CN112959060A - 发动机平衡轴装配装置 - Google Patents

Abstract

一种发动机平衡轴装配装置，包括立式机架，立式机架上设置有工装移动组件，工装移动组件上设置有下轴承定位工装、斜齿轮定位工装、剪刀齿轮定位工装，立式机架的上方设置有电子压机，电子压机的下方沿纵向可移动的设置有上压头组件和平衡轴定位工装，工装移动组件沿水平方向将下轴承定位工装、斜齿轮定位工装、剪刀齿轮定位工装分别移动至平衡轴定位工装的下方，平衡轴定位工装的下方设置有下顶尖定位组件。该装置装配设备结构简单、维护容易，具有平衡轴自动找正、轴承及齿轮放置防错、斜齿轮自动精定位、齿轮装配角度可调等功能，能够让平衡轴、斜齿轮、剪刀齿在平衡轴夹具内准确定位，齿轮在定位夹具内的装配角度可以根据产品批次进行调节。

Description

发动机平衡轴装配装置

技术领域

本发明涉及一种发动机平衡轴装配装置及装配方法。

背景技术

在车辆的整车NVH(Noise、Vibration、Harshness)参数中，振动无疑是其中最为关键、影响面最广的元素，它不仅是噪音的来源之一，也是油耗居高不下的罪魁祸首，而其本身更是影响乘坐舒适性的重要因素。因此如何控制振动，尤其是发动机的振动，成了整车NVH方面面临的最严峻的问题，也是迫切需要解决的问题。内燃机常用的平面布置曲轴方式，使得发动机中周期性变化的激振力和激振力矩引发了剧烈的振动甚至共振。实践证明，通过在发动机曲轴曲柄上设置平衡轴，或者添加平衡块的方法，可以起到平衡一阶往复性力、一阶往复惯性力矩和二阶往复惯性力矩的作用。如果在发动机中设置平衡轴，则能在一般平衡机构基础上完全消除二阶往复惯性力的作用，很大程度上抑制了振动的产生。

参见附图1所示，平衡轴组件通常包括平衡轴本体11、上轴承12、下轴承13、斜齿轮14和剪刀齿轮15装配组合为一体，平衡轴本身存在的不平衡量，决定了平衡轴工艺设计对于整车NVH的重要意义。由于平衡轴在发动机中起到十分关键的作用，因此汽车生产商对于平衡轴的尺寸精度及安装角度要求十分高，不但需要零件清洁无生锈，每根平衡轴的不平衡量都必须满足要求。平衡轴的加工都是大批量进行的，同时平衡轴的加工工艺也是相当复杂的，平衡轴加工中安装角度控制及压力装配过程是平衡轴加工过程中的难点，平衡轴与斜齿轮的装配精度直接影响平衡轴的平衡效果，平衡轴的不平衡重心位置与斜齿轮的螺旋角的起点位置必须达到工程设计的要求精度。平衡轴装置从设置于曲轴的曲轴齿轮经由从动齿轮向平衡轴传递旋转，而曲轴通常与平衡模块支承在分开的机构上，因此存在被支承的位置容易产生误差、导致产生打齿震动的问题，针对打齿震动的问题，在平衡模组中通常会使用剪刀齿轮作为从动齿轮能够有效吸收齿隙，降低打齿震动。以往平衡轴装配多以单一产品的装配为主，装配设备复杂，维护困难，制作成本高，无法直接定位剪刀齿轮的主齿轮，齿轮在定位夹具内的装配角度无法根据产品批次进行调节，平衡轴夹具内的平衡轴本体装夹强度低。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷不足，本发明的目的是提供一种简单经济能够兼容多种产品的平衡轴装配装置。

为了实现以上目的，本发明提供了一种发动机平衡轴装配装置，包括立式机架，所述的立式机架上设置有工装移动组件，所述的工装移动组件上设置有下轴承定位工装、斜齿轮定位工装、剪刀齿轮定位工装，所述的立式机架的上方设置有电子压机，所述的电子压机的下方沿纵向可移动的设置有上压头组件和平衡轴定位工装，所述的工装移动组件沿水平方向将下轴承定位工装、斜齿轮定位工装、剪刀齿轮定位工装分别移动至平衡轴定位工装的下方，所述的平衡轴定位工装的下方设置有下顶尖定位组件。

优选的，所述的平衡轴定位工装包括支撑缸，所述的支撑缸的输出端具有球头柱塞，所述的球头柱塞上连接有浮动压块，所述的支撑缸进气以使所述的球头柱塞伸出，当浮动压块抵紧在平衡轴的平衡块的侧方时，所述的支撑缸锁死球头柱塞的位置以保证平衡轴压装角度。

