一种高精度卧式转子塞轴机构的制作方法

本发明属于电机零部件加工技术领域，尤其涉及一种高精度卧式转子塞轴机构。

背景技术：

在电机转子铁芯生产、加工过程中，向转子铁芯内装入转子转轴是必不可少的工序。传统的加工方法一般是采用上下驱动的方式来进行压装，如公开号为cn206542307u的中国实用新型专利，其公开了一种转子铁芯转轴安装机构，先将转子铁芯放置于工作台上，然后将转轴嵌入到转子铁芯上，最后由上方的气缸驱动与其相连的升降杆下移，并挤压转轴，从而将转轴压装到转子铁芯上，该装置虽然能够达到装配的目的，但是因竖直方向上难以调节转子与转轴的中心线，而导致装配精度不高，容易造成转子、转轴的损伤。

对此，发明人经过多年研究后，提出一种通过水平驱动的方式来进行压装，从而能够很好的控制待压装的转子与转轴的中心，使二者上的轴心线能够重合，从而提高装配精度。虽然现有的技术方案存在上述压装方式，如授权公告号为cn105099097b的中国发明专利，其公开了一种铸铝转子与转子轴低压低温过盈装配机及其装配方法，先将待装配的转子进行加热，然后通过水平设置的两个驱动装置来分别同时推动转子以及转轴同向而行，进而进行压装，该装配方法虽然能够提高转子的装配精度，但是其本质上是解决装配效率的问题，而且无法随时进行不同型号的转子的装配。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种高精度卧式转子塞轴机构。

本发明的目的是这样实现的：一种高精度卧式转子塞轴机构，其中，包括工作台以及设置于工作台上的

第一动力装置，所述第一动力装置沿水平方向将待装配的转子送入以及送出高频加热装置；

第二动力装置，所述第二动力装置沿水平方向驱动待装配的转轴向高频加热装置出料口移动，所述第一动力装置以及所述第二动力装置分别驱动加热后的转子以及转轴同向而行并进行压装；

高频加热装置，所述高频加热装置设置于所述工作台上且位于所述第一动力装置与所述第二动力装置之间，所述高频加热装置包括可调节底座以及设置于可调节底座上的用于支撑待装配的转子的第一导向架和对待装配的转子进行高频加热的高频加热箱；

第二导向架，所述第二导向架设置于所述工作台上以用于支撑待装配的转轴；

所述高频加热箱的箱体为中空状，其内部空腔为加热腔，其两端口分别为进料口以及出料口，所述第一导向架一端紧靠于所述第一动力装置且另一端从所述高频加热箱的进料口进入并穿过其出料口延伸至所述第二导向架，所述第二导向架另一端紧靠于所述第二动力装置设置，所述可调节底座可沿竖直方向上下移动以调节所述第一导向架与所述第二导向架之间的高度差。

通过采用上述技术方案，装配时，先通过第一动力装置将第一导向架上的待装配的转子送入到高频加热箱中，于此同时，第二动力装置推动第二导向架上的待装配的转轴向高频加热箱的出料口靠近，待转子加热后，第一动力装置会将转子推出高频加热箱，并且向转轴靠近，在转子与转轴逐渐靠近的过程中，若检测到转子与转轴上的轴心线不在同一直线上，此时可通过可调节底座来对转子进行高度调节，待达到一致后，第一动力装置推动转子并将转子压装到转轴上，该压装方式有效的提高了转子的装配精度。

本发明进一步设置为：所述第一动力装置包括水平方向设置的第一液压缸，所述第一液压缸的活塞杆上设置有用于推动所述第一导向架上的待装配的转子定向移动的第一压装工装；所述第一压装工装呈圆柱状，且包括连接部ⅰ以及导向部ⅰ，所述导向部ⅰ的端部有沿其长度方向开设的盲孔，压装时转轴的端部穿过转子后嵌入到所述盲孔内并抵触于所述盲孔的底部；

