CN111515701B - 一种活塞环一体成型系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞环一体成型系统，该系统包括有定位装置、预成型装置、位置捕捉装置、预磨单元、电镀装置、完成磨单元和卸载单元，所述定位装置固定待加工活塞环并依次通过预成型装置、预磨单元、电镀装置、完成磨单元和卸载装置加工处理。本发明通过采用定位装置的轴体实施对多个活塞环整体加工，同时结合位置捕捉装置实施了对多个活塞环的分组打磨，有效的提高了产品的精度，在提高了生产量的同时也进一步提高了产品精度，良品率大大提高。

Description

一种活塞环一体成型系统

技术领域

本发明涉及活塞环加工技术领域，具体为一种活塞环一体成型系统。

背景技术

现有技术中采用的活塞环成型系统含有较多辅助工序，依次包括有成型车外圆、理环、磨修口、去外圆开口毛刺、精磨、精磨侧面、清洗脱脂、电镀装夹、电镀、外圆磨、电镀卸夹、理环、磨修口、精磨、精磨侧面、理环和外圆成型磨，多达十几种工序，且其中有11道工序为辅助工序，繁多的工序不但降低了生产效率提高了设备的使用成本，同时由于加工工序过多也导致了各个工序的活塞环质量存在人为调控的不确定性，质量不稳定，不良率较高；且现有的工序处理中，活塞环均采用单环逐一加工，无法实现大批量的同步加工，这无疑也降低了其产品的生产效率以及成品的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活塞环一体成型系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种活塞环一体成型系统，该系统包括有定位装置、预成型装置、位置捕捉装置、预磨单元、电镀装置、完成磨单元和卸载单元，所述定位装置固定待加工活塞环并依次通过预成型装置、预磨单元、电镀装置、完成磨单元和卸载装置加工处理；

所述定位装置包括有轴体和与该轴体连接的动力组件，所述轴体套接多个待加工活塞环并于轴体两端通过夹紧件将多个所述待加工活塞环夹紧，该定位装置设置为自由结构，并通过动力组件实现轴体的自由位移和轴向自转；

所述预成型装置用于将所述轴体上的待加工活塞环的环体外圆面夹紧成型，并形成具有预设外圆面尺寸的圆环结构；

所述预磨单元包括有砂轮一，该砂轮一用于对待加工活塞环的外圆面打磨并形成初加工活塞环；

所述电镀装置用于对初加工活塞环电镀并在所述初加工活塞环的表面形成金属镀层；

所述完成磨单元包括有砂轮二，该砂轮二用于将具有金属镀层的活塞环打磨成型；

所述卸载单元用于将位于轴体上的活塞环逐一卸载；

所述位置捕捉装置捕捉记录套接在轴体上的待加工活塞环的各个环体位点，并将捕捉后各个待加工活塞环的环体沿着轴体的轴向依次划分成具有预设数量的活塞环组，所述位置捕捉装置还捕捉记录具有金属镀层的活塞环其各个环体位点以及各个所述活塞环组的起始点，该起始点位于各个所述活塞环组的第一顺位的活塞环外缘处；所述位置捕捉装置电性连接动力组件。

所述预磨单元和完成磨单元均包括有陶瓷砂轮，所述预磨单元中的陶瓷砂轮为160-200目，所述完成磨单元中的陶瓷砂轮为100-140目。

所述金属镀层为铬层。

所述动力组件中包括有动力件和控制件，所述动力件连接轴体，所述控制件电性连接位置捕捉装置。

所述预成型装置包括有两个对称设置的夹紧件，两个所述夹紧件上均形成有用于夹紧所述待加工活塞环的半圆槽。

所述砂轮一去除待加工活塞环的外圆面直径0.1-0.2mm，所述砂轮二去除具有金属镀层的活塞环外圆面直径0.1-0.2mm。

由上述技术方案可知，本发明通过采用定位装置的轴体实施对多个活塞环整体加工，同时结合位置捕捉装置实施了对多个活塞环的分组打磨，有效的提高了产品的精度，在提高了生产量的同时也进一步提高了产品精度，良品率大大提高，具体的为：