优选的，所述的平衡轴定位工装倾斜设置以确保所述的浮动压块始终与平衡轴的平衡块端面弹性接触。

优选的，所述的下顶尖定位组件包括沿纵向设置的下顶气缸、连接于所述的下顶气缸的下顶尖、沿横向设置的插销气缸、连接于所述的插销气缸的插销件，当所述的下顶气缸伸出时，所述的插销气缸伸出，插销件将下顶尖横向锁定。

优选的，所述的上压头组件包括滑块、压头、定位杆、上顶尖，所述的定位杆上套设有上轴承，所述的压头上设置有摆杆机构探测区分轴承正反，所述的定位杆的外部设置有对射光纤区分轴承型号。

优选的，所述的下轴承定位工装、斜齿轮定位工装、剪刀齿轮定位工装分别包括底座、设置在底座上的定位盘，所述的定位盘的中部设置有定位槽，所述的定位槽内对应安装有下轴承、斜齿轮、剪刀齿轮。

优选的，所述的下轴承定位工装上设有检测工件有无的激光反射传感器。

优选的，所述的斜齿轮定位工装的定位槽的边缘设置有防错块，斜齿轮的齿槽方向与防错块的方向相同。

优选的，所述的斜齿轮定位工装和剪刀齿轮定位工装的定位槽内设置有让位孔，斜齿轮和剪刀齿轮上的锁紧销通过让位孔角度粗定位，所述的定位槽的边缘设置有插入斜齿轮和剪刀齿轮的齿槽内的顶尖进行精定位。

优选的，所述的剪刀齿轮定位工装包括定位座、设置在所述的定位座上的固定盘、可转动的设置在所述的固定盘上的定位盘，所述的固定盘与定位盘之间设置有驱动盘，所述的驱动盘上设置有多个变径驱动槽，每个驱动槽中分别可移动地设置有顶尖，所述的驱动盘具有一定位驱动臂和一解锁驱动臂，所述的立式机架上设置有定位气缸、解锁气缸以及影像检测单元，所述的影像检测单元识别齿轮的精确角度，所述的解锁气缸驱动所述的驱动盘转动以使顶尖从齿槽中移出，剪刀齿轮从定位槽中脱离并与平衡轴组装在一起。

由于采用了以上技术方案，该平衡轴装配装置装配设备结构简单、维护容易，具有平衡轴自动找正、轴承及齿轮放置防错、斜齿轮自动精定位、齿轮装配角度可调等功能，能够让平衡轴、斜齿轮、剪刀齿在平衡轴夹具内准确定位，从而以准确的平衡轴装配角度装配成完整的平衡轴组件，齿轮在定位夹具内的装配角度可以根据产品批次进行调节，平衡轴夹具内的平衡轴本体装夹强度高。

附图说明

附图1为平衡轴组件的示意图；

附图2为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的立体图；

附图3为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的下顶尖定位组件的示意图；

附图4为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的平衡轴定位工装的立体图；

附图5为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的平衡轴定位工装的原理图；

附图6为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的上压头组件的示意图；

附图7为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的下轴承定位工装的示意图；

附图8为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的斜齿轮定位工装的示意图；

附图9为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的剪刀齿轮定位工装的示意图；

附图10为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的剪刀齿轮定位工装的剖视图；

附图11为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的剪刀齿轮定位工装的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

附图2为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的立体图，本实施例中的发动机平衡轴装配装置包括立式机架1，立式机架1上设置有工装移动组件2，工装移动组件2上设置有下轴承定位工装3、斜齿轮定位工装4、剪刀齿轮定位工装5，立式机架1的上方设置有电子压机6，电子压机6的下方沿纵向可移动的设置有上压头组件7和平衡轴定位工装8，平衡轴定位工装8的下方设置有下顶尖定位组件9。工装移动组件2沿水平方向将下轴承定位工装3、斜齿轮定位工装4、剪刀齿轮定位工装5分别移动至平衡轴定位工装8的下方，工装移动组件2由伺服电缸驱动，电缸每次移动的距离与工装定位中心之前的间距相等。

附图3为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的下顶尖定位组件的示意图，下顶尖定位组件9包括沿纵向设置的下顶气缸16、连接于下顶气缸16的下顶尖17、沿横向设置的插销气缸18、连接于插销气缸18的插销件19，当下顶气缸16伸出时，插销气缸18伸出，插销件19将下顶尖17横向锁定。

