一种异形轴加工装置的制作方法

1.本发明涉及轴加工技术领域，具体涉及一种异形轴加工装置。


背景技术：

2.轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。
3.在汽车模具配件中涉及到一些异形轴件，该类异形轴件常由圆轴段和异形轴段构成。异形轴段为横截面呈规则对称形状，比如，单长方体形状、两个长方体的组合结构、圆柱体和长方体的组合形状等。该类异形轴件的圆轴段的中心与异形轴段的几何中心呈同心设置，同心度要求较高。另外，有些同心异形轴对圆轴段的长度尺寸要求也较高。通常，在精加工后，先对圆轴段表面进行磨削精加工，达到同轴度要求；然后对圆轴段的端部进行磨削加工，达到设计长度要求。
4.对异形轴的加工需要对其进行开孔，而现有的开孔装置使用范围有限，导致加工质量产生问题，这样远远无法满足当前人们对该产品的要求。


技术实现要素：

5.为解决现有技术问题，本发明具体采用以下技术方案：
6.一种异形轴加工装置，包括底板与龙门架，所述底板顶部两端均设有第一滑轨，且所述底板顶部中央设有第二滑轨，所述龙门架通过第一滑轨与底板活动连接，所述龙门架下方设有固定座，所述固定座通过第二滑轨与底板滑动连接，所述龙门架内部设有连接架，所述连接架下方设有开孔机构，所述龙门架一侧嵌设有第一驱动电机，所述第一驱动电机输出端与连接架一侧固定连接，所述连接架一端通过连接轴与龙门架转动连接；
7.所述固定座上方设有固定盘，所述固定盘上设置有待加工的异形轴；
8.所述异形轴包括首尾相连并且同轴心设置的第一段异形轴、第二段异形轴和第三段异形轴；
9.所述第一段异形轴包括第一段异形轴的第一部分和第一段异形轴的第二部分，其中所述第一段异形轴的第二部分为空心轴，所述第一段异形轴的第二部分的内径大于或等于所述第一段异形轴的第一部分的外径，所述第一段异形轴的第二部分靠近所述第一段异形轴的第一部分的一端收口形成过渡圆倒角并通过所述过渡圆倒角来与所述第一段异形轴的第一部分连接，所述第一段异形轴的第一部分受压之后，其可产生朝着所述第一段异形轴的第二部分内伸入的趋势并挤压所述过渡圆倒角使其发生形变；
10.所述第一段异形轴与所述第二段异形轴的连接处固定设置有异形轴支架，可通过所述异形轴支架来将整根异形轴安装在车身上，所述异形轴支架由两个可组合成圆筒状结构的半圆环构成，整根异形轴贯穿所述异形轴支架，所述半圆环的两端分别设有第一安装耳和第二安装耳，其中所述第一安装耳上开设有第一螺栓安装孔、第二螺栓安装孔以及连通所述第一螺栓安装孔和所述第二螺栓安装孔的第一联通通道，所述第二安装耳上开设有
第三螺栓安装孔、第四螺栓安装孔以及连通所述第三螺栓安装孔和所述第四螺栓安装孔的第二连通通道；所述第二段异形轴与所述第三段异形轴可压缩连接。
11.进一步的方案是，所述开孔机构包括支撑座，所述连接架底部两端均设有气缸，所述气缸输出端均与支撑座固定连接。
12.进一步的方案是，所述支撑座内部设置有旋转电机，所述旋转电机输出端固定设有钻头，所述钻头一端穿过支撑座底部。
13.进一步的方案是，固定座顶部嵌设有第二驱动电机，所述第二驱动电机输出与固定盘底部固定连接。
14.进一步的方案是，所述固定盘上方设有多个限位槽，所述限位槽内腔两端均设有限位板。
15.进一步的方案是，所述限位板一侧均嵌设有防滑垫，且所述限位板一侧固定设有多根弹簧，所述弹簧一端均与限位槽内壁固定连接。
16.进一步的方案是，所述第一联通通道的两端分别设有朝着其中部方向隆起的、呈弧形的第一防松片和第二防松片；
17.所述第二连通通道的两端分别设有朝着其中部方向隆起的、呈弧形的第三防松片和第四防松片。
18.进一步的方案是，所述第二段异形轴与所述第三段异形轴采用花键连接。
19.本发明相比于现有技术所具有的有益效果：