一：轴体套接多个活塞环，可实现对活塞环的统一加工，即通过预磨、电镀和完成磨的加工提高单根轴体上各个活塞环的加工精度；

二：多个活塞环通过分组打磨，使得单位组别内的活塞环尺寸误差进一步降低；

三：通过位置捕捉装置分别对预磨、电镀以及完成磨阶段的活塞环捕捉和记录，有效的实现了最终成品的校准，并使得位于活塞环内层的基层活塞环尺寸精度、各个活塞环的金属镀层厚度统一以及各个成品件活塞环的尺寸统一，极大的提高了产品的质量。

四：极大的减少了系统内的设备数量和生产工序，减少了因为工序和设备数量过多导致的产品误差，相较于传统的加工系统，该种系统自活塞环开始预成型直到最终的卸载成品，始终位于同一轴体上，保证了加工的基准性，提高了产品质量。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明待加工活塞环区间段分布示意图；

图3为本发明预磨、电镀和完成磨过程中活塞环外圆面尺寸变化量示意图；

图4为本发明最终成品活塞环结构尺寸示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1-4所示的一种活塞环一体成型系统，该系统包括有定位装置、预成型装置1、位置捕捉装置4、预磨单元2、电镀装置7、完成磨单元3和卸载单元，本案通过改变活塞环传统的装夹定位方式实现了其大批量和高精度的生产要求，有效的减少了其加工工序，减少了设备的使用量，提高了生产效率和产品质量，具体如下：

本案首先采用的是定位装置对多个待加工活塞环61的环体定位，待加工活塞环61逐一套接在定位装置的轴体5上，并在两端通过夹紧件实施夹紧，以保证相邻的待加工活塞环61的贴合紧密度，保证了后期加工过程中不会晃动偏移；本案中采用的定位装置包括有轴体5和与该轴体5连接的动力组件，动力组件用于实现轴体5的自由位移和其自转；动力组件带动待加工活塞环61运动，因此，为了防止待加工活塞环61的位置偏移，在具体实施过程中其轴体5的外径适配待加工活塞环61的内径，即该种待加工活塞环61的内径贴合轴体5的表面，从而可保证其套接后的结构稳定性。需要重点说明的是，本案将多个待加工活塞环61套接至轴体5上，不仅可以实现大批量生产，同时结合位置捕捉装置4的使用可实时捕捉记录并纠正其打磨过程中环体的外圆面去除量。

所述预成型装置1用于将轴体5上的待加工活塞环61的环体外圆面加紧成型，并形成具有预设外圆面尺寸的圆环结构，本实施例优选的预成型装置1包括有两个对称设置的夹紧件，分别为夹紧件一11和夹紧件二12，两个所述夹紧件上均形成有用于夹紧待加工活塞环61的半圆槽；在具体实施过程中，通过两个夹紧件相互夹合使得待加工活塞环61形成具有圆度小于0.06mm的环体结构；需要指出的是，待加工活塞环61为半封口结构，即在其环体上形成有一个开口部，该开口部的形成使得其在预成型时可通过两个夹紧件实施夹紧操作并使该待加工活塞环具有较好的圆度，提高了后续加工处理的精度。

所述预磨单元2包括有砂轮一21，该砂轮一21用于对待加工活塞环61的环体外圆面打磨成初加工活塞环62；本实施例中优选采用的砂轮一21为陶瓷砂轮，该陶瓷砂轮的目数为160-200目。

所述电镀装置7用于对初加工活塞环62实施电镀并在其表面形成金属层，本实施例中优选采用的金属镀层为铬层。

所述完成磨单元3包括有砂轮二31，该砂轮二31用于将具有金属镀层的初加工活塞环62打磨成型，打磨后的活塞环为最终成品件；本实施例中优选采用的砂轮二31为陶瓷砂轮，该陶瓷砂轮的目数为100-140目。

