工件内孔清洗装置的制作方法

本发明涉及汽车零部件自动化清洗设备领域，特别涉及一种工件内孔清洗装置。

背景技术：

1、在汽车发动机制造过程中，钢制缸套通常需要经过粗镗、半精加工及后续压装、精加工等工序。缸套作为薄壁桶形零件，其内孔表面在粗镗及半精加工后容易残留金属切屑、冷却油污及细小颗粒物，若清洗不充分，可能影响后续压装和镗孔质量，并增加内孔表面拉伤的风险。因此，缸套内孔清洗需要使清洗介质覆盖内孔的周向区域和轴向区域，同时满足汽车零部件大批量生产对连续作业节拍和运行可靠性的要求。在一些现有内孔清洗设备中，清洗作业部件沿内孔轴向插入，并通过工件旋转、清洗作业部件连续旋转或清洗作业部件往复移动扩大清洗范围。驱动薄壁缸套旋转会增加夹持和传动负荷，并可能使缸套受到较大的夹持作用；清洗作业部件采用连续旋转与独立轴向驱动时，又需要分别设置旋转驱动结构、直线驱动结构及对应控制结构，使各项清洗动作之间的配合关系复杂。

2、对于缸套等产量较大、清洗轨迹和动作时序相对固定的汽车零部件，采用多个独立驱动结构分别控制周向清洗和轴向清洗，会增加动力源、传动链及控制节点的数量。多个执行机构之间需要保持预定的动作顺序和位置配合，一旦存在响应延迟、行程偏差或负载变化，容易使清洗轨迹偏离预定位置。在粉尘、油雾及振动较多的加工环境中，额外的电气执行件、传感器及控制线路还会增加设备维护和故障排查难度，不利于大批量生产线的长期连续运行。

3、在清洗作业部件执行旋转和轴向移动的同时，清洗介质还需要按照清洗作业阶段进行补充和输出。现有设备多采用持续供液或独立控制阀门的方式。持续供液会使清洗作业部件尚未进入缸套内孔或已经退出内孔时仍可能输出清洗液，造成清洗液散落、无效消耗及作业环境污染；独立控制阀门则依赖额外的电磁执行件或控制信号，阀门动作与清洗作业部件的实际位置和运动阶段之间容易产生时序偏差，使出液时刻与有效清洗阶段不能稳定对应。若为了扩大内孔清洗覆盖范围而增加独立运动机构，还会同步增加阀门联动、管路布置和控制协调的复杂度，使清洗作业节拍与供液节拍难以形成稳定对应关系。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种工件内孔清洗装置，其具有清洗作业机构可在伸入位置与退出位置之间切换、旋转内筒可同步执行转动和线性移动、供液路径与出液路径可随旋转内筒的位置进行切换、内孔清洗范围较广以及清洗液利用率较高的优点。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种工件内孔清洗装置，包括：

4、机架，所述机架固定有工件；

5、清洗作业机构，活动连接于所述机架，所述清洗作业机构包括承载外筒、旋转内筒、旋转动力源以及作业配置部，旋转内筒活动穿设于承载外筒内，作业配置部连接于旋转内筒，旋转动力源用于通过传动结构驱动旋转内筒相对承载外筒执行转动以及线性移动；

6、间歇换位机构，设置于所述机架并连接于所述清洗作业机构，所述间歇换位机构用于驱动所述清洗作业机构在伸入位置与退出位置之间切换；

7、供液进给机构，适于向工件的清洗作业区域提供清洗液；

8、供液启闭机构，设置于所述供液进给机构，所述供液启闭机构与所述供液进给机构连通，并用于控制由外部向供液进给机构输入的供液路径和由供液进给机构向清洗作业区域输出的出液路径；

9、响应于所述清洗作业机构处于伸入位置并且所述旋转内筒线性移动至触发位，所述旋转内筒触发所述供液启闭机构动作，以导通出液路径并关闭供液路径；

10、响应于所述旋转内筒线性移动并离开触发位，所述供液启闭机构复位，以关闭出液路径并导通供液路径。

11、进一步设置：所述传动结构包括设置于所述承载外筒的导向槽以及设置于所述旋转内筒的拨销，所述拨销活动穿设于所述导向槽内，所述导向槽具有沿所述旋转内筒的周向延伸的周向分量以及沿所述旋转内筒的轴向延伸的轴向分量，所述拨销用于在所述导向槽的约束下将所述旋转内筒的转动转换为所述旋转内筒相对所述承载外筒的转动与线性移动叠加的复合运动。

