床身1上，铣削动力头6设于铣槽工位II 一侧的床身1上，卸料装置7和料仓8分别设于卸料工位III两侧的床身1上；所述液压夹具3 通过直线滑动工作台5在钻孔工位I、铣槽工位II以及卸料工位III三个工位之间转换。其中如图5、图6所示所述上料装置2包括料斗9、第一分料装置10、第二分料装置12、送料装置13、底板观和支板27 ；所述支板27设于底板观上，料斗9设于两支板 27之间，第一分料装置10设于料斗9下部，第二分料装置12设于第一分料装置10下面，送料装置13沿送料槽轴线方向设于底板观上。第一分料装置10包括回转分料轴25和回转分料套筒26，回转分料轴％上均布有8个分料槽，回转分料套筒26上、下开槽且固定在支板27上，第二分料装置12包括分料槽11和推杆机构。如图7、图8所示所述液压夹具3包括夹具体14、连接板16、V块17、侧面支撑板 18、压板19、拉杆20、液压缸基座23、液压缸24、固定钻套21、钻模板22和对刀块15 ；液压夹具3通过夹具体14设于直线滑动工作台5上，所述连接板16设于夹具体14上，V块17、 侧面支撑板18设于连接板16顶面，液压缸基座23设于连接板16底面，液压缸M设于液压缸基座23底面，拉杆20的一端与液压缸M的活塞杆相连接，另一端与压板19铰链连接， 液压缸活塞杆往下运动实现工件的夹紧，往上实现工件松开，为了实现加工机构的简化液压缸M的活塞杆与两个拉杆20相连，可从两点夹紧工件以确保夹紧可靠；拉杆20上端与压板19通过铰链相连，因此一个液压缸可实现两个工件的夹紧。固定钻套21设于钻模板 22上，钻模板22设于V块17上，用于钻头定位和导向，以减小钻孔时的轴线偏移，保证钻孔质量。对刀块15设于连接板16上，其目的是在更换铣刀或铣刀磨损后，以其作为基准，实现铣刀位置的快速调整。侧面支撑板18与V块17上设有相互对应的、直径小于工件的小孔30，在卸料的时候卸料装置的顶杆由小孔将工件顶出，实现卸料。钻削动力头4滑动设于床身1上，能垂直和横向移动。所述钻削动力头4设有8个主轴，为八头钻削头，可同时钻削八个换挡杆上的孔， 且钻削动力头可以横向调节位置，以加工换挡杆上不同位置的孔。具体来说钻削动力头4 采用两个电动机各驱动4个主轴同时旋转的方式，在两个电动机的带动下，8个主轴同时旋转，安装在主轴上的钻头随主轴旋转，通过进给机构使钻削动力头往下，可实现8个工件上的径向孔加工。
如图4所示所述铣削动力头6用于完成三个V形成形槽31的铣削加工，其设于横向直线移动装置上，直线移动装置设于垂直升降装置上，直线移动装置和垂直升降装置均采用丝杆螺母机构。铣削动力头可以横向和垂直调节位置，以满足换刀和加工不同位置上的槽的要求；铣削动力头6能垂直移动调节成形槽31的深度即成形铣刀的背吃刀量，横向移动调节成形槽31与工件端面之间的距离。本机床的钻铣加工包括以下加工步骤
第一步、液压夹具3处于钻孔工位I，将加工好的工件放入上料装置2的料斗9中，启动铣削动力头6，上料机构2开始工作，由其第一分料装置10 —次分出8个工件，完成分料； 在第一步中，工件通过回转分料套筒26上面的槽进入，当工件随回转分料轴25转到下面的槽时，工件从下面的槽落入分料槽11中，通过分料装置12的推杆机构35将工件往左推动，8个工件依次通过分料槽11上的开口槽处掉入8个送料槽中。第二步、第二分料装置12将8个工件分别放入送料槽，通过送料装置13将8个工件送入液压夹具的8个V块17中定位，完成上料；
第三步、8个工件定位完成，工件在液压夹具3中依靠V块17和侧面支撑板18快速定位，向液压缸M中通入压力油，液压缸M的活塞杆通过拉杆20驱动压板19实现工件向下运动，将工件夹紧，为了减少液压缸数目，一个液压缸实现两个工件的夹紧，该夹具同时装夹8个工件进行加工，因此需要四个液压缸；
第四步、8根工件夹紧完成后，钻削动力头4采用两个电动机驱动8个主轴同时旋转，安装在主轴上的钻头随主轴旋转，使钻削动力头往下移动，实现8个工件上径向孔的钻削加工，完成钻孔；
第五步、钻孔加工完成后，钻削动力头退回，直线滑动工作台5带动液压夹具3及装夹在其上的8个工件向左移动，使8个工件依次通过铣槽工位II，并由铣削动力头6依次铣出 8个工件上的V形成形槽31，完成铣槽；
