用來使連杆之類斷裂的方法和設備的製作方法
2023-07-02 21:53:16
專利名稱：用來使連杆之類斷裂的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及在高生產率環境中把一個整體型坯斷裂分離成一個軸承蓋和一個連杆，並重新配合的方法及設備。
為了通過斷裂來分離連杆型坯已經用過許多方法，既有在實驗中的又有在生產環境中的。這些包括低溫冷卻或電子束曝光使斷裂區脆化，靠一個脹開心軸的楔塊作用來斷裂，以及直線相對的拉力使軸承蓋與連杆型坯分離。以下專利是先有技術的代表美國專利No.4,596,109,1986年2月11日發布；美國專利No.4,768,694,1988年9月6日發布；美國專利No.4,993,134,1991年2月19日發布。
儘管有這些以前的發展，但對於斷裂分離很活躍的某些要素繼續對成品連杆的質量有最大的影響。兩個這種要素是(1)沿連杆兩腿的裂縫面同時實現斷裂。未能同時實現斷裂容易造成曲軸孔的塑性變形並妨礙該兩個零件的重新配對；(2)保持對所分離的軸承蓋和連杆體的位置的有效控制，以便在重新配對期間保證準確的微對正。未能做到這一點可能否定斷裂分離的固有優越性。
本發明提供了實現把一個整體型坯斷裂分離成一個軸承蓋和一個連杆的設備和方法，該整體型坯由粉末金屬、鑄鐵、鍛鋼、鋁或任何適合於用作連杆的其他材料製成。本發明的方法在環境條件下進行，並且不需要對該型坯事先脆化，以往的方法要利用低溫急冷或電子束淬火事先脆化。
不過，需要一個應力提高點以便控制斷裂開始位置(即接合線的位置)。該應力提高點在以前的方法中可用以下方法提供(a)V形割口拉制或其他等效的加工手段，(b)雷射蝕刻或(c)在燒制(焙燒)和鍛造之前的「生」型坯中做出一個應力升高點。
本方法利用一個工件夾具相對於其製造基準點用定並定位該連杆型坯。該機構包括一個耦合於一個插進兩件式芯軸之間的單邊楔塊的複式滑座，該芯軸在動作時實現把型坯斷裂分離成一個軸承蓋和一個連杆。
本方法的另一方面在於，工件夾具把分離前的連杆型坯定位在製造基準點上，並在分離和重新配對全過程保持此定位的能力。通過把工件夾具構築在一個精密滑臺上來實現此目標。剛性地固定連杆體的工件夾具有的一個下部連接於滑臺並約束連杆的任何運動。定位並固定最終連杆的軸承蓋的，工件夾具的上部連接於可在該精密滑臺上滑動的一個滑動鞍座。
這一設置使在分離期間允許軸承蓋獨立於該連杆體而運動，同時繼續保持它的相對於連杆體的精密定位。本發明的這一設置還消除了在分離期間任何使軸承蓋轉動的傾向，於是促進兩個連杆腿的同時斷裂。所分離的軸承蓋對連杆體的重新配對是通過彈簧加載於工件夾具的上部使之返回其斷裂前位置而被動地完成的。在斷裂分離和重新配對該兩部分構成的連杆之後，工件夾具在仍然固定和定位重新配對的連杆的情況下可以轉位離開分離工位以便進行緊固件插入和根據需要的其他工序。
更確切地說，本發明提供了一種用以把一個造形成限定一個圓柱孔和兩個隔開的螺栓座肩的整體型坯斷裂分離成一個軸承蓋和一個連杆的設備，該設備包括一個基座構件；一個相對於所述基座構件固定的導向構件，該導向構件限定一個沿第一方向延介的第一導軌，一個安裝於所述導向構件的第一滑動構件，用以沿所述第一方向沿著所述第一導軌滑動，該第一滑動構件限定一個也沿所述第一方向延伸的第二導軌，一個安裝到所述第一滑動構件上的第二滑動構件，用以沿所述第一方向沿著所述第二導軌相對於所述第一滑動構件滑動，一個心軸，該心軸分瓣以便限定一個相對於該第一滑動構件固定的上部和一個相對於所述基座構件固定的下部，所述上部可在一個第一位置與一個第二位置之間運動，在該第一位置它離開該下部，在該第二位置它緊靠著該下部並置以便限定一個大體上圓筒形的主體，該主體帶有其大體上沿一個與所述第一方向垂直的第