一种自动找正孔位机构及铰孔设备的制作方法

本实用新型涉及机械制造领域，更具体地，涉及一种自动找正孔位机构及铰孔设备。

背景技术：

现有的铰孔设备，由于缺少孔位找正机构，在精加工时铰刀与预钻孔位容易产生偏差，出现偏钻现象，导致孔径尺寸不合格。尤其是在汽车底盘副车架的制造过程中，汽车底盘副车架上的稳定杆安装孔径尺寸要求较高。焊接前冲片上已加工出一个预钻孔(如图1所示)，焊接后需采用铰孔设备对其进行精加工，以达到图纸孔径公差要求，在进行精加工时，如果不对孔位进行找正，容易出现偏钻现象。因此，为避免偏钻现象并提高产品的合格率，本领域需要一种结构简单的自动找正孔位机构及铰孔设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自动找正孔位机构，自动找正孔位机构能够将主动件的往复运动转化为找孔件的往复运动，从而简单方便地实现孔位找正的过程，避免出现偏钻现象。

本实用新型的目的还在于提供一种铰孔设备，铰孔设备安装有自动找正孔位机构，能够将自动找正孔位机构的主动件的往复运动转化为找孔件的往复运动，从而简单方便地实现孔位找正的过程，避免出现偏钻现象。

为实现所述目的的自动找正孔位机构，用于找正待铰设备上预钻孔，所述自动找正孔位机构包括主动机构、传动机构和从动件；所述主动机构包括主动件，所述主动件具有第一运动路径，所述主动件在所述第一运动路径上具有第一极限位置和第二极限位置，所述主动件能够从所述第一极限位置运动至所述第二极限位置，还能够从所述第二极限位置返回第一极限位置；所述从动件包括从动件主体和找孔件，所述主动件与所述从动件主体通过所述传动机构连接，所述主动件能够经由所述传动机构驱动所述从动件主体运动；所述从动件主体上设置有所述找孔件，所述找孔件跟随所述从动件主体运动并且具有第二运动路径；所述找孔件的一端具有锥面，所述锥面用于与所述预钻孔配合接触；所述找孔件在所述第二运动路径上具有第三极限位置和第四极限位置，所述找孔件能够从所述第三极限位置运动至所述第四极限位置，还能够从所述第四极限位置返回所述第三极限位置；所述第三极限位置和所述第四极限位置中的其中一个极限位置为所述找孔件的所述锥面与所述预钻孔配合接触以实现孔位找正的位置；所述主动件运动至所述第一极限位置能够使得所述找孔件运动至所述第三极限位置和所述第四极限位置中的其中一个极限位置，所述主动件运动至所述第二极限位置能够使得所述找孔件运动至所述第三极限位置和所述第四极限位置中的另外一个极限位置。

所述的自动找正孔位机构，其进一步的特点在于，所述主动机构为一气缸组件，所述气缸组件包括气缸本体和所述主动件，所述主动件包括活塞杆和连接块，所述连接块固定在所述活塞杆上并跟随所述活塞杆运动；所述连接块与所述传动机构连接；所述第一极限位置为所述活塞杆收缩的极限位置，所述第二极限位置为所述活塞杆伸出的极限位置。

所述的自动找正孔位机构，其进一步的特点在于，所述从动件主体为摆臂件且具有第一端和第二端，所述从动件主体的所述第一端与所述传动机构连接，所述从动件主体的所述第二端安装有所述找孔件；所述主动件能够经由所述传动机构驱动所述从动件主体转动，从而驱动所述找孔件转动；所述找孔件逆时针转动的极限位置为所述第三极限位置，所述找孔件顺时针转动的极限位置为所述第四极限位置；所述第三极限位置为所述找孔件与所述预钻孔接触以实现孔位找正的位置。