所述卸载单元用于将位于轴体5上的活塞环63逐一卸载，本实施例不限定卸载单元采用的具体卸载器具，在具体实施过程中，卸载单元可采用机械手臂，通过机械手臂可实现对轴体5上的活塞环63自动卸载，有效的提高了该种一体成型系统的自动化效率。

上述为本案系统中各分支系的结构说明，其通过自动化的先后顺序实现了对活塞环的加工，定位装置固定待加工活塞环61并依次通过预成型装置1、预磨单元2、电镀装置7、完成磨单元3和卸载单元进行加工处理；在该种加工处理的系统流程中需要重点说明的在于位置捕捉装置4的配合使用，具体如下：

位置捕捉装置4实施两个阶段的捕捉记录和控制，分别为预磨阶段和完成磨阶段；

预磨阶段：

该阶段之初，轴体5上套接的待加工活塞环61经预成型装置1成型，成型后的待加工活塞环61具有初步成型的环体外圆面，为了实现对该待加工活塞环61的外圆面精准打磨，通过位置捕捉装置4捕捉并记录成型后的各个待加工活塞环61的环体位点信息，记录后的数据上传，该位点信息记为P1；位置捕捉装置4将记录的环体位点信息处理并通过预设划分设定，将该轴体5上的各个待加工活塞环61划分成具有预设数量的活塞环组，各个活塞环组的位点信息记为P2，该位点信息P2包括有初始点信息和终点信息；如图2所示，图示中包括有将所有待加工活塞环61等数划分的区间段S1、区间段S2…区间段SN，各个区间段内包含有一定预设数量的待加工活塞环61，为了将活塞环组有效区分，其各个区间段的中第一顺位的待加工活塞环61的边缘处即为起始点，同时，下一区间段中的第一顺位的待加工活塞环61的边缘处即为终点；图示中，区间段S1的起始点为S11、终点为S21，区间段S2的起始点为S21、终点为S31…；在具体实施过程中，为了有效的控制其各个区间段活塞环组的加工尺寸精度，其活塞环组内的待加工活塞环61数量相同；一般的，在一个轴体5上套接有50个待加工活塞环61，以每5个待加工活塞环61为一组活塞环组实施打磨加工；实施中，位置捕捉装置4将划分活塞环组后的数据信息上传至处理器，处理器电性连接有动力组件，通过动力组件控制轴体5的相对于砂轮一21的位置并实施打磨；具体的为，在初始打磨时，先以区间段S1为一个循环加工区间，轴体5带动待加工活塞环61移动至起始点S11，位置捕捉装置4已捕捉该区间段S1内各个待加工活塞环61的环体位点，该环体位点包括有位于起始点S11边缘处的环体尺寸以及位于终点S21处的待加工活塞环61边缘处环体尺寸，根据预设打磨的需求量得出需要在该区间段S1内的环体外圆面的打磨量M1，打磨结束后进入下一区间段S2；同理，S2…SN均采用相同的打磨方法；当轴体5上的所有待加工活塞环61均打磨完成后，通过位置捕捉装置4重新捕捉并记录该初加工活塞环62的位点信息，位点信息记为P3，该位点信息P3包括有各个初加工活塞环62的环体外圆面位点信息。

完成磨阶段：

该阶段之初，初加工活塞环62已通过电镀形成有一层金属镀层，此时，通过位置捕捉装置4捕捉并记录该初加工活塞环62的位点信息，位点信息记为P4,该位点信息P4包括有各个含有金属镀层的初加工活塞环62的环体外圆面位点信息；同理于预磨阶段，该阶段为了实现对含有金属镀层的初加工活塞环62外圆面精准打磨；位置捕捉装置4将记录的环体位点信息处理并通过预设划分设定，将该轴体5上的各个含有金属镀层的初加工活塞环62划分成具有预设数量的活塞环组，需要指出的，该活塞环组一一对应在预磨阶段的活塞环组，即分组不变，此时的各个活塞环组的位点信息记为P5，该位点信息P5包括有含有金属镀层的初加工活塞环62的初始点信息和终点信息；实施中，位置捕捉装置4将位点信息P5和P4的数据信息上传至处理器，处理器电性连接有动力组件，通过动力组件控制轴体5相对于砂轮二31的位置并实施打磨，根据预设打磨的需求量得出需要在各个活塞环组的区间段内的环体外圆面的打磨量M2。

