專利名稱：連桿制造設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種連桿制造設備(裝置)，該連桿作為車用發(fā)動機部件， 更具體地涉及通過一體成形具有大端和小端的連桿并使大端分裂成帽部 和桿部而制造連桿的設備。
背景技術：
在車用發(fā)動機中廣泛采用連接活塞銷和曲柄銷的連桿。連桿具有連 接至曲柄銷的大端和連接至活塞銷的小端。為制造連桿，習慣上從大端 至小端通過鍛造等一體成形連桿，然后將大端分裂成帽部和桿部。
例如，日本特開平10-277848號公報中公開的連桿分裂設備包括用 于向連桿支承部的支承孔中施加向外的內壓的內壓施加裝置以及用于向 該支承部施加外壓的外壓施加裝置。外壓施加裝置向支承部施加外壓， 內壓施加裝置向支承部施加內壓。當內壓施加裝置施加的內壓處于能夠 分裂支承部的水平時，將支承部瞬間從由外壓施加裝置施加的外壓釋放， 從而使內壓能夠瞬間分裂支承部。
日本特開2002-066998號公報公開了一種連桿斷裂設備，其包括 用于水平支撐連桿的第一支撐件和第二支撐件，該第一支撐件和第二支 撐件布置在用于在其上放置連桿的托板的基座上，并可沿相互遠離的方 向運動；剖分心軸，該剖分心軸具有垂直安裝在第一支撐件和第二支撐 件上的兩半心軸，并具有用于抵靠開口部的相應內表面的相應外周面； 楔形件，該楔形件具有抵靠兩半心軸的相對端面的錐面，用于使兩半心
軸一致地相互分離并張開；用于向楔形件施加載荷的致動器；以及控制 回路，該控制回路用于向致動器施加初始載荷以使兩半心軸抵靠開口部 的相應內表面，之后施加斷裂載荷以使開口部瞬間斷裂。
例如，日本特開平06-042527號公報公開了這樣一種連桿分裂設備，
3其通過向裝配在連桿大端中限定的孔內的一對半柱狀突起的軸向相對側 施加各向相等的斷裂力以使這對半柱狀突起相互分幵而使連桿分裂，借 此防止分裂后的大端中的孔變形。
在日本特開平10-277848號公報、日本特開2002-066998號公報以及 日本特開平06-042527公報號中公開的分裂設備中，心軸包括呈形狀相同 的半柱狀突起形式的兩半心軸，將該心軸插入連桿大端中的孔中以定位 連桿，然后將楔形件推入兩半心軸中限定的矩形截面的孔中以使兩半心 軸張開，從而將大端分裂成帽部和桿部。
換言之，在日本特開平10-277848號公報、日本特開2002-066998 號公報以及日本特開平06-042527號公報中公開的分裂設備中，將接觸面 積相同的兩半心軸置于連桿大端的孔中，并在兩半心軸之間推入楔形件 以使兩半心軸張開，從而將與兩半心軸接觸的大端分裂成帽部和桿部。
用在不同發(fā)動機類型中的一些連桿具有在大端的相應側壁中與桿部 軸線基本平行地限定的一對螺栓孔，該對螺栓孔用于在其中接納用于將 帽部和桿部相互聯接成一體的相應螺栓，這些螺栓孔的相應中心軸線朝 連桿大端中的結合孔徑向向內偏離斷裂面的中心，即靠近連桿大端中的 結合孔移位。
在通過使日本特開平10-277848號公報、日本特開2002-066998號公 報以及日本特開平06-042527號公報中公開的分裂設備的兩半心軸(兩半 心軸與連桿大端中的結合孔的內周面接觸的接觸面積相同)相互分開地 運動而將用在這樣的不同發(fā)動機類型中的連桿的大端分裂成帽部和桿部 時，如附圖中的圖23所示，分裂線1從大端2中的結合孔3的內周面水 平傳播至相應螺栓孔4，然后跨過螺栓孔4從螺栓孔4離開桿部6向上朝 帽部5傳播。因而，分裂線1沿離開結合孔3的方向斜向上延伸。結果， 在帽部5和桿部6之間形成不規(guī)則斷裂面，從而產生廢品。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提供一種連桿制造設備，該連桿制造設備即使 在連桿的大端中限定的緊固孔偏離大端斷裂面的中心時也會適當地分裂連桿的大端，從而制造連桿。
根據本發(fā)明，提供一種連桿制造設備，該設備通過一體成形具有大 端和小端的連桿，將該大端中的結合孔設定在一對擴張件上，然后使所 述擴張件張開而將所述大端分裂成帽部和桿部來制造連桿。該設備包括.-固定安裝在基座上的固定臺架；活動臺架，該活動臺架面對所述固定臺 架布置并可朝向和遠離所述固定臺架水平運動；安裝在所述固定臺架上 的擴張件；另一擴張件，該另一擴張件安裝在所述活動臺架上以與所述 活動臺架一起移位；以及加載機構，該加載機構用于施加斷裂載荷以使 所述擴張件相互分開地運動從而使所述大端分裂；其中，所述大端具有 一對緊固孔，這一對緊固孔在所述大端的相應水平側上與所述桿部的軸 線基本平行地限定在所述大端中，用于在其中插入相應的緊固件以使所 述帽部和所述桿部相互緊固，所述緊固孔的相應中心軸線偏離所述大端 的斷裂面的中心；并且當所述擴張件接合在所述結合孔中以分裂所述大 端時，所述活動臺架上的所述另一擴張件與所述結合孔的內壁面的接觸 面積大于所述固定臺架上的所述擴張件與所述結合孔的內壁面的接觸面 積。