12、进一步设置：所述承载外筒包括通孔、导板以及固定条，所述通孔开设于所述承载外筒的筒壁，所述导板与所述固定条设置于所述通孔处并共同限定出所述导向槽，所述导板与所述固定条相对于所述承载外筒固定设置，以使所述导向槽在所述旋转内筒运动过程中保持固定导向轨迹。

13、进一步设置：所述旋转内筒包括实体梁和镂空槽，所述实体梁沿所述旋转内筒的轴向延伸，所述镂空槽形成于相邻的所述实体梁之间，所述拨销固定于所述旋转内筒并沿所述旋转内筒的径向延伸，所述拨销的外端凸出于所述旋转内筒的外周部并穿设于所述导向槽，所述拨销的内端伸入所述镂空槽。

14、进一步设置：所述清洗作业机构还包括旋转装置，所述旋转动力源通过所述旋转装置驱动所述旋转内筒，所述旋转装置包括输入轴、第一拨杆、第二拨杆以及拨槽，所述输入轴连接于所述旋转动力源，所述第一拨杆与所述第二拨杆连接于所述输入轴，所述第一拨杆与所述第二拨杆至少部分穿入所述镂空槽，并用于在所述输入轴转动过程中交替抵推所述拨销的内端，以使所述旋转内筒相对所述承载外筒间歇转动。

15、进一步设置：所述拨槽位于所述第一拨杆与所述第二拨杆之间，所述拨槽用于在所述第一拨杆或所述第二拨杆抵推所述拨销的过程中容纳或引导所述拨销，并用于在所述拨销完成一次拨动后限制所述拨销进入下一次拨动前的停歇位置，以将所述输入轴的连续转动转换为所述旋转内筒的间歇拨动旋转。

16、进一步设置：所述供液进给机构包括储液箱、出液管以及供液管，所述供液管连通于外部清洗液源与所述储液箱之间并形成所述供液路径的至少一部分，所述出液管连通于所述储液箱与所述清洗作业区域之间并形成所述出液路径的至少一部分。

17、进一步设置：所述供液启闭机构包括阀体以及阀芯，所述阀体内设有供液通道与出液通道，所述供液通道设置于所述供液路径，所述出液通道设置于所述出液路径，所述阀芯活动穿设于所述阀体内，所述阀芯设有供液导通孔与出液导通孔，所述阀芯具有供液状态和出液状态，所述阀芯处于所述供液状态时，所述供液导通孔连通所述供液通道且所述出液导通孔错开所述出液通道，所述阀芯处于所述出液状态时，所述供液导通孔错开所述供液通道且所述出液导通孔连通所述出液通道。

18、进一步设置：所述供液启闭机构还包括阀芯复位弹簧，所述旋转内筒具有朝向所述阀芯的触发端，所述阀芯复位弹簧抵接于所述阀芯，响应于所述旋转内筒线性移动至触发位，触发端推压所述阀芯克服所述阀芯复位弹簧的弹力相对所述阀体移动，以使所述阀芯由所述供液状态切换至所述出液状态，响应于所述旋转内筒线性移动并离开所述触发位，所述阀芯复位弹簧驱动所述阀芯复位，以使所述阀芯由所述出液状态切换至所述供液状态。

19、进一步设置：所述机架包括滑座、第一定位部以及第二定位部，所述清洗作业机构设置于所述滑座，所述第一定位部与所述第二定位部间隔设置于所述滑座上；

20、所述间歇换位机构包括换位驱动件、曲柄以及随动件，所述曲柄连接于所述换位驱动件的输出端，所述随动件转动连接于所述机架上；

21、所述曲柄包括第一驱动部与第二驱动部，所述随动件包括第一作业臂与第二作业臂；

22、所述第一驱动部用于在所述曲柄转动时拨动所述第一定位部，以带动所述滑座向使所述清洗作业机构进入所述伸入位置的方向移动；

23、所述第二驱动部用于在所述曲柄继续转动时作用于所述第一作业臂，以带动所述随动件相对所述机架转动，所述第二作业臂用于在所述随动件转动时作用于所述第二定位部，以带动所述滑座向使所述清洗作业机构进入所述退出位置的方向移动。

24、综上所述，本发明具有以下有益效果：

25、第一，本发明的机架固定工件，清洗作业机构相对于工件在伸入位置与退出位置之间切换，能够避免通过高速移动或转动工件实现内孔清洗，减少薄壁工件因旋转夹持而承受的附加载荷。旋转动力源通过传动结构驱动旋转内筒相对于承载外筒同时执行转动和线性移动，使作业配置部形成周向运动与轴向运动叠加的清洗轨迹，从而扩大清洗液在工件内孔中的作用范围。旋转内筒移动至触发位时，供液启闭机构导通出液路径并关闭供液路径；旋转内筒离开触发位时，供液启闭机构关闭出液路径并导通供液路径，使清洗液输入和清洗液输出分别对应不同的作业阶段。由此，内孔周向清洗、轴向清洗及供液切换能够通过机械运动关系形成配合，减少分别设置独立旋转驱动、直线驱动和阀门控制结构所带来的协调复杂度，并减少非清洗阶段的无效出液。

