一种涡轮增压器涡轮轴的加工装置的制作方法

[0001]
本发明涉及涡轮增压器技术领域，具体是涉及一种涡轮增压器涡轮轴的加工装置。


背景技术：

[0002]
涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。
[0003]
涡轮部件是涡轮增压器的核心部件之一，其中涡轮轴看起来只是简单的一根金属管，但实际上他是一个肩负120000至160000rpm转动及超高温的精密零件。其精细的加工公差、精深的材料运用和处理正是所有涡轮厂最为核心的技术。当发动机在超高速、高转速的运行环境下时，发动机会发生超频率的振动，这就对涡轮轴提出了更严苛的加工要求。涡轮部件的加工主要包含焊接、磨削、动平衡、去毛刺、滚螺纹、清洗等。而去毛刺和清洗工序保证了涡轮部件产品的最终质量，是比较关键的一道工序。
[0004]
目前，传统的工艺是分三台设备分工序对涡轮部件进行去毛刺、滚螺纹以及清洗处理的，这样操作存在设备投资成本大、维护成本高，且需要专人分工位进行操作，人工成本高、制造效率低、零件周转繁琐等问题。
[0005]
针对以上问题，需要对这三个工艺过程进行整合，设计一套新的加工装置。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种涡轮增压器涡轮轴的加工装置，其对涡轮轴的去毛刺、滚螺纹、清洗这三个工艺过程进行整合，通过机器人自动拾取和传递，在单台设备上实现三个工序的加工和流转。
[0007]
具体技术方案如下：
[0008]
一种涡轮增压器涡轮轴的加工装置，包括加工台架，所述加工台架上设有上下料机构、去毛刺机构、滚丝机构、清洗机构、机械抓手、电控柜以及操作屏，所述电控柜控制机械抓手从上下料机构上夹取产品送至去毛刺机构、滚丝机构和清洗机构依次完成去毛刺、滚丝和清洗工艺。
[0009]
优选的，所述上下料机构包括物料托盘、固设在加工台架上的上料滑轨、中间滑轨和下料滑轨以及推动所述物料托盘滑动的推料机构。
[0010]
优选的，所述推料机构包括设置于上料滑轨中间的上料推动组件、设置于下料滑轨一侧的下料推动组件以及推动物料托盘从上料滑轨滑入下料滑轨的中间推动组件。
[0011]
优选的，所述上料滑轨上安装有上料感应传感器，所述下料滑轨上安装有下料感应传感器，所述上料滑轨上安装有下压气缸。
[0012]
优选的，所述去毛刺机构包括固定在加工台架上的电机固定支架、毛刷电机、与毛刷电机输出轴相连的钢丝刷以及用于固定产品涡轮轴的定位机构。
[0013]
优选的，所述电机固定支架上设有上下高度调节手轮、左右距离调节手轮以及锁紧手柄。
[0014]
优选的，所述定位机构包括固定在加工台架上的气缸固定支架、固定气缸、与固定气缸相连的下压压头、位于下压压头下方的产品固定底座、驱动固定底座转动的步进电机、产品感应传感器以及拉入气缸。
[0015]
优选的，所述去毛刺机构还包括吸尘机构。
[0016]
优选的，所述滚丝机构包括滚丝机、滚压头、产品放置座、产品传感器、压紧气缸、与压紧气缸相连的产品定位压头、定位压头固定手柄以及进给气缸。
[0017]
优选的，所述清洗机构包括工装支架、固设在工装支架上的升降气缸、与升降气缸相连的锁紧气缸、与锁紧气缸相连的上压头、位于上压头下方的产品底座、清洗液管路、压缩空气管路以及清洗液回收。
[0018]
上述技术方案的积极效果是：本发明对涡轮轴的去毛刺、滚螺纹、清洗这三个工艺过程进行整合，通过机器人自动拾取和传递，在单台设备上实现三个工序的加工和流转。不仅节省了人员成本，消除了不同工位间的搬运、等待等浪费，真正实现了单件流，同时机械手高精度的重复定位也消除了之前手工操作过程中可能出现的磕碰、操作手法差异等缺陷，从而提高了涡轮轴的加工质量。
附图说明
[0019]
图1为本发明的整体结构示意图；
[0020]
图2为图1的俯视图；
[0021]
图3为本发明的整体工艺流程示意图；