上述設備如以下所述操作將連桿的桿部設定在固定臺架上，并將 連桿的帽部設定在可相對于該固定臺架運動的活動臺架上。
接著，加載機構施加斷裂載荷以使活動臺架遠離固定臺架運動。固 定臺架上的擴張件以及活動臺架上的另一擴張件相互遠離地移動，借此 將大端分裂成帽部和桿部。
使擴張件與大端中的結合孔的內壁面之間的接觸面積彼此不同。盡 管由于例如結合有該連桿的發(fā)動機類型，在大端的兩側在大端中限定的 緊固孔的中心軸線布置成不與斷裂面的中心對準，而是朝向結合孔徑向 向內與斷裂面的中心偏離一定距離，也可適當控制在大端分裂時在大端 中產生的應變以使帽部和桿部之間的分裂線基本上水平取向。
因此，盡管用于在其內插入緊固件的緊固孔偏離斷裂面的中心，也 可使連桿的大端適當分裂成帽部和桿部而不會受結合孔的不利影響。
所述固定臺架上的所述擴張件可靠近所述桿部布置，所述活動臺架
5上的所述另一擴張件可靠近所述帽部布置。換言之，活動臺架上的擴張 件與結合孔的內壁面之間的接觸面積可大于固定臺架上的擴張件與結合 孔的內壁面之間的接觸面積。


圖1A是可應用本發(fā)明的連桿的立體圖； 圖IB是圖1A中所示的連桿已分裂成帽部和桿部的立體圖； 圖2是根據本發(fā)明實施方式的分裂設備的分解立體圖； 圖3是圖2中所示的分裂設備的局部剖視的平面圖； 圖4是沿圖3中所示的分裂設備的軸向剖取的該分裂設備的垂直剖 視圖；圖5是圖2中所示的分裂設備的局部剖視的局部放大立體圖；圖6是圖4中所示的分裂設備的局部放大的垂直剖視圖；圖7是局部剖視的前視圖，示出了通過分裂設備的預載荷施加機構施加預載荷的方式；圖8是局部剖視的前視圖，示出了通過預載荷施加機構施加沖擊載荷的方式；圖9是局部放大立體圖，示出了將連桿斷裂為帽部和桿部的方式； 圖IO是局部放大立體圖，示出了將連桿斷裂為帽部和桿部的方式； 圖11是圖2中所示的分裂設備的操作順序的流程圖； 圖12是局部放大立體圖，示出了帽部斷裂面和桿部斷裂面相互壓靠 的方式；圖13A至圖13C是局部放大前視圖，示出了裂紋從斷裂面逐漸發(fā)展成次裂紋的漸進步驟，次裂紋傳播而產生脫落的碎片；圖14是連桿的平面圖，示出了在連桿斷裂成帽部和桿部時連桿如何受到先斷裂和后斷裂之間的時延的不利影響；圖15是根據本發(fā)明另一實施方式的分裂設備的垂直剖視圖；圖16是圖15中所示的分裂設備的操作順序的流程圖；圖17是局部分解立體圖，示出了與連桿的大端中限定的結合孔的內壁面的接觸面積不同的第一心軸和第二心軸；圖18A是剖視側視圖，示出了由圖2中所示的分裂設備分裂的連桿，該連桿具有中心軸線朝結合孔偏離斷裂面的中心的螺栓孔；圖18B是剖視側視圖，示出了根據對比例的連桿，該連桿具有中心 軸線與斷裂面的中心對準的螺栓孔；圖19是局部平面圖，示出了將連桿的大端設定在圖2中所示的分裂設備的第一心軸和第二心軸上的方式；圖20是局部平面圖，示出了使圖2中所示的分裂設備的第一心軸和第二心軸相互遠離地運動以將連桿分裂成帽部和桿部的方式；圖21A是表示向連桿施加垂直向內應變的方式的局部平面圖；圖21B是表示分裂線在圖21A中所示的連桿中斜向下傳播的方式的局部平面圖；圖22A是表示向連桿施加水平向內應變的方式的局部平面圖； 圖22B是分裂線在圖22A中所示的連桿中斜向上傳播的方式的局部 平面圖；以及圖23是局部平面圖，示出了在具有偏離斷裂面中心的螺栓孔的連桿 通過現有技術的分裂設備分裂時分裂線的傳播方式。
具體實施方式