所述的自动找正孔位机构，其进一步的特点在于，所述传动机构为一齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括芯轴、齿轮和齿条，所述齿条与所述连接块连接并能跟随所述连接块运动，所述齿轮与所述齿条啮合；所述芯轴具有两端和位于所述两端之间的中部，所述芯轴垂直贯穿所述齿轮的中部，所述芯轴的中部与所述齿轮的中部固定连接，所述齿轮能够驱动所述芯轴转动；所述芯轴的一端与所述从动件主体的所述第一端连接，所述芯轴的轴线垂直于所述从动件主体，所述芯轴能够驱动所述从动件主体围绕所述芯轴转动，从而驱动所述找孔件围绕所述芯轴转动。

所述的自动找正孔位机构，其进一步的特点在于，所述第一运动路径为直线运动路径，所述第二运动路径为圆周运动路径。

所述的自动找正孔位机构，其进一步的特点在于，所述找孔件包括大径部和小径部，所述大径部为圆柱体，所述小径部为与所述大径部同轴设置的圆锥体，所述圆锥体提供所述锥面；所述大径部的直径大于所述预钻孔的直径；所述大径部和所述小径部的轴线方向垂直于所述从动件主体；在所述大径部和所述小径部的轴线方向上，所述大径部一侧固定在所述从动件主体上，另一侧与所述小径部连接；所述所述锥面能够在所述第三极限位置与所述预钻孔配合接触以实现孔位找正。

为实现所述目的的铰孔设备，包括设备主体和铰刀，所述铰刀用于对待铰设备上的预钻孔进行铰孔，所述铰孔设备还包括自动找正孔位机构，所述自动找正孔位机构安装在所述设备主体上，所述自动找正孔位机构包括主动机构、传动机构和从动件；所述主动机构包括主动件，所述主动件具有第一运动路径，所述主动件在所述第一运动路径上具有第一极限位置和第二极限位置，所述主动件能够从所述第一极限位置运动至所述第二极限位置，还能够从所述第二极限位置返回第一极限位置；所述从动件包括从动件主体和找孔件，所述主动件与所述从动件主体通过所述传动机构连接，所述主动件能够经由所述传动机构驱动所述从动件主体运动；所述从动件主体上设置有所述找孔件，所述找孔件跟随所述从动件主体运动并且具有第二运动路径；所述找孔件的一端具有锥面，所述锥面用于与所述预钻孔配合接触；所述找孔件在所述第二运动路径上具有第三极限位置和第四极限位置，所述找孔件能够从所述第三极限位置运动至所述第四极限位置，还能够从所述第四极限位置返回所述第三极限位置；所述第三极限位置和所述第四极限位置中的其中一个极限位置为所述找孔件的所述锥面与所述预钻孔配合接触以实现孔位找正的位置；所述主动件运动至所述第一极限位置能够使得所述找孔件运动至所述第三极限位置和所述第四极限位置中的其中一个极限位置，所述主动件运动至所述第二极限位置能够使得所述找孔件运动至所述第三极限位置和所述第四极限位置中的另外一个极限位置。

所述的铰孔设备，其进一步的特点在于，所述主动机构为一气缸组件，所述气缸组件包括气缸本体和所述主动件，所述主动件包括活塞杆和连接块，所述连接块固定在所述活塞杆上并跟随所述活塞杆运动；所述连接块与所述传动机构连接；所述第一极限位置为所述活塞杆收缩的极限位置，所述第二极限位置为所述活塞杆伸出的极限位置；所述气缸本体固定在所述设备主体上。

所述的铰孔设备，其进一步的特点在于，所述从动件主体为摆臂件且具有第一端和第二端，所述从动件主体的所述第一端与所述传动机构连接，所述从动件主体的所述第二端安装有所述找孔件；所述主动件能够经由所述传动机构驱动所述从动件主体转动，从而驱动所述找孔件转动；所述找孔件逆时针转动的极限位置为所述第三极限位置，所述找孔件顺时针转动的极限位置为所述第四极限位置；所述第三极限位置为所述找孔件与所述预钻孔接触以实现孔位找正的位置。