需要进一步说明的在于，本案采用了具有多重校准的方式实现了对活塞环的精准打磨，具体的为：

一：

通过将多个待加工活塞环61套接在同一轴体5上，使其打磨形成在同一基准面上，不仅提高了打磨数量，同时提高了精准度；

二：

通过位置捕捉装置4捕捉各个活塞环的环体位点，并根据位点信息实施针对各个活塞环组的循环打磨，有效的提高了打磨精准度；

三：由于该种活塞环成品包含有基层的环体以及金属镀层，首先实施对基层的活塞环进行预磨，在保证预磨后所有的活塞环精准度基础上再次对含有金属镀层的活塞环实施完成磨，该种方法有效的保证了在内的基层活塞环尺寸精度、各个活塞环的金属镀层厚度统一以及各个成品件活塞环的尺寸统一，极大的提高了产品的质量。

如图4所示，在经过预打磨后，位于内圈的活塞环已经具有统一精度的半径R1,在此基础上，表面镀金属层后再实施精准打磨既可以保证成品活塞环具有统一精度的半径R2，同时也可以保证金属镀层具有统一精度的厚度T。

本案中采用的位置捕捉装置4采用的机器视觉系统，该种机器视觉系统惯用于现代机械加工领域，通过摄像单元将被摄取目标转换成图像信号，并传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息转化为数字化信号，本案采用的位置捕捉装置4仅用于说明对活塞环本体的位点信息采集以及采集后的信号简单处理，其采用的活塞环分组识别方案为该种图像处理系统的应用扩展，本案不对其具体电路控制和原理做出进一步解释。在具体实施过程中，位置捕捉装置4捕捉并识别出各个活塞环本体的外圆面相对位置，并根据各个活塞环组内的首位活塞环本体的半径以及末位活塞环本体的半径得出该区间段内的打磨量。

在该种方案的实施过程中，区间段的数量越接近待加工活塞环61的数量，其加工后的精准度越高，即可理解为，当每个区间段有且只有一个待加工活塞环61时，便可对每个待加工活塞环61实施定位打磨，即每个待加工活塞环61为一个单独的循环加工；但该种实施方式由于加大了位置捕捉装置4对图像的处理量，其一定程度上影响到加工效率，一般的，在实施加工过程中，一根轴体5上套接有50个待加工活塞环61，以每5个待加工活塞环61组成一个区间段，并实施后续的预磨、电镀和完成磨。

进一步的，所述动力组件包括有动力件和控制件，所述动力件连接轴体5，所述控制件电性连接位置捕捉装置4；该动力件具有多种变形方式，包括有连接在轴体5上的转动装置，一般可采用变速电机，其输出轴端与轴体5的端部连接，而为了实现轴体5的自由位移至预成型装置1处、预磨单元2处、电镀装置7处、完成磨单元3处和卸载装置处，以及预磨和完成磨过程中的平行移动，一般可采用具有机械臂连接在轴体5的端部。

进一步的，所述预磨单元2和完成磨单元3包括有陶瓷砂轮，所述预磨单元2中的陶瓷砂轮为160-200目，所述完成磨单元3中的陶瓷砂轮为100-140目。由于预磨阶段和完成磨阶段其活塞环外圆面的材料不同，因此与之对应的采用不同目数的陶瓷砂轮。