以下將參照附圖詳細描述根據本發(fā)明優(yōu)選實施方式的連桿制造設備。圖1A是作為可應用本發(fā)明的工件的連桿30的立體圖，圖1B是連 桿30的立體圖，該連桿已分裂成帽部32和桿部34。連桿30具有大端38，該大端包括跨過大致圓形的結合孔36而合 成一體的帽部32和桿部34;以及小端40，該小端位于桿部34的遠離大 端38的端部處。連桿30例如通過鑄造或鍛造一體成形。大端38具有在其相應兩側限定在其中的螺栓孔(緊固孔)42a、 42b， 螺栓孔42a、 42b借助鉆之類的未示出的鏜孔機構與桿部34的軸線基本 平行地形成。7由于結合有連桿30的發(fā)動機類型，如圖18A所示，螺栓孔42a(42b) 的中心軸線保持不與稍后描述的斷裂面的中心對準，而是朝向結合孔36 徑向向內與該斷裂面的中心偏離預定距離t?？商鎿Q的是，螺栓孔42a (42b)的中心軸線可朝向大端38的外表面徑向向外與斷裂面的中心偏 離預定距離。通過與圖18B中所示的其中螺栓孔42a (42b)的中心保持與斷裂面 的中心對準的對比例的對比可以理解，螺栓孔42a (42b)左側的區(qū)域與 螺栓孔42a(42b)右側的區(qū)域具有不同的斷裂面積。具體地說，如圖18A 中所示，螺栓孔42a (42b)與結合孔36的內壁面之間的左側區(qū)域具有較 小的斷裂面積，而螺栓孔42a (42b)與大端38的外表面之間的右側區(qū)域 具有較大的斷裂面積。例如在發(fā)動機等的組裝過程中，未示出的螺栓(緊固件)從帽部32 側相應地擰到螺栓孔42a、 42b中，從而將帽部32緊固至桿部34。當帽 部32和桿部34這樣相互結合時，將連桿30的大端38連接至發(fā)動機的 曲柄銷。在圖1A中，附圖標記44表示分裂區(qū)域。大端38將在分裂區(qū)域44 處分裂成帽部32和桿部34，分裂區(qū)域44位于帽部32和桿部34之間的 邊界處。分裂區(qū)域44布置在大端38的兩側，中央隔著結合孔36。在圖2至圖4中示出了根據本發(fā)明實施方式的分裂設備50。圖2是 分裂設備50的分解立體圖。圖3是圖2中所示的分裂設備50的平面圖。 圖4是沿圖2中的軸向剖取的分配設備50的垂直剖視圖。分裂設備50包括用于設定位于預定位置的連桿30并保持如此設 定的連桿30的工件定位保持機構52;用于分裂連桿30的大端38的分裂 機構54;用于向分裂機構54施加預載荷的預載荷施加機構56 (參見圖7 和圖8);以及用于通過使重物57落下向分裂機構54施加沖擊載荷的加 載機構58 (參見圖7和圖8)。工件定位保持機構52包括基座60，在平面中觀看該基座為大致 長方形形狀；固定安裝在基座60上的固定臺架62;活動臺架64，其面 對固定臺架62布置并可沿基座60的軸向朝向和遠離固定臺架62水平運動；以及第一托架66和第二托架68，它們分別固定至基座60的相對兩 端并沿基座60的軸向向外伸出。固定臺架62包括通過第一托架66固定至基座60的固定臺70; 固定至固定臺70的第一油缸72;活動塊76,其聯接至第一油缸72的活 塞桿72a的遠端并可沿連桿30的軸向沿著導軌74來回運動；以及第一 工件支撐件78，其固定在活動塊76中限定的凹槽中，并從活動塊76的 端部伸出預定距離，第一工件支撐件78可通過第一油缸72運動以與連 桿30的小端40接合，并沿著連桿30的軸向朝大端38推動該小端40?？赏ㄟ^切換閥(未示出)使供應至第一油缸72的壓力油的壓力在高 水平和低水平之間變化，以改變沿連桿30的軸向朝大端38推動小端40 所用的力(推力)。如圖2和圖5所示，第一工件支撐件78在其遠端部限定有截面為V 形的錐形接合槽80，用于與連桿30的小端40接合。固定臺架62還具有 一對引導件82a、 82b，它們基本相互平行地固 定安裝在固定臺70上，活動塊76布置在這對引導件之間；滑塊86，該 滑塊86可在一對引導塊84上朝向和遠離連桿30運動，所述一對引導塊 84可沿著相應引導件82a、 82b滑動；以及第一氣缸88，該第一氣缸88 固定安裝在固定臺70上，用于使滑塊86朝向和遠離連桿30運動。在滑塊86上安裝有第二氣缸94，其可繞樞轉附連至滑塊86上的 一對支承塊卯a、 90b的第一銷92角運動預定角度；結合件96，其具有 分叉端并聯接至第二氣缸94的活塞桿94a;以及第二工件支撐件104， 其具有通過第二銷98樞轉附連至結合件96的分叉端的端部并具有通過 第三銷100樞轉支撐在滑塊86的結合板102上的中央部。第二工件支撐件104在其遠端具有大致Y形的擠壓部104a。當第二 氣缸94被致動時，擠壓部104a繞第三銷IOO角運動(轉過)預定角度， 以向下擠壓連桿30的大端38 (桿部34)的上表面，從而保持連桿30。如圖5所示，分叉的固定塊108向上伸出，在其上表面的中央限定 有截面為大致矩形的凹槽106，該固定塊108固定安裝在基座60上，靠 近固定臺70。定位固定銷110布置在凹槽106中，用于延伸穿過小端409中的孔，并且定位并保持小端40。在使第一工件支撐件78水平進入固定塊108的凹槽106中時，在第 一工件支撐件78和連桿30保持相互軸向對準的同時，第一工件支撐件 78的遠端中的接合槽80被引導而可靠地接合小端40。