二方向布置的軸線，所述上部的運動與該第一滑動構件沿著該第一導軌相對於所述導向構件的運動同時，所述心軸的該上部和下部限定一個內部楔形的通孔，一個楔形構件，該楔形構件適合於當該上部處於其第二位置時進入所述楔形通孔並迫使所述心軸兩部分分開，用來使所述楔形構件運動的傳動裝置，多個由所述第二滑動構件所限定的並適合於在其圓柱孔接納該分瓣心軸時接觸一個整體型坯的諸螺栓座肩的凸塊，以及用來有選擇地把第二滑動構件推向心軸，藉此把整體型坯牢固地夾持就位的裝置，因此該楔形構件可以進入該楔形通孔，迫使該心軸兩部分分開並使該型坯斷成一個軸承蓋和一個連杆。
此外，本發明提供一個用以把一個造形成界定一個圓柱孔和兩個隔開的螺栓座肩的整體型坯斷裂分離成一個軸承蓋和一個連杆的方法，該方法包括a)把該型坯的該圓柱孔套裝於一個大體上圓柱形的心軸，該心軸包括分開的上部和下部，b)通過沿朝著該心軸的方向壓靠諸螺栓座肩把該型坯夾持就位於該心軸上，以及c)在把該型坯夾持就位的同時迫使該心軸兩部分分開，藉此把該型坯斷裂成一個軸承蓋和一個連杆。
本發明的一個實施例在附圖中圖示出，在這些附圖中相同的標號在幾個視圖中都表示相同的零件，而且在這些附圖中
圖1是在分離工位前面沿一個垂直於傳送方向的方向觀看的立視圖；圖2是在分離工位從一個與圖1的方向成直角的方向觀看的側立視圖，並且局部剖切以表示一個沿圖3中的線2-2的截面；圖3是在圖2中的線3-3和圖1中的線3-3處截取的水平剖視圖；以及圖4是類示於圖2的視圖，表示引起該斷裂分離的該元件的一種方案。
圖1用虛線畫出一個定位並固定於一個分離工位工件夾具3中的分離前的整體型坯1A，該型坯整體地包括一個連杆1和一個軸承蓋2。應該指出，該型坯1A造形成限定一個圓柱孔6和兩個隔開的螺栓座肩8和9，這是典型的結構。
夾具3的一個關鍵特徵在於在斷裂前和斷裂後均實現對軸承蓋2的一種三點式楔塊鎖緊的固定。這是通過採用一個小型滑臺組件4而實現的，通過對比圖2和圖3能完全理解該滑臺組件。
一個滑臺單元21安裝成沿箭頭21A的方向水平運動。固定連接於該滑臺單元的一個基座構件30，該基座構件與一個分瓣心軸的下部19(該心軸的其餘部分將在後文述及)及一個導向構件18成整體。由該導向構件18限定的是一個帶有兩個對置地延伸的矩形槽18A的第一導軌18B(見圖3)。該導軌8B沿一個垂直於箭頭21A的方向延伸。
一個第一滑動構件5安裝到該導向構件18上，用以沿垂直方向(諸圖中的箭頭5A)沿著該第一導軌18B滑動，而且它本身用來限定一個與該第一導軌的方向平行的第二導軌5B。在作為通過圖2中所示的組件的上部的水平截面的圖3中，一個在其上部為矩形截面的第二滑動構件10被封入該第一滑動構件5與一個滑動組件蓋12之間。在圖3中，該蓋12限定一個矩形槽12A並有兩個側凸塊12B用以把該蓋12牢固地定位於該第一滑動構件5上。在圖1和圖3中還可以看到，用一些螺紋緊固件13A把該蓋12固定對著第一滑動構件5。
如圖2中所示，該第一滑動構件5整體地支撐著一個分瓣心軸7的一個上部7A，由此將可以明白，當該第一滑動構件5相對於該導向構件18向上運動時，該分瓣心軸7的上部7A離開下部19向上運動。還將注意到，該分瓣心軸7的軸線沿一個大體上平行於箭頭21A，於是大體上垂直於該第一導軌18B的方向布置。
圖2中還畫出，該心軸7的上部和下部7A和19一起限定一個以虛線19A畫出的內部楔形通孔，該通孔19A用來接納一個楔形構件20，該楔形構件當被朝圖2中的左方驅動時，迫使該心軸兩部分7A和19分開。應該指出，該通孔19A有一個大體上水平的下部19B和一個傾斜的上部19C，而該楔形構件20的左端具有相應的形狀。這一形狀的目的在於避免向下推靠該下部零件19的力，並加大向上推靠該上部零件7A的力。