所述第二动力装置包括水平方向设置的第二液压缸，所述第二液压缸活塞杆端上设置有用于推动所述第二导向架上的待装配的转轴定向移动的第二压装工装；所述第二压装工装呈圆柱状，且包括连接部ⅱ、导向部ⅱ以及压装部，所述连接部ⅱ设置于所述第二液压缸的活塞杆上，所述导向部ⅱ的外壁紧贴于所述第二导向架的上端面，所述压装部的外径小于所述导向部ⅱ的外径且与待装配的转轴的头部外径一致。

通过采用上述技术方案，以第一液压缸作为第一动力装置的动力系统，在第一液压缸的活塞杆上连接第一压装工装，进而通过第一压装工装来推动转子移动；以第二液压缸作为第二动力装置的动力系统，在第二液压缸的活塞杆上连接第二压装工装，进而通过第二压装工装来推动转轴移动；其中，导向部ⅰ的侧端用于抵触转子，其上的盲孔用于供转轴嵌入，导向部ⅱ起到支撑，连接部ⅱ的侧端用于抵触转轴，压装时转轴嵌入到转子上，随后穿过转子并进入到盲孔内，最后抵紧在盲孔的底部，从而完成压装，通过盲孔的深度，从而可精准的对转轴的压装深度进行限定，进而提高装配精度。

本发明进一步设置为：所述连接部ⅰ包括限位端以及调节端，所述限位端呈正多边形的柱状结构，所述限位端设置于所述第一液压缸活塞杆上的安装座上，所述调节端包括具有外螺纹的调节杆以及连接于调节杆上的调节螺母，所述导向部ⅰ另一端开设有连通所述盲孔的螺纹孔，所述调节杆螺纹连接于所述导向部ⅰ的螺纹孔内并通过所述调节螺母定位，通过转动所述调节杆以调节所述导向部ⅰ上的盲孔的实际深度。

通过采用上述技术方案，对于不同型号且相差较大的转子，其转轴压装深度也不相同，对此本发明将第一压装工装设置成两个可拆卸的部分，先松动调节螺母，然后转动调节杆，从而调节盲孔的实际深度，待调节好后，再通过调节螺栓进行固定，即可控制转轴的压装深度。

本发明进一步设置为：所述第一导向架包括两个水平设置的耐高温导杆以及用于固定两导杆两端的安装座，两所述安装座均固定于所述支撑板上且分别位于所述加热箱的进料口一侧以及出料口一侧；所述第二导向架位于所述工作台上，所述第二导向架的上端有沿其长度方向开设的且与待装配的转轴的外壁相适配的导向槽。

通过采用上述技术方案，通过两个导杆来用于支撑转子，非常方便，而且实用性强，在一定程度上减少了整个设备的成本；在第二导向架上端开设导向槽，以对转轴进行纵向限位，使其能够准确无误的对准转子。

本发明进一步设置为：所述可调节底座包括底板、竖直设置于底板上的四根导柱以及沿竖直方向滑动设置于四根导柱上的支撑板，所述底板固定于所述工作台上，所述第一导向架以及所述高频加热箱均固定于所述支撑板上，所述可调节底座还包括用于驱动所述支撑板上下移动的第三液压缸以及用于控制第三液压缸行程的控制器，所述控制器包括用于测量加热后的转子、转轴的外径的距离传感器以及用于控制所述第三液压缸工作状态的plc中控单元。

通过采用上述技术方案，本发明的装配原理是采用热胀冷缩的原理，由于不同材料(厚度、大小)的转子热胀后的膨胀变化量不同，对此在转子加热后，需要测量转子的实际轴心线的位置，以使转轴上的轴心线与其重叠，进而达到高精度的装配；对此本发明通过控制器来实时控制第三液压缸的行程，从而达到调节加热后的转子的目的，转子加热并送出高频加热箱后以及转轴移动至第二导向架的端部后，距离传感器会检测加热后的转子的顶部以及底部距支撑板的距离l1和l2，检测转轴的顶部以及底部距支撑板的距离l3和l4，并且将信号发送给plc中控单元，plc中控单元会对δl＝l2+(l1-l2)/2以及δl′＝l4+(l3-l4)/2进行比较，若δl＞δl′，则表明加热后的转子的轴心线高于转轴的轴心线，则需要驱动第三液压缸下移；若δl＜δl′，则表明加热后的转子的轴心线低于转轴的轴心线，则需要驱动第三液压缸上移；直至δl＝δl′，通过该控制器控制气杆的运动状态，以进一步提高转子的装配精度。