如圖4和圖6所示，固定安裝在基座60上的保持塊112布置在固定 塊108與活動臺架64之間。在保持塊112上固定安裝有第一心軸114， 該第一心軸114具有半圓形突起114a，用于與大端38中的結合孔36的 內壁面接觸。第一心軸114用作固定擴張件。如圖2和圖3所示， 一對第一引導件116a、 116b基本相互平行地布 置在基座60上，用于沿著連桿30的軸向引導活動臺架64。在第一引導 件116a、 116b中在基座60的上表面上方限定有相應的軸向延伸的凹槽。 滑動塊118具有可滑動地布置在第一引導件116a、 116b的相應凹槽中的 凸緣118a。如圖4和圖6所示，在滑動塊118的上表面上安裝有第二心軸120， 該第二心軸120具有半圓形突起120a，用于與大端38中的結合孔36的 內壁面接觸。第二心軸120用作活動擴張件。當第二心軸120與活動臺 架64 —起移動時，第二心軸120朝向或遠離固定臺架62上的第一心軸 114運動預定距離。如圖17所示，靠近帽部32 (即，位于其下方)布置的第二心軸120 包括直側面119，在平面中觀看時該直側面具有最大直徑D1;以及第 一弧形側面121,其用于在連桿30的大端38設定在第二心軸120上時與 結合孔36的內壁面接觸?？拷鼦U部34 (即，位于其下方)布置的第一心軸U4包括直側面 115，在平面中觀看時該直側面具有小于最大直徑D1的最大直徑D2;第 二弧形側面117，其用于在連桿30的大端38設定在第一心軸114上時與 結合孔36的內壁面接觸；以及布置在第二弧形側面117兩側的一對直側 面123a、 123b，用于在直側面123a、 123b與結合孔36的內壁面之間形 成間隙。當連桿30的大端38設定在第一心軸114上時，位于固定臺架上的10側面123a、 123b保持不與結合孔36的內壁面接觸。 因此，位于活動臺架64上的第二心軸120與結合孔36的內壁面之間的 接觸面積大于位于固定臺架62上的第一心軸114與結合孔36的內壁面 之間的接觸面積。由于第一心軸114和第二心軸120形狀不同，從而它 們與結合孔36的內壁面之間形成的接觸面積不同，因此可如稍后所述適 當控制在大端38分裂時在大端38處產生的應變。例如，第二心軸120的最大直徑D1與第一心軸114的最大直徑D2 之差可以是在從約lmni至約2mm的范圍內的值。換言之，第一心軸114 和第二心軸120在其一側的寬度差可以是在從約0.5mm至約lmm的范圍 內的值。半圓形突起114a、 120a具有限定在其相應的配合面中的矩形截面的 凹槽114b、 120b。當凹槽114b、 120b相組合時，它們共同在半圓形突起 U4a、 120a之間形成豎直通孔。矩形截面的楔形件122接合在該豎直通 孔中。此時，第一和第二心軸114、 120的半圓形突起114a、 120a相組合 而形成大致圓形的凸臺。該圓形凸臺被置于連桿30的大端38中的結合 孔36中。豎直向上延伸的連接板124固定至滑動塊118的端部。連接板124 在其表面上支撐相互水平間隔開預定距離的一對第三氣缸126a、 126b(參 見圖3)。第三氣缸126a、 126b具有相應的活塞桿，這些活塞桿的遠端通 過相應的軸128分別連接至一對第三工件支撐件(第一支撐機構)130a、 130b。第三工件支撐件130a、 130b可通過相應的第三氣缸126a、 126b 而沿連桿30的軸向在第二心軸120的上平坦面上來回運動。在相應的第三工件支撐件130a、 130b的軸向端上安裝有一對齒132。 齒132用于抵靠連桿30的大端38的帽部32，并沿從大端38朝向小端 40的方向平行于連桿30的軸線擠壓連桿30。第三工件支撐件130a、 130b 在其遠離齒132的另一端上具有相應的斜面138。斜面138用于與相應的 第四工件支撐件134a、 13牝的擠壓面136接合。如圖2和圖3所示，第三工件支撐件130a、 130b由固定安裝在第二 心軸120的上平坦面上的兩對基本平行的第二引導件140a至140d引導，用于沿連桿30的軸向線性移動。在滑動塊118的上表面上安裝有固定板141。一對第二油缸(第二支 撐機構)146a、 146b通過支撐組件142固定支撐在安裝于固定板141上 方的上板144上(參見圖2)。第二油缸146a、 146b具有相應的活塞桿， 這些活塞桿的遠端聯接至均成大致立方塊形式的相應的第四工件支撐件 134a、 134b。