所述的铰孔设备，其进一步的特点在于，所述传动机构为一齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括芯轴、齿轮和齿条，所述齿条与所述连接块连接并能跟随所述连接块运动，所述齿轮与所述齿条啮合；所述芯轴具有两端和位于所述两端之间的中部，所述芯轴垂直贯穿所述齿轮的中部，所述芯轴的中部与所述齿轮的中部固定连接，所述齿轮能够驱动所述芯轴转动；所述芯轴的一端与所述从动件主体的所述第一端连接，所述芯轴的轴线垂直于所述从动件主体，所述芯轴能够驱动所述从动件主体围绕所述芯轴转动，从而驱动所述找孔件围绕所述芯轴转动。所述铰孔设备还包括齿轮箱，所述齿轮箱两侧对称设置有轴承，所述齿轮箱固定在所述设备主体上，所述芯轴的所述两端通过所述轴承固定安装在所述齿轮箱上，所述齿轮设置在所述齿轮箱中。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供的自动找正孔位机构，自动找正孔位机构能够将主动件在第一运动路径上的往复运动转化为找孔件在第二运动路径上的往复运动，并且在第二运动路径上的极限位置，找孔件与预钻孔配合接触，从而简单方便地重复实现孔位找正的过程，避免出现偏钻现象。本实用新型提供的铰孔设备安装有自动找正孔位机构，能够将自动找正孔位机构的主动件的往复运动转化为找孔件的往复运动，从而简单方便地重复实现孔位找正的过程，避免出现偏钻现象。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为待铰设备(副车架)的俯视图；

图2为本实用新型的找孔件位于一个极限位置时的侧视图；

图3为本实用新型的找孔件位于另一个极限位置时的侧视图；

图4为图3中A处的局部放大图；

图5为本实用新型的自动找正孔位机构的俯视图；

图6为本实用新型的铰孔设备的工作示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，图1至图5均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。

图1示出了一种常见的待铰设备1，即副车架，待铰设备1上开设有预钻孔101，对于副车架，该预钻孔101可以是稳定杆安装孔。在对预钻孔101进行铰孔之前需要将预钻孔101移动到指定位置以将预钻孔101和铰刀对准。如果预钻孔101和铰刀之间存在位置偏差，则会造成偏钻现象。

图2至图6示出了本实用新型一个实施例中的自动找正孔位机构，自动找正孔位机构的原理是：自动找正孔位机构具有一个可以在同一条路径上进行往复运动的找孔件301b，找孔件301b的一端具有锥面，锥面用于与预钻孔101配合接触。配合接触是指锥面的中心轴线与预钻孔101的中心轴线位于同一条直线上，并且锥面的顶部伸入预钻孔101中，锥面顶住预钻孔101的边缘，锥面的底部位于预钻孔101外，锥面与预钻孔101的边缘无缝贴合。因此，当锥面与预钻孔101之间的配合接触实现后，预钻孔101相对于与锥面，也就是找孔件301b的位置就确定了。

参考图6，锥面与预钻孔101之间的配合接触实现的位置为找孔件301b往复运动的一个极限位置，这是因为找孔件301b在往复运动中可以多次准确地、稳定地回到同一个极限位置，因此，该极限位置可以用来作为孔位找正时的校准位置，即当锥面在该极限位置与多个预钻孔101之间均能实现配合接触时，则说明多个预钻孔101均处于相同的位置，这一相同的位置可被设置为预钻孔101与铰刀对准的位置。举例来说，铰刀可以设置为与位于该极限位置的找孔件301b的锥面共轴，这样，当孔位找正后，锥面的中心轴线与预钻孔101的中心轴线位于同一条直线上时，铰刀也与预钻孔101实现共轴。之后，铰刀下降进行准确地铰孔作业。当然，铰刀也可以有其他的运动路径，只要保证其能够运动至与找孔件301b的锥面共轴即可。

找孔件301b在孔位还没有找正时，会导致找孔件301b在往复运动的一个极限位置上无法与预钻孔101配合接触，以图6所示的实施例为例，在孔位没有找正的情况下，找孔件301b无法很好地伸入到预钻孔101中，即预钻孔101无法被找孔件301b的锥面完全盖住，找孔件301b的锥面与预钻孔101的边缘之间存在缝隙。在孔位偏离更严重的情况下，找孔件301b将无法伸入预钻孔101内。