26、第二，本发明的导向槽同时具有周向分量和轴向分量，拨销在导向槽内受到轨迹约束。旋转内筒受到转动驱动力时，拨销沿导向槽的周向分量移动并带动旋转内筒转动，同时沿导向槽的轴向分量移动并带动旋转内筒产生线性位移，由此将旋转内筒的转动转换为转动与线性移动叠加的复合运动。该结构利用拨销与导向槽之间的机械配合关联周向运动和轴向运动，使单一旋转动力输入即可形成两种运动叠加的复合清洗轨迹，减少分别形成转动和线性移动所需的独立动力源及运动链，并使两种运动按照导向槽限定的轨迹保持确定的对应关系，有利于提高固定清洗工艺下运动轨迹的重复性。

27、第三，本发明的通孔为导板和固定条提供设置区域，导板与固定条共同限定出导向槽，并相对于承载外筒固定设置，使拨销在旋转内筒运动过程中始终沿固定导向轨迹移动。该结构能够限制导向槽相对于承载外筒的位置变化，使旋转内筒每次转动时产生的线性位移保持较为稳定的变化规律，有利于提高复合运动轨迹的重复性，并使作业配置部沿内孔轴向的运动位置更易于控制。实体梁沿旋转内筒的轴向延伸，能够维持旋转内筒在转动和线性移动过程中的结构支撑能力。镂空槽形成于相邻实体梁之间，在保留实体梁支撑作用的同时，为清洗作业机构内部的运动配合留出空间。拨销固定于旋转内筒的外周部，使导向槽施加于拨销的约束力能够传递至旋转内筒，从而在兼顾旋转内筒结构支撑的情况下完成复合运动的传递。

28、第四，本发明的旋转动力源驱动输入轴连续转动，第一拨杆和第二拨杆交替抵推拨销，拨槽在拨动过程中容纳或引导拨销，使连续转动输入转换为旋转内筒的间歇拨动旋转。旋转内筒在每次拨动后进入停歇位置，作业配置部能够在对应周向位置保持清洗状态，使清洗介质集中作用于该周向区域；随后旋转内筒进入下一拨动阶段，清洗作用位置转移至相邻区域。连续输入、间歇输出的传动关系使旋转动力源无需按照各清洗位置频繁启动和停止，减少动力切换产生的冲击，并使周向位置切换、轴向位置变化及对应位置的停歇清洗按照机械传动关系形成稳定节拍，适应缸套大批量连续清洗的固定作业循环。

29、第五，本发明的供液进给机构通过供液路径接收外部清洗液，并通过出液路径向清洗作业区域输出清洗液。阀芯处于供液状态时，供液导通孔与供液通道连通，出液导通孔与出液通道错开，使储液箱在不向清洗作业区域出液的阶段补充清洗液；阀芯处于出液状态时，供液导通孔与供液通道错开，出液导通孔与出液通道连通，使储液箱向清洗作业区域输出清洗液，同时隔断外部清洗液源。两条路径采用互锁切换关系，使储液箱的补液阶段与向工件内孔输出清洗液的阶段相互分离，能够减少补液过程与出液过程相互干扰，并避免清洗作业部件尚未到达有效清洗位置或已经离开清洗位置时持续出液，从而减少清洗液散落和无效消耗。

30、第六，本发明的旋转内筒线性移动至触发位时推压阀芯，使阀芯克服阀芯复位弹簧的弹力由供液状态切换至出液状态；旋转内筒离开触发位后，阀芯复位弹簧驱动阀芯恢复至供液状态。供液状态与出液状态由旋转内筒的实际位置直接触发，不依赖独立电磁阀驱动件、位置传感器或额外控制信号，使清洗液输出时刻与旋转内筒的有效清洗阶段形成机械对应关系，减少阀门动作与清洗动作之间的时序偏差。间歇换位机构中的第一驱动部先拨动第一定位部以带动滑座前移，第二驱动部随后作用于第一作业臂，第二作业臂再作用于第二定位部以回拉滑座，使连续转动机构分阶段完成清洗作业机构的伸入和退出动作。由此，清洗作业机构的整体换位、旋转内筒的周向与轴向复合运动以及供液启闭机构的流路切换形成连续的机械动作链，有利于减少独立控制节点并提高固定清洗循环的动作一致性。