第四工件支撐件134a、 134b可通過第二油缸146a、 146b 豎直移動?？赏ㄟ^切換閥(未示出)使供應至第二油缸146a、 146b的壓力油的 壓力在高水平和低水平之間變化，以改變朝連桿30的帽部32推動第三 工件支撐件130a、 130b所用的力(推力)。第四工件支撐件134a、 134b具有用于與第三工件支撐件130a、 130b 的相應斜面138接合的相應擠壓側面136，用于朝連桿30擠壓第三工件 支撐件130a、 130b。如圖3中所示，支撐組件142包括一對第一支撐板142a、 142b, 它們豎直固定至固定板141的上表面并相互隔開預定距離，第一支撐板 142a、 142b基本平行于連桿30的軸向延伸；第二支撐板142c，其基本 水平延伸并結合至第一支撐板142a、 142b的上側壁面；以及一對第三支 撐板142d、 142e，它們沿著第二支撐板142c的豎直面基本相互平行地延 伸，并結合至該豎直面。第三支撐板142d、 142e具有布置在其表面上的相應脊部148，這些 脊部基本相互平行地豎直延伸。脊部148可滑動地接合在第四工件支撐 件134a、 134b中分別限定的相應槽150中，從而第四工件支撐件134a、 134b可通過脊部148而被平滑地引導以進行豎直運動。當相應的第四工件支撐件134a、 134b的擠壓面136與第三工件支撐 件130a、 130b的相應斜面138接合并推動該第三工件支撐件130a、 130b 時，第三工件支撐件130a、 130b產生反作用力。這樣產生的反作用力被 由被豎直延伸的第一支撐板142a、 142b保持的第三支撐板142d、 142e 承受。從基座60向外伸出的第二托架68具有第一側壁68a，其上固定安裝12有第四氣缸152。第四氣缸152具有第一活塞桿152a，該第一活塞桿的 遠端連接至連接板124，用于使活動臺架64整體沿著連桿30的軸向移動。第四氣缸152為雙活塞桿式氣缸，包括沿其缸筒的軸線分別從其相 對兩端伸出的第一活塞桿152a和第二活塞桿152b。第一活塞桿152a固 定至與滑動塊118結合的連接板124，第二活塞桿152b的遠端為自由端。第二托架68的第一側壁68a上支撐有固定于其上的一對備用缸153、 155，第四氣缸152布置在這對備用缸之間。備用缸153、 155具有相應 的活塞桿153a、 155a，它們的遠端聯接至連接板124，用于使活動臺架 64整體沿著連桿30的軸向移動，從而使與活動臺架64同時移動的帽部 32的斷裂面抵靠固定就位的桿部34的斷裂面，如稍后所述。第二托架68還具有第二側壁68b，第五氣缸154固定至該第二側壁。 第五氣缸154具有活塞桿154a，該活塞桿的遠端定位成面向第四氣缸152 的第二活塞桿152b并可與該第二活塞桿152b接合。當第五氣缸154被 致動而使活塞桿154a延伸時，活塞桿154a與第四氣缸152的第二活塞 桿152b接合并擠壓該第二活塞桿152b，從而使活動臺架64整體水平移 動。分裂機構54包括第一心軸114和第二心軸120，它們具有待布置 在大端38中的結合孔36中的相應半圓形突起114a、 120a;以及待壓入 的楔形件122，其用于使第一心軸114和第二心軸120張開。半圓形突起114a、 120a具有供楔形件122插入其內的凹槽114b、 120b。固定臺架62上的第一心軸14中的凹槽1Mb由基本豎直的壁面 限定，活動臺架64上的第二心軸120的凹槽120b由沿向上方向向外傾 斜的錐面限定(參見圖4和圖6)。楔形件122具有錐面122a，該錐面朝向其上遠端逐漸遠離豎直平面 傾斜。楔形件122插入凹槽114b、 120b中，使得錐面122a保持與第二 心軸120的壁面滑動接觸。當楔形件122被施力而在圖4中向下運動時， 錐面122a抵靠第二心軸120的壁面而滑動，固定臺架62上的第一心軸 114和活動臺架64上的第二心軸120遠離彼此地滑動張開。如圖7所示，預載荷施加機構56具有第三油缸156，用于產生待施加至楔形件122的預載荷。第三油缸156具有通過結合機構160聯接 至楔形件122的下端的活塞桿(載荷傳遞件)162，所述結合機構包括接 合銷158;以及活塞164，該活塞164具有與活塞桿162上的環(huán)形臺階部 162a接合的臺階部164a。活塞桿162穿過活塞164的中央延伸并可相對于活塞164滑動。活 塞164可與活塞桿162 —起沿壓入楔形件122的方向移動，并可沿與壓 入楔形件122的方向相反的方向與活塞桿162分開地運動。