用來使該楔形構件20運動的傳動裝置在圖2中被示意地表示成一個液壓缸或氣缸32。作為一種替代方案，該楔形構件20可以由已知結構(未示出)的從動彈簧運動來推動。
在圖4中以虛線表示的一種替代結構中，一個楔塊20A能先以一個低力值進入與楔形通孔的直接接觸，在該內部楔形通孔的接觸表面上產生預負載，這時一個單獨的高速衝頭33可以撞擊該楔塊20A，於是使型坯分離成一個蓋和一個杆。由該楔塊施加的該預負載具有繃緊所有鬆弛的效果，在限定內部楔形通孔19A的上部和下部7A和19中不留自由行程或無效運動。在圖4中，衝頭33是在一個缸33B中運動的活塞33A的端部。楔塊20A的位置由一個輔助缸23來控制，一個輔助缸23作用在一個示意地畫出的固定於該楔塊20A的法蘭24上。
下面參見圖1和圖2，第二滑動構件10下部有一個加寬部分34，該部分34支撐著凸塊36和38，這些凸塊36，38適合於在一個型坯1A中的圓柱孔6接納分瓣心軸7時接觸螺栓座肩8和9。
可設置利用一個凸輪構件11，以便有選擇地把第二滑動構件10推向心軸7的裝置，藉此把整體型坯1A牢固地夾持就位。在圖1中，部分7A、36和38上的短陰影線表示對該型坯1A的三點「捕獲」。
現在將明白，當楔形構件20進入楔形通孔19A時，它迫使心軸部分7A向上離開部分19，藉此把型坯1A斷裂成一個軸承蓋和一個連杆。
下面將更詳細地描述凸輪構件11。蓋12在槽12A的兩側限定一個水平的矩形通道11A。該凸輪構件11為一個適合於被一個沿著箭頭13施加的力運動的Z字形凸輪。第二滑動構件10的上部被加工成限定一個傾斜通道40，用以接納具有與該通道40同樣斜度的該凸輪的中間部分42。將能明白，隨著該凸輪構件11向左運動(在圖1中觀看)，該第二滑動構件10將向下運動。
在圖1中示意地示出定位和固定用定位器14～17。定位器14和15是固定的或靜止的夾塊，而定位器16和17是動夾塊，這些動夾塊向左施加一個恆定的力作用在型坯上，使之牢固地靠緊定位器14和15。
更確切地說，定位器14～17包括一個適合於接觸型坯1A的打算變成該軸承蓋的那部分的一側的第一靜定位器14，和一個適合於接觸型坯1A的打算變成該連杆的那部分的一側的第二靜定位器15。在圖1中的右邊，該動定位器16適合於接觸該型坯1A的打算變成該軸承蓋的那部分的另一側，而該第二動定位器17適合於接觸該型坯1A的打算變成該連杆的那部分的另一側。動定位器16和17可以通過使用諸如彈簧之類的彈性裝置來向左推。定位器14和16裝在該第一滑動構件5上，而定位器15和17裝在該基座構件30上。於是將看到，即使零件託架用來把該連杆從一個工位傳送到另一個工位，定位器也在整個該斷裂和分離循環中保持與型坯(連杆部件)接合。
所圖示的該設備的利用可以定義成用以把一個造形成限定一個圓柱孔和兩個隔開的螺栓座肩的整體型坯斷裂分離成一個軸承蓋和一個連杆的一個方法。該方法包括首先把型坯1A的圓柱孔套裝於一個大體上圓柱形的心軸7上，該心軸包括分開的上部和下部分別7A和19，然後通過使凸塊36和38沿朝著該心軸的方向分別向下壓靠螺栓座肩8和9把該型坯1A夾持就位於該心軸7上，然後(在把該型坯1A夾持就位的同時)迫使部分7A和19分開，藉此把該型坯1A斷裂成一個軸承蓋2和一個連杆1。在由該楔形構件20進入該心軸兩半7A和19之間的高速度引起的斷裂期間，以下零件垂直向上運動第一滑動構件5連同與它成整體的該分瓣心軸7的部分7A；蓋12，第二滑動構件10，凸輪構件42，定位器14和16，以及該軸承蓋2(該軸承蓋2已經從該連杆1分開)。以下零件保持不動脹開的心軸7的下部19，導向構件18，基座構件30及滑臺單元21。
在斷裂分離完成時，該楔形構件20立即從該心軸兩半7A和19之間退出，允許該第一滑動構件5返回其分離前的位置。使該第一滑動構件5向下返回的動作可以利用任何直線力裝置(彈簧、工作缸等)或重力。