20.本发明通过设置第一滑轨与第二滑轨，使龙门架与固定座便于位移，通过设置固定座，通过其内部的第二驱动电机，能够带动固定盘进行转动，便于对异形轴进行固定。同时本发明通过设置第一驱动电机，便于调节支撑座的角度，增加该装置的适用范围，通过设置限位槽、限位板与弹簧，便于对不同尺寸的异形轴进行固定，增加固定盘的使用范围，通过设置气缸，便于调节钻头的高度。
21.本发明在异形轴上设置有多个可压溃式结构，具体的，在第一段异形轴的第二部分靠近第一段异形轴的第一部分的一端收口形成过渡圆倒角并通过过渡圆倒角来与第一段异形轴的第一部分连接，第一段异形轴的第一部分受压之后，其可产生朝着第一段异形轴的第二部分内伸入的趋势并挤压过渡圆倒角使其发生形变，由此构成一个可压溃式结构，以及，第二段异形轴与第三段异形轴采用可压缩式连接，由此构成一个可压溃式结构，使得异形轴在受到碰撞时，可进行相应的压溃式位移，以抵消、缓冲碰撞力，通过将可压溃式结构的不同位置设计不同的结构强度，来调节可压溃式结构在受到冲击之后，其各位置发生形变以及断裂的顺序，由此实现异形轴的压溃力可控、变形方式可控。
附图说明
22.图1为本发明实施例提供的一种异形轴加工装置的结构示意图；
23.图2为本发明实施例提供的一种异形轴加工装置的主视图；
24.图3为本发明实施例提供的异形轴的结构示意图；
25.图4为本发明实施例提供的异形轴支架的结构示意图；
26.图5为本发明实施例提供的固定盘结构示意图；
27.图6为图5中a处的放大图；
28.附图标注：10-底板；11-龙门架；12-第一滑轨；13-第二滑轨；14-固定座；140-第二驱动电机；15-连接架；16-第一驱动电机；17-固定盘；170-限位槽；171-限位板；172-弹簧；18-支撑座；180-旋转电机；181-钻头；19-气缸；2-第一段异形轴；3-第二段异形轴；4-第三段异形轴；6-异形轴支架；61-第一安装耳；610-第二连通通道；611-第四防松片；612-第四螺栓安装孔；62-第一螺栓安装孔；63-第一防松片；64-第一连通通道；65-第二防松片；66-第二螺栓安装孔；67-第二安装耳；68-第三螺栓安装孔；69-第三防松片；7-第一段异形轴的第一部分；8-第一段异形轴的第二部分。
具体实施方式
29.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。
30.如图1-6所示，本发明的一个实施例公开了一种异形轴加工装置，包括底板10与龙门架11，底板10顶部两端均设有第一滑轨12，且底板10顶部中央设有第二滑轨13，龙门架11通过第一滑轨13与底板10活动连接，龙门架11下方设有固定座14，固定座14通过第二滑轨13与底板10滑动连接，龙门架11内部设有连接架15，连接架15下方设有开孔机构，龙门架11一侧嵌设有第一驱动电机16，第一驱动电机16输出端与连接架15一侧固定连接，连接架15一端通过连接轴与龙门架11转动连接；
31.在本实施中，开孔机构包括支撑座18，连接架15底部两端均设有气缸19，气缸19输出端均与支撑座18固定连接。
32.在本实施中，支撑座18内部设置有旋转电机180，旋转电机180输出端固定设有钻头181，钻头181一端穿过支撑座18底部。
33.在本实施中，固定座14顶部嵌设有第二驱动电机140，第二驱动电机140输出与固定盘17底部固定连接。
34.在本实施中，固定盘17上方设有多个限位槽170，限位槽170内腔两端均设有限位板171。
35.在本实施中，限位板171一侧均嵌设有防滑垫，且限位板171一侧固定设有多根弹簧172，弹簧172一端均与限位槽170内壁固定连接。
36.本发明实施例提供的异形轴加工装置在使用时，将待加工的异形轴放置在限位槽内部，通过限位板与弹簧对加工件进行固定，通过第一滑轨与第二滑轨调节固定座与龙门架的位置，启动第一驱动电机调节支撑座的角度，启动气缸，调节钻头的位置，再驱动旋转电机，使钻头对异性轴进行开孔。