換言之，第 三油缸156通過活塞164僅沿活塞桿162的一個方向(向下方向)施加 預載荷。預載荷施加機構56和加載機構58具有通過活塞桿162連接至楔形 件122的共用載荷傳遞軸(載荷傳遞件)166。軸166通過臺階部162a 與活塞162成一體，并在遠離活塞桿162的一端處具有凸緣166a。凸緣 166a在軸166的軸向上的位置可調節(jié)。加載機構58具有豎直運動臺168，該運動臺168在其上支撐重物 57并可向下運動至與凸緣166a碰撞接合，從而產生經由軸166施加給楔 形件122的沖擊載荷； 一對引導件170a、 170b，豎直運動臺168在該對 引導件上以可豎直滑動的方式被引導；以及一對緩沖器172a、 172b，用 于吸收在豎直運動臺168下落時施加在豎直運動臺168上的沖擊。加載機構58還具有止動機構(未示出)，其用于調節(jié)豎直運動臺 168的向下沖程的下止點位置；豎直運動臺返回機構(未示出)，其用于 使已落下的豎直運動臺168返回至上待用位置；以及回程缸(未示出)， 其用于使已向下移動以分裂連桿30的大端38的楔形件122返回初始位根據本發(fā)明當前實施方式的分裂設備50基本上如上述構造。以下將 參照圖11所示的流程圖詳細描述該分裂設備的操作及其優(yōu)點。首先，將一體成形的連桿30設定在工件定位保持機構52中(參見 圖4)。此時，小端40由定位固定銷110定位，并且大端38中的結合孔 36裝配在第一心軸114和第二心軸120的組合起來的半圓形突起114a、 120a上(步驟S1)。然后，由工件定位保持機構52將這樣設定就位的連桿30保持在適當位置。具體地說，致動第一油缸72以使與活塞桿72a的遠端聯接的活 動塊76朝連桿30移動，同時活動塊76被導軌74引導。固定在活動塊 76的槽中的第一工件支撐件78與連桿30的小端40接合并朝向大端38 軸向擠壓該小端40 (步驟S2)。如圖5中所示，第一工件支撐件78水平運動至分叉的固定塊108的 中央限定的大致矩形截面的凹槽106中。在第一工件支撐件78的遠端中 限定的V形截面的接合槽80沿著連桿30的軸向同軸地與連桿30的小端 40接合。接著，致動第三氣缸126a、 126b，從而使通過軸128聯接至第三氣 缸126a、 126b的活塞桿的遠端的第三工件支撐件130a、 130b以可軸向 滑動的方式朝連桿30移動，同時第三工件支撐件130a、 130b被第二引 導件140a至140d引導。相應的第三引導件130a、 130b的軸向端上的齒 132抵靠連桿30的帽部32的相應肩部，并沿從大端38朝小端40的方向 軸向擠壓連桿30，從而使帽部32的肩部被橫向(水平)支撐(步驟S3)。此時，相應的第三工件支撐件130a、 130b的軸向端上的齒132抵靠 連桿30的帽部32的相應肩部，借此齒132輕微擠壓帽部32的相應肩部， 從而使連桿30的傾度(軸線)對準預設的定位方向，即校正連桿30的 軸向。接著，致動第二氣缸94以使聯接至結合件96的活塞桿94a延伸， 從而使第二工件支撐件104繞第三銷100向下轉動給定角度。當第二工 件支撐件104轉過給定角度時，其遠端上的大致Y形的擠壓部104a在連 桿30的結合孔36附近的兩個點處接觸大端38的上表面，并向下擠壓大 端38 (步驟S4)。此時，第一心軸114和第二心軸120的突起接合在連桿30的大端38 的結合孔36中，并且定位固定銷110接合在小端40的孔中。安放確認 機構(未示出)確認連桿30在第一心軸114的上平坦面上是否安放好(步 驟S5)。具體地說，例如安放確認機構包括限定在第一心軸114的上平坦面15中的出氣孔，來自空氣源的空氣從該出氣孔排放。當連桿30座置于第一 心軸114的上平坦面上時出氣孔被封閉，并且一傳感器(未示出)檢測 出氣孔的空氣排放速率的減小，即檢測出氣孔的空氣排放壓力的減小。因此，基于來自傳感器的信號可以可靠地確認連桿30座置于第一心軸114 的上平坦面上。接著，致動預載荷施加機構56的第三油缸156以向下移動活塞164。 活塞164的向下移動致使與臺階部164a接合的臺階部162a使活塞桿162 向下運動(參見圖7)。同時，活塞桿162使與其聯接的楔形件122向下 移動，借此向楔形件122施加預載荷(步驟S6)。被半圓形突起114a、 120a夾持的楔形件122被壓入凹槽114b、 120b 中。當楔形件122被下壓時，第二心軸120的限定凹槽120b的錐面以及 楔形件122的錐面122a相互抵靠地滑動，從而使第一心軸114和第二心 軸120略微張開。