現在將明白，上述該設備和方法允許軸承蓋2與連杆體1斷裂分離，同時在整個分離和重新配對的過程中始終保持軸承蓋2相對於連杆體1的位置唯一性。
關於圖2中看到的滑臺單元21，其功用為1)支撐在它被定位和固定於該零件夾具中時分離並重新配對該由兩部分組成的連杆所需的該設備，以及2)進行分離和重新配對，然後從該由兩部分組成的連杆中退出，留下它像分離之前那樣定位和固定。
雖然已經在該連杆型壞1A處於一種垂直姿勢的情況下描述並圖示了本發明，但是該特定的零件姿勢並不是對本發明的限制。上述的方法能在該連杆處於任何想要的姿勢的情況下進行。當然，各種滑塊、操縱器、壓頭、定位器和運動方向如上所述將以類似的方式改變其姿勢，以便保持相對運動和方向一致。
本方法的詳細描述如下首先，定位器14～17動作以夾持該型坯。
其次，在該第二滑動構件10向上退出致使凸塊36和38不幹涉的情況下，靠一個直線運動使型坯孔6接合分瓣心軸7和衝頭滑塊組件，這時分瓣心軸的兩部分7A和19彼此並置。
接著，實現對連杆軸承蓋的三點固定，這是在分瓣心軸7的蓋半7A與接觸諸螺栓座肩的凸塊36和38之間進行的。
然後，致動楔形構件20或楔塊20A使心軸7分開，此後楔形構件20或楔塊20A退出。
然後，由凸塊36和38構成的支承蓋的固定被解除。
然後，通過移動滑塊單元21(圖2中所示)使分瓣心軸和衝頭滑塊組件脫離該連杆。
最後，定位器14～17在取出該兩件式型坯處脫開，該兩件式型坯已經用兩個螺栓組裝起來。
雖然已經在附圖中圖示並在上面描述了本發明的一個實施例，但是很明顯對於本領域的技術人員來說可以在其中進行變動和修改而不脫離在所附權利要求書中提出的一發明的實質。
權利要求
1.一種用以把一個造形成限定一個圓柱孔和兩個隔開的螺栓座肩的整體型坯斷裂分離成一個軸承蓋和一個連杆的設備，該設備包括一個基座構件，一個相對於所述基座構件固定的導向構件，該導向構件限定一個沿第一方向延伸的第一導軌，一個安裝於所述導向構件的第一滑動構件，用以沿所述第一方向沿著所述第一導軌滑動，該第一滑動構件限定一個也沿所述第一方向延伸的第二導軌，一個安裝到所述第一滑動構件上的第二滑動構件，用以沿所述第一方向沿著所述第二導軌相對於所述第一滑動構件滑動，一個心軸，該心軸分瓣以便限定一個相對於所述的第一滑動構件固定的上部和一個相對於所述基座構件固定的下部，所述上部可在一個第一位置與一個第二位置之間運動，在該第一位置它離開所述的下部，在該第二位置它緊靠著所述的下部並置以便限定一個大體上圓筒形的主體，該主體帶有其大體上沿一個與所述第一方向垂直的第二方向布置的軸線，所述上部的運動與所述的第一滑動構件沿著所述的第一導軌相對於所述導向構件的運動同時，所述心軸的所述的上部和下部限定一個內部楔形的通孔，一個楔形構件，該楔形構件適合於當所述的上部處於其第二位置時進入所述楔形通孔並迫使所述心軸兩部分分開，用來使所述楔形構件運動的傳動裝置，多個由所述第二滑動構件所限定的並適合於在其圓柱孔接納所述的分瓣心軸時接觸一個整體型坯的螺栓座肩的凸塊，以及用來有選擇地把所述的第二滑動構件推向所述的心軸，藉此把整體形坯牢固地夾持就位的裝置，因此，所述的楔形構件可以進入所述的楔形通孔，迫使所述的心軸兩部分分開並使所述的型坯斷裂成一個軸承蓋和一個連杆。
2.如權利要求1中所述的設備，其特徵在於，所述的基座構件被安裝成大體上沿所述第二方向運動。
3.如權利要求1中所述的設備，其特徵在於，所述用來有選擇地推靠的裝置是一個凸輪裝置，所述的設備還包括用來操作所述的凸輪裝置的其他裝置。