37.本发明通过设置第一滑轨与第二滑轨，使龙门架与固定座便于位移，通过设置固定座，通过其内部的第二驱动电机，能够带动固定盘进行转动，便于对异形轴进行固定，通过设置第一驱动电机，便于调节支撑座的角度，增加该装置的适用范围，通过设置限位槽、限位板与弹簧，便于对不同尺寸的异形轴进行固定，增加固定盘的使用范围，通过设置气缸，便于调节钻头的高度。
38.固定座14上方设有固定盘17，固定盘17上设置有待加工的异形轴；
39.包括首尾相连并且同轴心设置的第一段异形轴2、第二段异形轴3和第三段异形轴4，第二段异形轴3与第三段异形轴4采用可压缩式连接，优选的，第二段异形轴3与第三段异
形轴4采用花键连接；第一段异形轴2包括第一段异形轴的第一部分7和第一段异形轴的第二部分8，其中第一段异形轴的第二部分8为空心轴，第一段异形轴的第二部分8的内径大于或等于第一段异形轴的第一部分7的外径，第一段异形轴的第二部分8靠近第一段异形轴的第一部分7的一端收口形成过渡圆倒角并通过过渡圆倒角来与第一段异形轴的第一部分7连接，第一段异形轴的第一部分7受压之后，其可产生朝着第一段异形轴的第二部分8内伸入的趋势并挤压过渡圆倒角使其发生形变；第一段异形轴2与第二段异形轴3的连接处固定设置有异形轴支架6，可通过异形轴支架6来将整根异形轴安装在车身上，异形轴支架6由两个可组合成圆筒状结构的半圆环构成，整根异形轴贯穿异形轴支架6，半圆环的两端分别设有第一安装耳61和第二安装耳67，其中第一安装耳61上开设有第一螺栓安装孔62、第二螺栓安装孔66以及连通第一螺栓安装孔62和第二螺栓安装孔66的第一联通通道64，第二安装耳67上开设有第三螺栓安装孔68、第四螺栓安装孔612以及连通第三螺栓安装孔68和第四螺栓安装孔612的第二连通通道610，安装时，两个半圆环组合成圆筒状结构并将异形轴包裹住，并使两个半圆环上的第一安装耳61和第二安装耳67相互贴合，同时第一安装耳61和第二安装耳67上的螺栓安装孔以及连通通道均相互重合对准，这样一来，可将螺栓穿过螺栓安装孔或者连通通道再拧入车身内即可实现将异形轴安装在车身上。
40.通过以上技术方案，在异形轴上设置有多个可压溃式结构，具体的，在第一段异形轴的第二部分8靠近第一段异形轴的第一部分7的一端收口形成过渡圆倒角并通过过渡圆倒角来与第一段异形轴的第一部分7连接，第一段异形轴的第一部分7受压之后，其可产生朝着第一段异形轴的第二部分8内伸入的趋势并挤压过渡圆倒角使其发生形变，由此构成一个可压溃式结构，以及，第二段异形轴3与第三段异形轴4采用可压缩式连接，由此构成一个可压溃式结构，另外，还借助一个可压溃的异形轴支架6来将整根异形轴安装在车身上，由此构成一个可压溃式结构，原本通体刚性的异形轴在上述三个可压溃式结构的共同作用下，在受到碰撞时，可进行相应的压溃式位移，以抵消、缓冲碰撞力，从而减少由异形轴激励起的整车加速度，而上述三个可压溃式结构可进行单独的设计，通过将可压溃式结构的不同位置设计不同的结构强度，来调节可压溃式结构在受到冲击之后，其各位置发生形变以及断裂的顺序，由此实现异形轴的压溃力可控、变形方式可控。
41.本实施例的异形轴的设计方法包括：
42.s1、通过模拟碰撞实验并借助加速度传感器来确定异形轴碰撞时产生的瞬时加速度值a0，瞬时加速度值a0过大会影响约束系统中的伤害值，可根据整性能要求，反推出需要的加速度值a1，然后和当前加速度对比，来确定需要异形轴设计来降低的碰撞时产生的瞬时加速度值a＝a
0-a1；
43.s2、结合步骤s1并通过整车的实验质量m来计算异形轴需要降低的压溃力f1＝ma，根据异形轴本身所能承受的压溃力f2，最终得到异形轴经过降低压溃力之后所能承受的压溃力f＝f2-f1；