附图4为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的平衡轴定位工装的立体图，平衡轴定位工装8使用弹性可调支撑端面，利用支撑缸10对平衡轴本体11进行端面角度锁定。平衡轴定位工装8包括支撑缸10，支撑缸10的输出端具有球头柱塞16，球头柱塞16上连接有浮动压块17，球头柱塞16用于补偿工件尺寸公差，辅助矫正平衡轴姿态。在压装过程中，平衡轴本体11两端首先被上下顶尖夹紧定位，支撑缸10进气以使球头柱塞16伸出，带动浮动压块17充分接触并抵紧在平衡轴本体11的平衡块的侧方，支撑缸10此时继续通气从而锁死球头柱塞16的位置以保证平衡轴压装角度。平衡轴定位工装8采用倾斜15度机身，确保平衡轴承放置在平衡轴定位工装8时，平衡块端面始终与弹性支撑接触。

附图5为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的平衡轴定位工装的原理图，支撑缸10包括支撑本体18和球头柱塞16，在未通气状态下球头柱塞16呈下降，供给气压后球头柱塞16上升，与工件接触后停止（在任意位置），工件承受的负载仅仅是柱塞弹簧力；升压结束，进气口附近的小活塞19到达上升端后，空气流入筒夹20的外周，经由内部零部件的相互作用，筒夹20抱紧球头柱塞16，即使下压球头柱塞16也不会下降。

附图6为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的上压头组件的示意图；上压头组件7包括滑块21、压头22、定位杆23、上顶尖24，定位杆23上套设有上轴承12，因轴承保持架到到正反端面的距离不同，压头22上设置有摆杆机构25探测保持架距离端面的距离来测区分轴承正反，摆杆机构利用摆杆的放大原理，将较小的距离差放大成较大的距离差值，最终使用接近开关进行检测，另外，定位杆23的外部设置有对射光纤26来区分轴承型号。

附图7为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的下轴承定位工装的示意图，附图8为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的斜齿轮定位工装的示意图，附图9为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的剪刀齿轮定位工装的示意图。下轴承定位工装3、斜齿轮定位工装4、剪刀齿轮定位工装5分别包括底座27、设置在底座27上的定位盘28，定位盘28的中部设置有定位槽29，定位槽29内对应安装有下轴承13、斜齿轮14、剪刀齿轮15。

如附图7所示，下轴承定位工装3上设有检测工件有无的激光反射传感器30。

如附图8所示，斜齿轮定位工装4的定位槽29的边缘设置有防错块31，斜齿轮14的齿槽方向与防错块31的方向相同。为精确定位斜齿轮14与平衡轴本体11之间的压装角度，定位槽29的边缘设置有插入斜齿轮14的齿槽内的顶尖32。

如附图9所示，剪刀齿轮定位工装5的定位槽29内设置有让位孔33，剪刀齿轮15上的锁紧销34通过让位孔33角度粗定位。

附图10为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的剪刀齿轮定位工装的剖视图，附图11为根据本发明的发动机平衡轴装配装置的剪刀齿轮定位工装的原理图。剪刀齿轮定位工装5包括定位座27、设置在定位座27上的固定盘35、可转动的设置在固定盘35上的定位盘28，固定盘35与定位盘28之间设置有驱动盘36，驱动盘36上设置有多个变径驱动槽37，每个驱动槽37中分别可移动地设置有顶尖32，驱动盘36具有一定位驱动臂38和一解锁驱动臂39，立式机架1上设置有定位气缸40、解锁气缸41以及影像检测单元42，影像检测单元42识别齿轮标记点位置从而确定齿轮的精确角度，该结构使用定位气缸40推动定位驱动臂38旋转，转换为四个定位顶尖32的夹紧动作，并且在压装完成后，可以由解锁气缸41进行驱动解锁，最终使剪刀齿轮能够自由脱离工装与平衡轴本体11组装在一起。