本案采用的活塞环一体成型系统包括有如下的工艺步骤：

S1：定位，将多个待加工活塞环61套接在轴体5上并对多个所述待加工活塞环61夹紧定位；

S2：预成型，将该轴体5上的待加工活塞环61移至预成型装置1进行环体外圆面的夹紧成型，并形成具有预设外圆面尺寸的圆环结构；

S3：测量，定位后的所述待加工活塞环61移至下一工位，并采用位置捕捉装置4对所述的待加工活塞环61进行环体的外圆面相对位置的捕捉和记录；

S4：预磨，将测量后套接在轴体5上的待加工活塞环61移至下一工位，并采用通过预磨单元2对该轴体5上的待加工活塞环61进行沿其轴向的打磨，并得到初加工活塞环62；

S5：电镀，对预磨后的初加工活塞环62电镀处理得到具有金属镀层的初加工活塞环62；

S6：完成磨，将电镀后套接在轴体5上的具有金属镀层的初加工活塞环62位移至下一工位，并通过完成磨单元3对其打磨，并得到活塞环63；

S7：卸夹，将轴体5上的活塞环63卸载，完成操作。

步骤S4中，将测量后套接在轴体5上的待加工活塞61环移至下一工位，并采用砂轮一21对该轴体5上的待加工活塞环61进行沿其轴向的分组打磨，其中，该分组打磨为对划分后的各个活塞环组的依次循环打磨，且在分组打磨过程中均以各个活塞环组的第一顺位待加工活塞环61所在的初始点为起点进行打磨；步骤S6中，将电镀后套接在轴体5上的初加工活塞环62移动至下一工位，并采用砂轮二31对该初加工活塞环62进行外圆面的分组打磨，其中，该分组打磨为对预磨过程中各个活塞环组的依次打磨，且在分组打磨过程中均以各个活塞环组的第一顺位活塞环所在的初始点为起点进行打磨。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种活塞环一体成型系统，其特征在于：该系统包括有定位装置、预成型装置、位置捕捉装置、预磨单元、电镀装置、完成磨单元和卸载单元，所述定位装置固定待加工活塞环并依次通过预成型装置、预磨单元、电镀装置、完成磨单元和卸载装置加工处理；

所述定位装置包括有轴体和与该轴体连接的动力组件，所述轴体套接多个待加工活塞环并于轴体两端通过夹紧件将多个所述待加工活塞环夹紧，该定位装置设置为自由结构，并通过动力组件实现轴体的自由位移和轴向自转；

所述预成型装置用于将所述轴体上的待加工活塞环的环体外圆面夹紧成型，并形成具有预设外圆面尺寸的圆环结构；

所述预磨单元包括有砂轮一，该砂轮一用于对待加工活塞环的外圆面打磨并形成初加工活塞环；

所述电镀装置用于对初加工活塞环电镀并在所述初加工活塞环的表面形成金属镀层；

所述完成磨单元包括有砂轮二，该砂轮二用于将具有金属镀层的活塞环打磨成型；

所述卸载单元用于将位于轴体上的活塞环逐一卸载；

所述位置捕捉装置捕捉记录套接在轴体上的待加工活塞环的各个环体位点，并将捕捉后各个待加工活塞环的环体沿着轴体的轴向依次划分成具有预设数量的活塞环组，所述位置捕捉装置还捕捉记录具有金属镀层的活塞环其各个环体位点以及各个所述活塞环组的起始点，该起始点位于各个所述活塞环组的第一顺位的活塞环外缘处；所述位置捕捉装置电性连接动力组件。

2.根据权利要求1所述的一种活塞环一体成型系统，其特征在于：所述预磨单元和完成磨单元均包括有陶瓷砂轮，所述预磨单元中的陶瓷砂轮为160-200目，所述完成磨单元中的陶瓷砂轮为100-140目。

3.根据权利要求1所述的一种活塞环一体成型系统，其特征在于：所述金属镀层为铬层。

4.根据权利要求1所述的一种活塞环一体成型系统，其特征在于：所述动力组件中包括有动力件和控制件，所述动力件连接轴体，所述控制件电性连接位置捕捉装置。

5.根据权利要求1所述的一种活塞环一体成型系统，其特征在于：所述预成型装置包括有两个对称设置的夹紧件，两个所述夹紧件上均形成有用于夹紧所述待加工活塞环的半圆槽。

6.根据权利要求1所述的一种活塞环一体成型系统，其特征在于：所述砂轮一去除待加工活塞环的外圆面直径0.1-0.2mm，所述砂轮二去除具有金属镀层的活塞环外圆面直径0.1-0.2mm。