上述高精度卧式转子塞轴机构的操作方法，其中，操作步骤如下，

1)调整定位：对于不同型号的转子其大小也不相同，对此需要先在第一液压缸上以及第二液压缸上更换与待装配的转子以及转轴相匹配的第一压装工装和第二压装工装，并且调整第一压装工装上的调节杆，使导向部ⅰ上的盲孔的实际深度达到要求；

2)高频加热：驱动第一液压缸工作，第一液压缸活塞杆上的第一压装工装推动待装配的转子移动至高频加热箱中，对待装配的转子进行高频加热，随后推出高频加热箱，于此同时第二液压缸工作，第二液压缸活塞杆上的第二压装工装推动待装配的转轴移动至第二导向架的端部；其中，第二液压缸先一步推动待装配的转轴到达第二导向架端部，紧接着第一液压缸才将已加热好的待装配的转子推出高频加热箱，并向转轴推动；

3)精准压装：第一液压缸推动已加热好的转子向转轴移动，随之进行压装；其中，转子经过转轴的端部后会继续前移，使转轴穿过转子，直至转轴的端部嵌入到导向部ⅰ的盲孔内并抵紧于调节杆上，即完成转子与转轴的压装；

4)检测：采用扭矩测量机对压装后的转子进行静态以及动态扭矩检测，将符合要求的已装配转子转入下道工序。

进一步的，所述步骤3)在压装前还需要通过控制器来控制第三液压缸运动的行程以控制推动支撑板上下移动的距离，进而调整加热后的转子与转轴的中心高度，至使二者的轴心线重叠。

本发明的有益效果是：1、本发明的装配原理是采用热胀冷缩的原理，由于不同材料(厚度、大小)的转子热胀后的膨胀变化量不同，对此在转子加热后，需要测量转子的实际轴心线的位置，以使转轴上的轴心线与其重叠，进而达到高精度的装配；对此本发明通过控制器来实时控制第三液压缸的行程，从而达到调节加热后的转子的目的，以进一步提高转子的装配精度；2、对于不同型号且相差较大的转子，其转轴压装深度也不相同，对此本发明将第一压装工装设置成两个可拆卸的部分，先松动调节螺母，然后转动调节杆，从而调节盲孔的实际深度，待调节好后，再通过调节螺栓进行固定，即可控制转轴的压装深度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明第一压装工装的结构示意图；

图3是本发明第二压装工装的结构示意图；

图中附图标记为：1、工作台；2、第一动力装置；21、第一液压缸；22、第一压装工装；221、连接部ⅰ；2211、限位端；2212、调节杆；2213、调节螺母；222、导向部ⅰ；2221、盲孔；3、第二动力装置；31、第二液压缸；32、第二压装工装；321、连接部ⅱ；322、导向部ⅱ；323、压装部；4、高频加热装置；41、可调节底座；411、底板；412、导柱；413、支撑板；414、第三液压缸；42、第一导向架；421、导杆；422、安装座；43、高频加热箱；5、第二导向架；51、导向槽。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：

一种高精度卧式转子塞轴机构，如图1、图2以及图3所示，其中，包括工作台1以及设置于工作台1上的

第一动力装置2，第一动力装置2沿水平方向将待装配的转子送入以及送出高频加热装置4；

第二动力装置3，第二动力装置3沿水平方向驱动待装配的转轴向高频加热装置4出料口移动，第一动力装置2以及第二动力装置3分别驱动加热后的转子以及转轴同向而行并进行压装；