4.如權利要求1中所述的設備，其特徵在於所述的設備還包括一個安裝在所述第一滑動構件上並適合於接觸所述型坯的打算變成軸承蓋的那部分的一側的第一靜定位裝置，一個安裝在所述第一滑動構件上並適合於接觸所述型坯的打算變成該連杆的那部分的一側的第二靜定位裝置，一個安裝在所述第一滑動構件上並適合於接觸所述型坯的打算變成該軸承座的那部分的另一側的第一動定位裝置。一個安裝在所述第一滑動構件上並適合於接觸所述型坯的打算變成該連杆的那部分的另一側的第二動定位裝置，以及用來把所述的動定位裝置推向各自的靜定位裝置的彈性裝置。
5.一個用以把一個造形成限定一個圓柱孔和兩個隔開的螺栓座肩的整體型坯斷裂分離成一個軸承蓋和一個連杆的方法，所述的方法包括a)把所述的型坯的圓柱孔套裝於一個大體上圓柱形的心軸上，所述的心軸包括分開的上部和下部，b)通過沿朝著所述的心軸的方向壓靠諸螺栓座肩把所述的型坯夾持就位於該心軸上，以及c)在把所述的型坯夾持就位的同時迫使所述的心軸兩部分分開，藉此把所述的型坯斷裂成一個軸承蓋和一個連杆。
6.如權利要求5中所述的方法，其特徵在於，所述的心軸的上部和下部限定一個內部楔形通道，而且其中所述的步驟c)通過迫使一楔形構件進入所述通孔來實現。
7.如權利要求5中所述的方法，其特徵在於，所述的心軸的所述上部相對於一個第一滑動構件固定，所述的第一滑動構件在一個相對於所述的心軸的該下部固定的導軌中導向，以致當所述的兩部分被迫分開時所述的第一滑塊沿著所述導軌運動。
8.如權利要求5中所述的方法，其特徵在於，所述的步驟b)還包括利用在所述的型坯的打算變成該軸承蓋的那部分的兩側的一個靜定位器與一個動定位器之間的一種夾緊作用，及在所述的型坯的打算變成該連杆的那部分的兩側的另一個靜定位器與另一個動定位器之間的一種夾緊作用。
9.如權利要求7中所述的工序，其特徵在於，所述的步驟b)通過把一個第二滑動構件上的隔開的凸塊壓靠到諸螺栓座肩上來進行，所述的第二滑動構件可在設置於所述的第一滑動構件的大體上平行於所述第一導軌的另一個導軌中運動，所述推靠由一個凸輪裝置來實現。
10.如權利要求6中所術的方法，其特徵在於所述的心軸的所述上部相對於一個第一滑動構件固定，所述的第一滑動構件在一個相對於所述的心軸的下部固定的導軸中導向，以致當所述的兩部分被迫分開時所述的第一滑動構件沿著所述導軌運動。
11.如權利要求10中所述的方法，其特徵在於，所述的步驟b)還包括利用在所述的型坯的打算變成軸承蓋的那部分的兩側的一個靜定位器與一個動定位器之間的一種夾緊作用，及在所述的型坯的打算變成連杆的那部分的兩側的另一個靜定位器與另一個動定位器之間的一種夾緊作用。
12.如權利要求11中所述的方法，其特徵在於，所述的步驟b)通過把一個第二滑動構件上的隔開的凸塊壓靠到螺栓座肩上來進行，所述的第二滑動構件可在設置於所述的第一滑動構件的大體上平行於所述第一導軌的另一個導軌中運動，所述推靠由一個凸塊裝置來實現。
全文摘要
用以把一個界定一個圓柱孔和兩個隔開的螺栓座肩的整體型坯斷裂成一個軸承蓋和一個連杆的方法及設備。一個導向構件限定一個第一導軌，第一滑動構件沿著該導軌運動，第一滑動構件本身又限定一個與該第一導軌平行的第二導軌，第二滑動構件沿著該第二導軌運動。一個分瓣心軸帶有一個固定於第一滑動構件的上部和一個固定於導向構件的下部。分瓣心軸的兩半限定一個內部楔形通孔，用以接納一個能迫使心軸兩半分開的楔塊。當型坯的圓柱孔接納分瓣心軸時，第二滑動構件上的一些凸塊接觸螺栓座肩，還設有把該第二滑動構件朝該心軸推靠的裝置。當楔形構件進入楔形通孔，迫使心軸的兩部分分開並斷裂型坯時，軸承蓋與凸塊和分瓣心軸的上部的接觸把軸承蓋牢固地夾持就位。由靜定位器和動定位器提供進一步定位，定位器對軸承蓋和連杆有側向夾緊作用。
文檔編號B23D31/00GK1149272SQ95193235
公開日1997年5月7日 申請日期1995年3月22日 優先權日1994年3月25日
發明者喬爾·W·瓊斯, 戴維·R·普林斯 申請人:三通機械有限公司