[0022]
图4为本发明中的上下料机构结构示意图；
[0023]
图5为图4的俯视图；
[0024]
图6为本发明中的去毛刺机构结构示意图1；
[0025]
图7为本发明中的去毛刺机构结构示意图2；
[0026]
图8为图6的俯视图；
[0027]
图9为本发明中的滚丝机构结构示意图；
[0028]
图10为图9的俯视图；
[0029]
图11为本发明中的清洗机构结构示意图；
[0030]
图12为图11的俯视图。
[0031]
附图中，1、加工台架；2、机械抓手；3、操作屏；4、上下料机构；4.1、物料托盘；4.2、上料滑轨；4.3、中间滑轨；4.4、下料滑轨；4.5.1、上料推动组件；4.5.2、下料推动组件； 4.5.3、中间推动组件；4.6、上料感应传感器；4.7、下料感应传感器；4.8、下压气缸；5、去毛刺机构；5.1、电机固定支架；5.2、毛刷电机；5.3、钢丝刷；5.4、上下高度调节手轮； 5.5、左右距离调节手轮；5.6、锁紧手柄；5.7.1、气缸固定支架；5.7.2、固定气缸；5.7.3、下压压头；5.7.4、产品固定底座；5.7.5、步进电机；5.7.6、产品感应传感器；5.7.7、拉入气缸；5.8、吸尘机构；6、滚丝机构；6.1、滚丝机；6.2、滚压头；6.3、产品放置座；6.4、产品传感器；6.5、压
紧气缸；6.6、产品定位压头；6.7、定位压头固定手柄；6.8、进给气缸；7、清洗机构；7.1、工装支架；7.2、升降气缸；7.3、锁紧气缸；7.4、上压头；7.5、产品底座；7.6、清洗液管路；7.7、压缩空气管路；7.8、清洗液回收。
具体实施方式
[0032]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]
本发明提供了一种涡轮增压器涡轮轴的加工装置，其对涡轮轴的去毛刺、滚螺纹、清洗这三个工艺过程进行整合，通过机器人自动拾取和传递，在单台设备上实现三个工序的加工和流转。不仅节省了人员成本，消除了不同工位间的搬运、等待等浪费，真正实现了单件流，同时机械手高精度的重复定位也消除了之前手工操作过程中可能出现的磕碰、操作手法差异等缺陷，从而提高了涡轮轴的加工质量。
[0034]
如图1和图2所示，示出了一种涡轮增压器涡轮轴的加工装置，包括加工台架1，加工台架1上设有上下料机构4、去毛刺机构5、滚丝机构6、清洗机构7、抓取产品移位的机械抓手2以及电控柜、操作屏3，电控柜控制机械抓手2从上下料机构4上夹取产品送至去毛刺机构5、滚丝机构6和清洗机构7依次完成去毛刺、滚丝和清洗工艺。工作时，首先将机械抓手2和设备设置成复位状态，可通过操作屏3确定是否复位，然后将产品涡轮轴正确放入上料处，上料处会对产品有一个初步的定位，在操作屏3上将设备设置成自动状态，进入自动界面长按启动循环3秒就可以开始运行，机械抓手2夹取产品后依次放入去毛刺机构5、滚丝机构6、清洗机构7中精确定位以完成去毛刺、滚螺纹、清洗这三个加工工序，最后将清洗完成的涡轮轴送至出料处，机械抓手2循环重复动作直到全部完成。
[0035]
各个机构具体的结构如下：
[0036]
如图4和图5所示，上下料机构4主要用于上料和取料，一次最多上3盘料，包括物料托盘4.1、固设在加工台架1上的上料滑轨4.2、中间滑轨4.3和下料滑轨4.4以及推动物料托盘4.1在上料滑轨4.2和下料滑轨4.4上滑动的推料机构，推料机构包括设置于上料滑轨 4.2中间的上料推动组件4.5.1、设置于下料滑轨4.4一侧的下料推动组件4.5.2以及推动物料托盘4.1从上料滑轨4.2滑入下料滑轨4.4的中间推动组件4.5.3。