高频加热装置4，高频加热装置4设置于工作台1上且位于第一动力装置2与第二动力装置3之间，高频加热装置4包括可调节底座41以及设置于可调节底座41上的用于支撑待装配的转子的第一导向架42和对待装配的转子进行高频加热的高频加热箱43；

第二导向架5，第二导向架5设置于工作台1上以用于支撑待装配的转轴；

高频加热箱43的箱体为中空状，其内部空腔为加热腔，其两端口分别为进料口以及出料口，第一导向架42一端紧靠于第一动力装置2且另一端从高频加热箱43的进料口进入并穿过其出料口延伸至第二导向架5，第二导向架5另一端紧靠于第二动力装置3设置，可调节底座41可沿竖直方向上下移动以调节第一导向架42与第二导向架5之间的高度差。

装配时，先通过第一动力装置2将第一导向架42上的待装配的转子送入到高频加热箱43中，于此同时，第二动力装置3推动第二导向架5上的待装配的转轴向高频加热箱43的出料口靠近，待转子加热后，第一动力装置2会将转子推出高频加热箱43，并且向转轴靠近，在转子与转轴逐渐靠近的过程中，若检测到转子与转轴上的轴心线不在同一直线上，此时可通过可调节底座41来对转子进行高度调节，待达到一致后，第一动力装置2推动转子并将转子压装到转轴上，该压装方式有效的提高了转子的装配精度。

第一动力装置2包括水平方向设置的第一液压缸21，第一液压缸21的活塞杆上设置有用于推动第一导向架42上的待装配的转子定向移动的第一压装工装22；第一压装工装22呈圆柱状，且包括连接部ⅰ221以及导向部ⅰ222，导向部ⅰ222的端部有沿其长度方向开设的盲孔2221，压装时转轴的端部穿过转子后嵌入到盲孔2221内并抵触于盲孔2221的底部；

第二动力装置3包括水平方向设置的第二液压缸31，第二液压缸31活塞杆端上设置有用于推动第二导向架5上的待装配的转轴定向移动的第二压装工装32；第二压装工装32呈圆柱状，且包括连接部ⅱ321、导向部ⅱ322以及压装部323，连接部ⅱ321设置于第二液压缸31的活塞杆上，导向部ⅱ322的外壁紧贴于第二导向架5的上端面，压装部323的外径小于导向部ⅱ322的外径且与待装配的转轴的头部外径一致。

以第一液压缸21作为第一动力装置2的动力系统，在第一液压缸21的活塞杆上连接第一压装工装22，进而通过第一压装工装22来推动转子移动；以第二液压缸31作为第二动力装置3的动力系统，在第二液压缸31的活塞杆上连接第二压装工装32，进而通过第二压装工装32来推动转轴移动；其中，导向部ⅰ222的侧端用于抵触转子，其上的盲孔2221用于供转轴嵌入，导向部ⅱ322起到支撑，连接部ⅱ321的侧端用于抵触转轴，压装时转轴嵌入到转子上，随后穿过转子并进入到盲孔2221内，最后抵紧在盲孔2221的底部，从而完成压装，通过盲孔2221的深度，从而可精准的对转轴的压装深度进行限定，进而提高装配精度。

连接部ⅰ221包括限位端2211以及调节端，限位端2211呈正多边形的柱状结构，限位端2211设置于第一液压缸21活塞杆上的安装座422上，调节端包括具有外螺纹的调节杆2212以及连接于调节杆2212上的调节螺母2213，导向部ⅰ222另一端开设有连通盲孔2221的螺纹孔，调节杆2212螺纹连接于导向部ⅰ222的螺纹孔内并通过调节螺母2213定位，通过转动调节杆2212以调节导向部ⅰ222上的盲孔2221的实际深度。

对于不同型号且相差较大的转子，其转轴压装深度也不相同，对此本发明将第一压装工装22设置成两个可拆卸的部分，先松动调节螺母2213，然后转动调节杆2212，从而调节盲孔2221的实际深度，待调节好后，再通过调节螺栓进行固定，即可控制转轴的压装深度。