44.s3、根据a和f的数值，再结合经验和已有数据库中的数据初步设定第一段异形轴的第一部分7的外径第一段异形轴的第二部分8的内径过渡圆倒角的弧度r、第一段异形轴的第一部分7和第一段异形轴的第二部分8的材质以及第一段异形轴的第二部分8的厚度；
45.s4、对步骤s3中的各项参数进行仿真分析和优化，以确定最终的第一段异形轴的
第一部分7的外径第一段异形轴的第二部分8的内径过渡圆倒角的弧度r、第一段异形轴的第一部分7和第一段异形轴的第二部分8的材质以及第一段异形轴的第二部分8的厚度；
46.s5、按照步骤s4中得到的各项参数进行样件制作，并进行异形轴轴向压溃力测试实验；
47.s6、对步骤s5中的测试结果进行分析，如果实验得到的异形轴轴向压溃力f满足要求，则异形轴尺寸确定，如果实验得到的异形轴轴向压溃力f不满足要求，则重复步骤s3-s5的操作，直至实验得到的异形轴轴向压溃力f满足要求；
48.s8、将异形轴支架6设计成远离燃油箱侧强度更大、靠近燃油箱侧更易断裂的结构；
49.s9、考虑其他设计要求，具体为对螺栓的规格以及安装位置进行设计，使得异形轴支架6上的螺栓更容易与安装耳分离，或者异形轴支架6上的所有螺栓容易同步与安装耳分离，使得异形轴支架6可直接纵向脱落；
50.s10、对步骤s8-s9中设计出的结构进行仿真分析和优化，以确定最终的异形轴支架6的结构、螺栓的规格以及螺栓的安装位置；
51.s11、按照步骤s10中得到的各项参数进行样件制作，并对异形轴支架6进行压溃力和脱落测试实验；
52.s12、对步骤s11中的测试结果进行分析，观察异形轴支架6是否按照预想的脱落方向远离燃油箱；
53.s13、根据步骤s12中的分析与观察，如果异形轴支架6上靠近燃油箱侧的螺栓先于远离燃油箱侧的螺栓与安装耳分离，或者异形轴支架6上的所有螺栓同步与安装耳分离，则表示设计合格，如果上述情况无一出现，则表示设计不合格，此时需要重复步骤s8-s12，直至异形轴支架6上靠近燃油箱侧的螺栓能够先于远离燃油箱侧的螺栓与安装耳分离，或者异形轴支架6上的所有螺栓能够同步与安装耳分离。
54.在一些实施例中，如图2所示，第一联通通道64的两端分别设有朝着其中部方向隆起的、呈弧形的第一防松片63和第二防松片65；第二连通通道610的两端分别设有朝着其中部方向隆起的、呈弧形的第三防松片69和第四防松片611；防松片均具有韧性；当螺栓设于第一联通通道64或者第二连通通道610内时，防松片能够起到对螺栓的限位作用，用于提升螺栓的稳固性，且当异形轴支架6因碰撞而受到压溃时，防松片能够被螺栓挤压而产生压溃式位移，从而进一步抵消、缓冲碰撞力。
55.在本实施中，第二段异形轴3与第三段异形轴4采用花键连接。
56.申请人需要说明的是，当异形轴受到碰撞力时，异形轴将力传递给第三段异形轴4，第三段异形轴4受力后压向第二段异形轴3，压溃位移为s1，如果该压溃位移s1还不足以吸收异形轴受到的碰撞力，则把削弱之后的碰撞力传递给异形轴支架6，异形轴支架6受到压溃之后会发生形变、断裂甚至脱落，从而能够进一步削弱碰撞力，如果异形轴支架6还不足以吸收后悬系统5受到的碰撞力，则把进一步削弱之后的碰撞力传递给第一段异形轴的第二部分8，从而使第一段异形轴的第二部分8与第一段异形轴的第一部分7进行相互压溃，第一段异形轴的第一部分7受压之后，其可产生朝着第一段异形轴的第二部分8内伸入的趋势并挤压过渡圆倒角使其发生形变，从而能够再进一步削弱碰撞力，以有效抵消、缓冲后悬
系统5受到的碰撞力，在上述期间，可通过将可压溃式结构的不同位置设计不同的结构强度，来调节可压溃式结构在受到冲击之后，其各位置发生形变以及断裂的顺序，由此实现异形轴的压溃力可控、变形方式可控。
57.最后说明的是，以上仅对本发明具体实施例进行详细描述说明。但本发明并不限制于以上描述具体实施例。本领域的技术人员对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本发明范围。