本发明中，物料托盘 4.1的运动轨迹如图3所示，其运动轨迹为u型，因此设置三段滑轨，分别是上料滑轨4.2、中间滑轨4.3和下料滑轨4.4，其中的上料滑轨4.2为两根滑轨，两根滑轨之间的距离刚好是物料托盘4.1的宽度，在两根上料滑轨4.2中间设置有上料推动组件4.5.1，在上料推动组件4.5.1的推动下物料托盘4.1可以架设在上料滑轨4.2上移动，当物料托盘4.1从上料滑轨4.2的一端滑到另一端后，在另一端的一侧设置有一段中间滑轨4.3，中间滑轨4.3的长度方向与上料滑轨4.2的长度方向垂直，中间滑轨4.3和上料滑轨4.2之间设有中间推动组件4.5.3，将物料托盘4.1沿垂直于上料运动轨迹的方向推动，推到一侧时，在下料推动组件4.5.2的推动下，物料托盘4.1可以下料，此时，上料滑轨4.2的其中一根滑轨兼当下料滑轨4.4，也就是说，中间滑轨4.3和下料滑轨4.4都是单根滑轨在引导物料托盘4.1的移动方向的，由于推动组件也可以兼当滑轨使用，所以减少滑轨数量可以节约成本。
[0037]
为使得上下料更准确，在上料滑轨4.2上安装有上料感应传感器4.6，用于上料时对物料托盘4.1的感应，在下料滑轨4.4上安装有下料感应传感器4.7，用于下料时对物料托盘 4.1满料情况的感应。当涡轮轴加工完成后被推动到下料推动组件4.5.2处，因此在下料推动组件4.5.2处设有合格件感应传感器，用于感应合格件托盘到位情况。还有，为了使得产品在滑轨上稳定移动，在上料滑轨4.2和中间滑轨4.3上均安装有下压气缸4.8，用于固定物料托盘4.1。
[0038]
上下料的工艺流程如下：
[0039]
步骤1：将物料托盘4.1放入上料处的上料滑轨4.2上，当上料感应传感器4.6感应到后，下压气缸4.8将物料托盘4.1压紧；
[0040]
步骤2：上料推动组件4.5.1将物料托盘4.1推入，到位；
[0041]
步骤3：等待机械抓手2抓取产品至去毛刺机构5、滚丝机构6和清洗机构7处处理，抓完后发出信号给电控柜；
[0042]
步骤4：产品经过去毛刺、滚丝和清洗后，又被机械抓手2抓取放回物料托盘4.1，经下料推动组件4.5.2将物料托盘4.1推出，取走加工完成的产品即可。
[0043]
如图6至图8所示，去毛刺机构5主要用于涡轮轴去毛刺，包括固定在加工台架1上的电机固定支架5.1、毛刷电机5.2、与毛刷电机5.2输出轴相连的钢丝刷5.3以及用于固定产品涡轮轴的定位机构。本发明中，一台电机固定支架5.1上安装有两台毛刷电机5.2，每一台毛刷电机5.2的输出轴上均连接有钢丝刷5.3，也就是说有两个钢丝刷5.3，工作时，毛刷电机5.2驱动两个钢丝刷5.3同时旋转给产品涡轮轴去毛刺，效率大大提高。
[0044]
在电机固定支架5.1上设有上下高度调节手轮5.4、左右距离调节手轮5.5以及锁紧手柄5.6，上下高度调节手轮5.4用于调节毛刷电机5.2及钢丝刷5.3与产品之间的上下整体高度，左右距离调节手轮5.5用于调节毛刷电机5.2及钢丝刷5.3与产品之间的左右整体距离。上下高度和左右距离调整好后，通过锁紧手柄5.6锁定毛刷电机5.2。
[0045]
定位机构包括固定在加工台架1上的气缸固定支架5.7.1、固定气缸5.7.2、与固定气缸 5.7.2相连的下压压头5.7.3、位于下压压头5.7.3下方的产品固定底座5.7.4、驱动固定底座转动的步进电机5.7.5、产品感应传感器5.7.6以及拉入气缸5.7.7。工作时，将产品放入固定底座中，产品感应传感器5.7.6可以检测到产品是否放入固定底座，启动步进电机5.7.5 转动，可以带动产品在固定底座上转动，转动一定角度后通过固定气缸5.7.2下的下压压头 5.7.3压住产品，拉入气缸5.7.7是用于移动整个产品放置机构并将产品拉入两钢丝刷5.3 中进行去毛刺的。
[0046]
去毛刺机构5还设有吸尘机构5.8，用于吸收去毛刺过程中掉落的毛刺和粉尘，非常环保。
[0047]
去毛刺的工艺流程如下：
[0048]
步骤1：机械抓手2将产品放入产品固定底座5.7.4后，固定气缸5.7.2下压到位；
[0049]
步骤2：产品感应传感器5.7.6感应到产品后启动步进电机5.7.5开始旋转，固定气缸 5.7.2压到位；
[0050]