第六步、铣槽加工完成后，直线滑动工作台5带动液压夹具3继续向左移动到卸料工位 III，液压夹具3的液压缸M带动拉杆20和压板19向上运动，先松开夹具，再松开工件，并由卸料机构7将工件推入料仓8中，完成卸料；
第七步、卸料完成后，卸料装置7退回，直线滑动工作台5带动液压夹具3向右退回到钻孔工位I，完成回位。采用本专用加工机床的具体加工过程如下
如图9所示通过“上料一装夹一钻孔一铣槽一卸料-回位”的自动循环工艺流程可同时实现8根换挡杆的加工，一次工作循环完成8个工件加工，单次工作循环时间不超过 120s。其中上料分为分料和送料，分料时间小于10S，送料时间小于10S，上料通过上料装置2实现；装夹时间小于3S，装夹通过液压夹具3实现；钻孔时间小于12S，钻孔由钻削动力头4完成；铣槽时间小于70S，铣槽由铣削动力头6完成；卸料时间小于15S，卸料由卸料装 7完成。由直线滑动工作台5带动液压夹具3及装夹在其上的8个工件在钻孔工位I、铣槽工位II和卸料工位III三个工位之间循环，其作用是实现工件快速定位夹紧，提高加工效率。具体加工流程如下
开始时液压夹具3处于原位，即钻孔工位I，如图1所示，将加工好的圆形棒料放入上料装置的料斗9中，如图3所示；然后按下起动按钮，铣削动力头和钻削动力头电动机启动，并且上料机构2开始工作，由其第一分料装置10 —次分出8根棒料，然后由第二分料装置12 将8根棒料分别放入送料槽，如图3所示；最后通过送料装置13将8根棒料送入液压夹具的8个V型定位块中定位，具体来说，工件在液压夹具中采用V块和侧面支撑件作为定位元件，以工件外圆和一端面作为定位表面进行定位，完成上料过程。8根棒料定位完成，发出信号控制液压夹具8的液压缸M带动拉杆20和压板19 向下运动，将工件夹紧，从而实现装夹过程。8根工件夹紧到位之后，通过进给机构使钻削动力4头向下移动完成8个工件上的径向孔的钻削加工，从而实现钻孔过程。钻孔加工完成后，钻削动力头退回，直线滑动工作台5带动液压夹具3及装夹在其上的8个工件向左移动，使8个工件依次通过铣槽工位II，并由铣削动力头依次铣出8个工件上的V形成形槽，从而实现铣槽过程。铣槽结束后，直线滑动工作台5带动液压夹具3继续向左移动到卸料工位III准确停下，液压夹具3的液压缸M带动拉杆20和压板19向上运动，松开工件，并由卸料机构 7将工件推入料仓8中，从而实现卸料过程。卸料完成，卸料装置7退回，直线滑动工作台5带动液压夹具3向右退回到原位(I 工位)准确停止，实现回位过程，并开始下一次工作循环，如此往复以实现换挡杆钻铣加工的自动化。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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，包括床身、上料装置、液压夹具、钻削动力头、直线滑动工作台、铣削动力头、卸料装置和料仓，其特征在于机床上设有钻孔工位I、铣槽工位II和卸料工位III三个工位，所述直线滑动工作台设于钻孔工位I处，液压夹具设于直线滑动工作台的工作台上，上料装置和钻削动力头分别设于钻孔工位I两侧的床身上，铣削动力头设于铣槽工位II 一侧的床身上，卸料装置和料仓分别设于卸料工位 III两侧的床身上；所述液压夹具通过直线滑动工作台在钻孔工位I、铣槽工位II以及卸料工位III三个工位之间转换。
2.如权利要求1所述的汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，其特征在于所述上料装置包括料斗、第一分料装置、第二分料装置、送料装置、底板和支板；所述支板设于底板上，料斗设于两支板之间，第一分料装置设于料斗下部，第二分料装置设于第一分料装置下面，送料装置沿送料槽轴线方向设于底板上。
3.如权利要求2所述的汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，其特征在于第一分料装置包括回转分料轴和回转分料套筒，回转分料轴上均布有8个分料槽，回转分料套筒上、下开槽且固定在支板上，第二分料装置包括分料槽和推杆机构。