第一心軸114的突起114a以及第二心軸120的突起120a 相互水平隔開給定距離，并壓靠結合孔36的相應內表面。由于固定臺架62上的第一心軸114的直側面123a、 123b保持不與 結合孔36的內壁面接觸，活動臺架64上的第二心軸120與結合孔36的 內壁面之間的接觸面積大于固定臺架62上的第一心軸114與結合孔36 的內壁面之間的接觸面積。因此，施加至結合孔36的載荷在與第二心軸 120保持接觸的帽部32上比在與第一心軸114保持接觸的桿部34上大。此時施加至楔形件122的預載荷設定為即使突起114a、 120a壓靠結 合孔36的相應內表面，大端38也不會斷裂的水平，即允許大端38彈性 變形的水平。因此，防止了大端38以及第一心軸114和第二心軸120的 突起114a、 120a相對于彼此搖擺，從而作為工件的連桿30被第一心軸 114和第二心軸120的突起114a、 120a牢固地保持就位。在向連桿30的大端38中的結合孔36施加預載荷的情況下，致動第 二油缸146a、 146b以使均呈塊形式的第四工件支撐件134a、 134b豎直 向下移動。此時，支撐組件142的第三支撐板142d、 142e上的脊部148 接合在第四工件支撐件134a、 134b的與第三支撐板142d、 142e面對的 側面中分別限定的相應槽150中，從而引導第四工件支撐件134a、 134b16沿向下方向平滑運動(參見圖3)。當第四工件支撐件134a、 134b下降時，相應的第四工件支撐件134a、 134b的擠壓面136與第三工件支撐件130a、 130b的端部上的相應斜面 138滑動接合，從而朝連桿30的帽部32推動第三工件支撐件130a、 130b (步驟S7)。結果，連桿30的帽部32在被第四工件支撐間134a、 134b豎直下壓 以支撐帽部32的相應肩部的第三工件支撐件130a、 130b與帽部32的肩 部間的第二心軸120的突起120a之間被完全鎖定就位。在連桿30的帽部32被牢固鎖定就位的情況下，釋放豎直運動臺168 的止動件，隨后豎直運動臺168和重物57在被引導件170a、 170b引導 的同時落下。當豎直運動臺168撞擊在軸166上的凸緣166a上時，軸166 被施力而向下運動，從而向楔形件122施加沖擊載荷(參見圖8)(步驟58) 。此時，由于第三油缸156的活塞164可沿與楔形件122被壓入的方 向(即，施加沖擊載荷的方向)相反的方向相對于軸166運動，因而沖 擊載荷不會被第三油缸156衰減，而是可靠地施加至楔形件122。在所施加的沖擊載荷的作用下，楔形件122被進一步壓入第一心軸 114和第二心軸120的凹槽114b、120b中。第二心軸120的限定凹槽120b 的錐面以及楔形件122的錐面122a相互抵靠地滑動，從而使第一心軸114 和第二心軸120進一步張開。當第一心軸114和第二心軸120因而大致 水平地相互隔開時，大端38超過其彈性變形范圍而變形并在帽部32和 桿部34中的應力集中處的分裂區(qū)44處分裂(參見圖9和圖10)(步驟59) 。由于帽部32在來自第二油缸146a、 146b的壓力作用下由第三工件 支撐件130a、 130b上的齒132保持，因而防止斷裂的帽部32向四周散 開。具體地說，通過將固定臺架62上的第一心軸114固定就位，當向楔 形件122施加給定沖擊載荷時，活動臺架64上的第二心軸120與基座60 上的活動塊118 —起在被第一引導件116a、 116b引導的同時滑動移動。換言之，連桿30的桿部34通過第一心軸114、定位固定銷110和第 一工件支撐件78而被固定安裝在固定臺架62上，帽部32通過第四工件支撐件134a、 134b、第三工件支撐件130a、 130b和第二心軸120而被牢 固地鎖定就位。當活動臺架64的第二心軸120和滑動塊11S接著遠離固 定臺架62而在基座60上滑動移動時，連桿30的大端38被分裂成帽部 32和桿部34。在連桿30的大端38被分裂成帽部32和桿部34之后，致動未示出 的回程缸以使楔形件122升起而回到其初始位置。當楔形件122的上端從帽部32及桿部34的上表面向上伸出預定距 離時，基本上同時致動其相應活塞桿152a、 153a、 155a的遠端通過第二 托架68固定至活動臺架64的第四氣缸152和備用缸153、 155，以使活 塞桿152a、 153a、 155a延伸而朝向固定臺架62移動活動臺架64，從而 使帽部32的斷裂面和桿部34的斷裂面相互抵接接合。