因此，在孔位找正时，碰到找孔件301b在往复运动的一个极限位置上无法与预钻孔101配合接触的情况，需要移动待铰设备1，以使得预钻孔101可以与找孔件301b配合接触。由于找孔件301b在同一条路径上的往复运动的极限位置是固定的，所以当预钻孔101与找孔件301b的配合接触实现时，则说明预钻孔101已经移动到了与找孔件301b的锥面共轴的位置。这一位置可通过改变找孔件301b的运动路径的极限位置来设置。

具体的，将上述自动找正孔位机构的原理变为现实的自动找正孔位机构的具体结构之一如图2至图6所示。自动找正孔位机构包括主动机构20、传动机构40和从动件301，主动机构20与从动件301之间通过传动机构40连接；其中，主动机构20为一气缸组件，传动机构40为齿轮传动机构，从动件301为摆臂转动结构。

气缸组件包括气缸本体202和主动件201，主动件201包括活塞杆201a和连接块201b，连接块201b固定在活塞杆201a上并跟随活塞杆201a运动；主动件201具有第一运动路径，第一运动路径为上下方向的往复运动。主动件201在第一运动路径上具有第一极限位置和第二极限位置，主动件201能够从第一极限位置运动至第二极限位置，还能够从第二极限位置返回第一极限位置；在图2至图6中，第一极限位置为活塞杆201a收缩的极限位置，第二极限位置为活塞杆201a伸出的极限位置。图2中主动件201处于第二极限位置，图3中主动件201处于第一极限位置。

从动件301包括从动件主体301a和找孔件301b，从动件主体301a为摆臂件且具有第一端和第二端，从动件主体301a的第一端与齿轮传动机构连接，从动件主体301a的第二端安装有找孔件301b，找孔件301b与从动件主体301a刚性连接；主动件201能够经由齿轮传动机构驱动从动件主体301a转动，从而驱动找孔件301b转动；找孔件301b跟随从动件主体301a运动并且具有第二运动路径；找孔件301b在第二运动路径上具有第三极限位置和第四极限位置，找孔件301b能够从第三极限位置运动至第四极限位置，还能够从第四极限位置返回第三极限位置；找孔件301b逆时针转动的极限位置为第三极限位置，找孔件301b顺时针转动的极限位置为第四极限位置；第三极限位置为找孔件301b与预钻孔101接触以实现孔位找正的位置。图2中找孔件301b处于第四极限位置，图3和图6中找孔件301b处于第三极限位置，并且在该第三极限位置，找孔件301b与预钻孔101接触以实现孔位找正的位置。同时，第三极限位置也是从动件主体301a处于水平状态的位置，第四极限位置也是从动件主体301a处于竖直状态的位置。

如图2至图6所示，主动件201在第一运动路径上的上下直线往复运动通过齿轮传动机构转化为从动件301的往复摆臂运动，其中，主动件201运动至第二极限位置(活塞杆201a伸出的极限位置)能够使得找孔件301b沿第二运动路径运动至第四极限位置(找孔件301b顺时针转动的极限位置)。主动件201沿在第一运动路径运动至第一极限位置(活塞杆201a收缩的极限位置)能够使得找孔件301b沿在第二运动路径运动至第三极限位置(找孔件301b逆时针转动的极限位置)。第三极限位置为找孔件301b与预钻孔101接触以实现孔位找正的位置。优选地，第一运动路径为直线运动路径，第二运动路径为圆周运动路径。