以下为本装置的操作流程：人工扫码工件将轴承齿轮、平衡轴及轴承放置到工装上，启动按钮；传感器检测工件有无及是否放置到位；下顶尖伸出，然后插销气缸伸出；然后电子压机下降到上下顶尖都接触到工件；支撑缸通气伸出；电子压机继续下降压装上轴承(压力返程)；电子压机缩回到下顶尖脱离工件；插销气缸缩回；电子压机继续下降压装下轴承(压力返程)；电子压机缩回到下顶尖脱离工件；下顶尖缩回，然后水平移动电缸移动切换工装；下顶尖伸出，然后电子压机下降压装斜齿轮；电子压机缩回到下顶尖脱离工件；下顶尖缩回，然后水平移动电缸移动切换工装；定位气缸伸出到位，下顶尖伸出；定位气缸缩回，电子压机下降压装剪刀齿(压力返程)；电子压机缩回到原位，支撑缸断气缩回；解锁气缸伸出缩回；下顶尖缩回；水平移动电缸切换工装回原位；人工下料。该平衡轴装配装置装配设备结构简单、维护容易，具有平衡轴自动找正、轴承及齿轮放置防错、斜齿轮自动精定位、齿轮装配角度可调等功能，能够让平衡轴、斜齿轮、剪刀齿在平衡轴夹具内准确定位，从而以准确的平衡轴装配角度装配成完整的平衡轴组件，齿轮在定位夹具内的装配角度可以根据产品批次进行调节，平衡轴夹具内的平衡轴本体装夹强度高。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机平衡轴装配装置，其特征在于：包括立式机架，所述的立式机架上设置有工装移动组件，所述的工装移动组件上设置有下轴承定位工装、斜齿轮定位工装、剪刀齿轮定位工装，所述的立式机架的上方设置有电子压机，所述的电子压机的下方沿纵向可移动的设置有上压头组件和平衡轴定位工装，所述的工装移动组件沿水平方向将下轴承定位工装、斜齿轮定位工装、剪刀齿轮定位工装分别移动至平衡轴定位工装的下方，所述的平衡轴定位工装的下方设置有下顶尖定位组件。

2.根据权利要求1所述的发动机平衡轴装配装置，其特征在于：所述的平衡轴定位工装包括支撑缸，所述的支撑缸的输出端具有球头柱塞，所述的球头柱塞上连接有浮动压块，所述的支撑缸进气以使所述的球头柱塞伸出，当浮动压块抵紧在平衡轴的平衡块的侧方时，所述的支撑缸锁死球头柱塞的位置以保证平衡轴压装角度。

3.根据权利要求2所述的发动机平衡轴装配装置，其特征在于：所述的平衡轴定位工装倾斜设置以确保所述的浮动压块始终与平衡轴的平衡块端面弹性接触。

4.根据权利要求1所述的发动机平衡轴装配装置，其特征在于：所述的下顶尖定位组件包括沿纵向设置的下顶气缸、连接于所述的下顶气缸的下顶尖、沿横向设置的插销气缸、连接于所述的插销气缸的插销件，当所述的下顶气缸伸出时，所述的插销气缸伸出，插销件将下顶尖横向锁定。

5.根据权利要求1所述的发动机平衡轴装配装置，其特征在于：所述的上压头组件包括滑块、压头、定位杆、上顶尖，所述的定位杆上套设有上轴承，所述的压头上设置有摆杆机构探测区分轴承正反，所述的定位杆的外部设置有对射光纤区分轴承型号。

6.根据权利要求1所述的发动机平衡轴装配装置，其特征在于：所述的下轴承定位工装、斜齿轮定位工装、剪刀齿轮定位工装分别包括底座、设置在底座上的定位盘，所述的定位盘的中部设置有定位槽，所述的定位槽内对应安装有下轴承、斜齿轮、剪刀齿轮。

7.根据权利要求6所述的发动机平衡轴装配装置，其特征在于：所述的下轴承定位工装上设有检测工件有无的激光反射传感器。

8.根据权利 要求6所述的发动机平衡轴装配装置，其特征在于：所述的斜齿轮定位工装的定位槽的边缘设置有防错块，斜齿轮的齿槽方向与防错块的方向相同。

9.根据权利要求6所述的发动机平衡轴装配装置，其特征在于：所述的斜齿轮定位工装和剪刀齿轮定位工装的定位槽内设置有让位孔，斜齿轮和剪刀齿轮上的锁紧销通过让位孔角度粗定位，所述的定位槽的边缘设置有插入斜齿轮和剪刀齿轮的齿槽内的顶尖进行精定位。

10.根据权利要求9所述的发动机平衡轴装配装置，其特征在于：所述的剪刀齿轮定位工装包括定位座、设置在所述的定位座上的固定盘、可转动的设置在所述的固定盘上的定位盘，所述的固定盘与定位盘之间设置有驱动盘，所述的驱动盘上设置有多个变径驱动槽，每个驱动槽中分别可移动地设置有顶尖，所述的驱动盘具有一定位驱动臂和一解锁驱动臂，所述的立式机架上设置有定位气缸、解锁气缸以及影像检测单元，所述的影像检测单元识别齿轮的精确角度，所述的解锁气缸驱动所述的驱动盘转动以使顶尖从齿槽中移出，剪刀齿轮从定位槽中脱离并与平衡轴组装在一起。

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