第一导向架42包括两个水平设置的耐高温导杆421以及用于固定两导杆421两端的安装座422，两安装座422均固定于支撑板413上且分别位于加热箱的进料口一侧以及出料口一侧；第二导向架5位于工作台1上，第二导向架5的上端有沿其长度方向开设的且与待装配的转轴的外壁相适配的导向槽51。通过两个导杆421来用于支撑转子，非常方便，而且实用性强，在一定程度上减少了整个设备的成本；在第二导向架5上端开设导向槽51，以对转轴进行纵向限位，使其能够准确无误的对准转子。

可调节底座41包括底板411、竖直设置于底板411上的四根导柱412以及沿竖直方向滑动设置于四根导柱412上的支撑板413，底板411固定于工作台1上，第一导向架42以及高频加热箱43均固定于支撑板413上，可调节底座41还包括用于驱动支撑板413上下移动的第三液压缸414以及用于控制第三液压缸414行程的控制器，控制器包括用于测量加热后的转子、转轴的外径的距离传感器以及用于控制第三液压缸414工作状态的plc中控单元。

本发明的装配原理是采用热胀冷缩的原理，由于不同材料(厚度、大小)的转子热胀后的膨胀变化量不同，对此在转子加热后，需要测量转子的实际轴心线的位置，以使转轴上的轴心线与其重叠，进而达到高精度的装配；对此本发明通过控制器来实时控制第三液压缸414的行程，从而达到调节加热后的转子的目的，转子加热并送出高频加热箱43后以及转轴移动至第二导向架5的端部后，距离传感器会检测加热后的转子的顶部以及底部距支撑板413的距离l1和l2，检测转轴的顶部以及底部距支撑板413的距离l3和l4，并且将信号发送给plc中控单元，plc中控单元会对δl＝l2+(l1-l2)/2以及δl′＝l4+(l3-l4)/2进行比较，若δl＞δl′，则表明加热后的转子的轴心线高于转轴的轴心线，则需要驱动第三液压缸414下移；若δl＜δl′，则表明加热后的转子的轴心线低于转轴的轴心线，则需要驱动第三液压缸414上移；直至δl＝δl′，通过该控制器控制气杆的运动状态，以进一步提高转子的装配精度。

上述高精度卧式转子塞轴机构的操作方法，其中，操作步骤如下，

1)调整定位：对于不同型号且大小相差较大的转子，需要先在第一液压缸21上以及第二液压缸31上更换与待装配的转子以及转轴相匹配的第一压装工装22和第二压装工装32，并且调整第一压装工装22上的调节杆2212，使导向部ⅱ322ⅰ222ⅰ上的盲孔2221的实际深度达到要求；

2)高频加热：驱动第一液压缸21工作，第一液压缸21活塞杆上的第一压装工装22推动待装配的转子移动至高频加热箱43中，对待装配的转子进行高频加热，随后推出高频加热箱43，于此同时第二液压缸31工作，第二液压缸31活塞杆上的第二压装工装32推动待装配的转轴移动至第二导向架5的端部；其中，第二液压缸31先一步推动待装配的转轴到达第二导向架5端部，紧接着第一液压缸21才将已加热好的待装配的转子推出高频加热箱43，并向转轴推动；

3)精准压装：第一液压缸21推动已加热好的转子向转轴移动，随之进行压装；此时plc中控单元驱动第三液压缸414上下移动，直至δl＝δl′，随后转子接触转轴并且使转轴穿过转子，直至转轴的端部嵌入到导向部ⅱ322ⅰ222ⅰ的盲孔2221内并抵紧于调节杆2212上，即完成转子与转轴的压装，压装完毕后第一液压缸21以及第二液压缸31复位；

4)检测：将装配后其转子取下，随后采用扭矩测量机对转子进行静态以及动态扭矩检测，将符合要求的转子转入下道工序。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，而不是全部实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，基于上述实施例而获得的其他实施例，都应当属于本发明保护的范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。