本领域技术人员应当知道，上述极限位置的对应关系可以改变，即主动件201运动至第二极限位置(活塞杆201a伸出的极限位置)能够使得找孔件301b运动至第三极限位置(找孔件301b顺时针转动的极限位置)。主动件201运动至第一极限位置(活塞杆201a收缩的极限位置)能够使得找孔件301b运动至第四极限位置(找孔件301b逆时针转动的极限位置)。因而，主动件201运动至第一极限位置能够使得找孔件301b运动至第三极限位置和第四极限位置中的其中一个极限位置，主动件201运动至第二极限位置能够使得找孔件运动至第三极限位置和第四极限位置中的另外一个极限位置。此外，不限于第三极限位置，第三极限位置和第四极限位置中的其中一个极限位置均可以为找孔件301b与预钻孔101接触以实现孔位找正的位置。本段中所描述的变化均为了应对自动找正孔位机构与预钻孔101之间可能存在的除图6所示的位置关系，例如，找孔件301b位于预钻孔101的下方，找孔件301b可通过自下而上的转动方式与与预钻孔101接触。

继续参考图2至图6，传动机构40为一齿轮传动机构，齿轮传动机构包括芯轴403、齿轮402和齿条401，齿条401与连接块201b连接并能跟随连接块201b运动，齿轮402与齿条401啮合；芯轴403具有两端和位于两端之间的中部，芯轴403垂直贯穿齿轮402的中部，芯轴403的中部与齿轮402的中部固定连接，齿轮402能够驱动芯轴403转动；芯轴403的一端与从动件主体301a的第一端连接，芯轴403的轴线垂直于从动件主体301a，芯轴403能够驱动从动件主体301a围绕芯轴403转动，从而驱动找孔件301b围绕芯轴403转动。

找孔件301b包括大径部301b-2和小径部301b-1，大径部301b-2为圆柱体，小径部301b-1为与大径部301b-2同轴设置的圆锥体，大径部301b-2的直径大于预钻孔101的直径；大径部301b-2和小径部301b-1的轴线方向垂直于从动件主体301a；在大径部301b-2和小径部301b-1的轴线方向上，大径部301b-2一侧固定在从动件主体301a上，另一侧与小径部301b-1连接；小径部301b-1能够在第三极限位置与预钻孔101配合接触以实现孔位找正。小径部301b-1与预钻孔101配合接触时，小径部301b-1的锥面与预钻孔101的边沿贴合，说明孔位已经找正，否则，小径部301b-1的锥面与预钻孔101的边沿会存在缝隙。

主动机构20、传动机构40和从动件301均可以具有多种形式。例如，主动机构20可以是如图2至图6所示的气缸组件，还可以是伺服马达组件。传动机构40可以是如图2至图6所示的齿轮传动机构，还可以是皮带轮传动机构、链传动机构、蜗杆传动机构等传动机构。从动件301可以是如图2至图6所示的摆臂转动结构，也可以是连杆机构等非转动机构。

在本实用新型中，找孔件301b与从动件主体301a的一端刚性连接为一体，材料为40Cr或40CrMo，经热处理，圆锥面经淬火处理，小径部301b-1的锥度为40°至60°。齿轮、齿条材料均为45钢、40Cr或40CrMo，经热处理，齿面淬火处理。芯轴、联接块材料为45钢，经调质热处理。

一种铰孔设备，包括设备主体和铰刀，铰刀用于对待铰设备1上的预钻孔101进行铰孔，铰孔设备还包括自动找正孔位机构，自动找正孔位机构安装在设备主体上，自动找正孔位机构包括主动机构20、传动机构40和从动件301。在孔位找正后，铰刀可以对预钻孔101进行铰孔。

铰孔设备还包括齿轮箱，齿轮箱两侧对称设置有轴承，齿轮箱固定在设备主体上，传动机构40的芯轴403的两端通过轴承固定安装在齿轮箱上，传动机构40的齿轮402设置在齿轮箱中。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供的自动找正孔位机构，自动找正孔位机构能够将主动件在第一运动路径上的往复运动转化为找孔件在第二运动路径上的往复运动，并且在第二运动路径上的极限位置，找孔件与预钻孔配合接触，从而简单方便地重复实现孔位找正的过程，避免出现偏钻现象。本实用新型提供的铰孔设备安装有自动找正孔位机构，能够将自动找正孔位机构的主动件的往复运动转化为找孔件的往复运动，从而简单方便地重复实现孔位找正的过程，避免出现偏钻现象。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。