4.如权利要求1或3中任一权利要求所述的汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，其特征在于所述液压夹具包括夹具体、连接板、V块、侧面支撑板、压板、拉杆、液压缸基座、液压缸、固定钻套、钻模板和对刀块；液压夹具通过夹具体设于直线滑动工作台上，所述连接板设于夹具体上，V块、侧面支撑板设于连接板顶面，液压缸基座设于连接板底面，液压缸设于液压缸基座底面，拉杆的一端与液压缸的活塞杆相连接，另一端与压板铰链连接， 固定钻套设于钻模板上，钻模板设于V块上，对刀块设于连接板上。
5.如权利要求4所述的汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，其特征在于侧面支撑板与V块上设有相互对应的、直径小于工件的小孔。
6.如权利要求5所述的汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，其特征在于钻削动力头滑动设于床身上，能垂直和横向移动。
7.如权利要求6所述的汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，其特征在于所述钻削动力头设有8个主轴。
8.如权利要求7所述的汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，其特征在于所述铣削动力头设于横向直线移动装置上，直线移动装置设于垂直升降装置上，铣削动力头能垂直移动调节成形槽的深度，横向移动调节成形槽与工件端面之间的距离。
9.如权利要求8所述的汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，其特征在于钻铣加工包括以下加工步骤第一步、液压夹具处于钻孔工位I，将加工好的工件放入上料装置的料斗中，启动铣削动力头，上料机构开始工作，由其第一分料装置一次分出8个工件，完成分料；第二步、第二分料装置12将8个工件分别放入送料槽，通过送料装置将8个工件送入液压夹具的8个V块中定位，完成上料；第三步、8个工件定位完成，工件在液压夹具中依靠V块和侧面支撑板快速定位，向液压缸中通入压力油，液压缸的活塞杆通过拉杆驱动压板实现工件向下运动，将工件夹紧，完成装夹；第四步、8根工件夹紧完成后，钻削动力头采用两个电动机驱动8个主轴同时旋转，安装在主轴上的钻头随主轴旋转，使钻削动力头往下移动，实现8个工件上径向孔的钻削加工，完成钻孔；第五步、钻孔加工完成后，钻削动力头退回，直线滑动工作台带动液压夹具及装夹在其上的8个工件向左移动，使8个工件依次通过铣槽工位II，并由铣削动力头依次铣出8个工件上的V形成形槽，完成铣槽；第六步、铣槽加工完成后，直线滑动工作台带动液压夹具继续向左移动到卸料工位 III，液压夹具的液压缸带动拉杆和压板向上运动，松开工件，并由卸料机构将工件推入料仓中，完成卸料；第七步、卸料完成后，卸料装置退回，直线滑动工作台带动液压夹具向右退回到钻孔工位I，完成回位。
10.如权利要求9所述的汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，其特征在于在第一步中，工件通过回转分料套筒上面的槽进入，当工件随回转分料轴转到下面的槽时，工件从下面的槽落入分料槽中，通过分料装置的推杆机构将工件往左推动，8个工件依次通过分料槽上的开口槽处掉入8个送料槽中。
全文摘要
本发明公开了一种汽车变速器换挡杆钻铣自动加工专用机床，机床上设有钻孔工位I、铣槽工位II和卸料工位III三个工位，所述直线滑动工作台设于钻孔工位I处，液压夹具设于直线滑动工作台的工作台上，上料装置和钻削动力头分别设于钻孔工位I两侧的床身上，铣削动力头设于铣槽工位II一侧的床身上，卸料装置和料仓分别设于卸料工位III两侧的床身上；所述液压夹具通过直线滑动工作台在钻孔工位I、铣槽工位II以及卸料工位III三个工位之间转换。本发明采用“上料→装夹→钻孔→铣槽→卸料”自动循环工艺流程实现换挡杆径向孔及与径向孔垂直的三个V形成形槽的全自动化加工，有利于减少人工成本，提高制造企业生产能力。
文档编号B23P23/02GK102528456SQ20121000866
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者廖映华, 张良栋, 王春, 符纯华 申请人:四川理工学院