步骤3：毛刷电机5.2开始旋转，吸尘机构5.8也启动，拉入气缸5.7.7将产品拉入；
[0051]
步骤4：开始去毛刺，产品先正转再反转进行去毛刺；
[0052]
步骤5：完成去毛刺，拉入气缸5.7.7将产品推出，毛刷电机5.2及吸尘机构5.8均停
止运行；
[0053]
步骤6：步进电机5.7.5停止运行，固定气缸5.7.2上抬松开产品，取下产品即可。
[0054]
如图9和图10所示，滚丝机构6主要用于涡轮轴滚螺纹，包括滚丝机6.1、滚压头6.2、产品放置座6.3、产品传感器6.4、压紧气缸6.5、与压紧气缸6.5相连的产品定位压头6.6、定位压头固定手柄6.7以及进给气缸6.8。产品放置在产品放置座6.3上，并配合产品定位压头6.6、定位压头固定手柄6.7将产品固定，产品传感器6.4用于感应产品是否放入产品放置座6.3，进给气缸6.8用于将产品拉入滚压头6.2进行螺纹加工，滚丝机6.1驱动滚压头6.2运行，完成加工后进给气缸6.8又将产品推出。
[0055]
滚丝的工艺流程如下：
[0056]
步骤1：机械抓手2将产品放入产品放置座6.3后，压紧气缸6.5前移，将产品定位压头6.6压入产品涡轮头，并将产品固定；
[0057]
步骤2：产品传感器6.4感应到产品后，滚丝机6.1开始工作，带动滚压头6.2内部轴系旋转；
[0058]
步骤3：进给气缸6.8将零件放置机构拉动，并将产品涡轮轴拉入滚压头6.2进行滚螺纹；
[0059]
步骤4：当产品完成滚螺纹后，滚压头6.2反转，松开产品，进给气缸6.8推动零件放置机构回原位，机械抓手2取出产品即可。
[0060]
如图11和图12所示，清洗机构7主要用于涡轮轴加工完成后的清洗工作，包括工装支架7.1、固设在工装支架7.1上的升降气缸7.2、与升降气缸7.2相连的锁紧气缸7.3、与压紧气缸6.5相连的上压头7.4、位于上压头7.4下方的产品底座7.5、清洗液管路、压缩空气管路7.7以及清洗液回收7.8。将产品放置在产品底座7.5上，并配合锁紧气缸7.3上的上压头7.4将产品固定，与锁紧气缸7.3相连的升降气缸7.2用于清洗机构7的整体升降。清洗液管路用于喷射清洗液，清洗产品；压缩空气管路7.7用于喷射压缩空气，吹干产品；清洗液回收7.8，通过底盘来进行回收清洗液。
[0061]
清洗的工艺流程如下：
[0062]
步骤1：产品清洗前，升降气缸7.2上升将保护罩顶起，露出清洗台面；
[0063]
步骤2：机械抓手2夹取产品放入产品固定底7.5，锁紧气缸7.3下压使上压头7.4压住产品；
[0064]
步骤3：升降气缸7.2下行，将保护罩罩住整个工作台面，防止清洗过程中清洗液溅到工装外；
[0065]
步骤4：清洗液管路喷出清洗液清洗产品，产品底座7.5带有轴承机构，清洗过程中受清洗液喷淋过程中可自行旋转，确保产品所有部位都被清洗；
[0066]
步骤5：产品清洗完成后，压缩空气管路7.7喷出压缩空气，吹干产品；
[0067]
步骤6：完成后，升降气缸7.2上升将保护罩再次顶起，机械抓手2将产品取出即可。
[0068]
本发明中的电控柜是整个加工装置的核心控制机构，采用plc控制，可以在操作屏3设置自动化程序。
[0069]
本发明通过上述三个工艺过程的整合，将其集合到一个大型装置中，通过电控柜及机械抓手2实现自动拾取和传递，在单台设备上实现了三个工序的加工和流转。
[0070]
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、
外
……
) 仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0071]
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

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