在帽部32和桿部34相互抵接的情況下，操作未示出的切換閥以使 供應至第一油缸72的壓力油的壓力從低水平變至高水平，從而增大朝連 桿30的大端38軸向擠壓連桿30的小端40所用的力(推力)。同時，操 作未示出的切換閥以使供應至第二油缸146a、 146b的壓力油的壓力從低 水平變至高水平，從而增大朝連桿30的帽部32擠壓第三工件支撐件 130a、 130b所用的力(推力)。結果，如圖12中所示，帽部32的斷裂面 和桿部34的斷裂面在期望的推力作用下被置于相互抵接接合(步驟 SIO)。換言之，在使帽部32的斷裂面和桿部34的斷裂面相互抵接接合 之后，施加至配合的斷裂面的推力(擠壓力)同時從低水平變至高水平， 以適當地促使配合的斷裂面中產生的碎片去除或釋放。如圖13A至圖13C所示，當大端38斷裂成帽部32和桿部34時， 主裂紋200傳播而產生脆性碎片(參見圖13A)。在主裂紋200的傳播過 程中，主裂紋200傾向于分支成小的次裂紋202。當連桿30被組裝在內 燃機中時或者當結合有該連桿30的內燃機運轉時，次裂紋202生長或傳 播到一起，從而產生帽部32的斷裂面和桿部34的斷裂面之間幾乎不接 觸的區(qū)域204 (參見圖13B)。區(qū)域204非常脆弱以致于當由于某些原因 向區(qū)域204施加載荷(應力)時，區(qū)域204作為碎片而脫落，如圖13C 所示。18根據當前實施方式，在連桿30通過落下的楔形件122而分裂成帽部 32和桿部34之后，立刻基本上同時地致動第四氣缸152和備用缸153、 155以使活動臺架64朝固定臺架62移動。在帽部32的斷裂面和桿部34 的斷裂面己相互抵接之后，向配合的斷裂面施加期望的推力以釋放在配 合的斷裂面中產生的碎片或者促使在配合的斷裂面中產生的碎片釋放。
如以上所述，在連桿30分裂成帽部32和桿部34之后，立刻分別由 活動臺架64和固定臺架62保持帽部32和桿部34。接著，使活動臺架 64朝固定臺架62移動，以使帽部32的斷裂面和桿部34的斷裂面抵接。 將配合的斷裂面進一步壓到一起，從而移除在配合的斷裂面中產生的碎 片或者促使在配合的斷裂面中產生的碎片釋放。
在己促使連桿30中的碎片釋放之后，在下一過程中，可利用金屬刷、 膠帶、抽吸機或振動器從斷裂面可靠地移除碎片。具體地說，若使用金 屬刷，則用金屬刷刷拭斷裂面以從斷裂面移除碎片。若使用膠帶，則將 膠帶施加至斷裂面然后從斷裂面剝除，借此能將碎片粘到膠帶上，從而 從斷裂面移除碎片。若使用抽吸機，則通過抽吸機向斷裂面施加負壓， 以從斷裂面移除碎片。在任一情況下都可以可靠地從斷裂面移除碎片。
在已從帽部32的斷裂面及桿部34的斷裂面移除碎片之后，或者在 已促使從帽部32的斷裂面及桿部34的斷裂面移除碎片之后，使已向帽 部32和桿部34施加推力的第一油缸72和第二油缸146a、 146b停止作 用而釋放作用在連桿30的配合斷裂面上的推力。結果，帽部32和桿部 34的配合斷裂面略微相互隔開，從而允許配合斷裂面中產生的碎片順暢 釋放。
接著，致動第一油缸72、第二油缸146a、 M6b、第二氣缸94、第三 氣缸126a、 126b、第四氣缸152和備用缸153、 155，以使第一至第四工 件支撐件78、 104、 130a、 130b、 134a、 134b基本上同時返回其初始位 置(步驟Sll)。
在約束斷裂的連桿30的帽部32和桿部34的部件已返回其初始位置 從而釋放連桿30之后，通過安裝在多軸機器人(未示出)的手臂上的相 應卡盤機構夾持帽部32和桿部34，從而將其輸送到下一過程。最后，致
19動第五氣缸154以使活動臺架64移動回其初始位置。
例如，如圖14所示，在通過傳統(tǒng)分裂設備(未示出)將大端分裂成
帽部和桿部時，若先斷裂(區(qū)域)和后斷裂(區(qū)域)之間存在時延，則 來自先斷裂的應力作用在桿部上，從而施加傾向于使桿部朝向后斷裂區(qū)
域變形的力。結果，桿部如圖14中的雙點劃線所示變形，而且小端中的 孔也變形。由于連桿30的期望產品特性，就帽部的構造和小端中的孔的 構造來說要求連桿30具有高尺寸精度。
換言之，當一體成形的連桿30被分裂成兩個部件(即，帽部32和 桿部34)時，在被分裂部件的一部分上作用彎曲應力，結果分裂面傾向 于局部變形或者說部件的精度容易受到不利影響。具體地說，這兩個部 件在分裂之后均具有兩個腿部。當部件分裂時，他們的分裂不會在腿部 中同時進行。而是，其中一個腿部較早開始分裂，接著另一腿部略有時 延地開始分裂。當較早斷裂的其中一個腿部中的分裂結束時，隨后斷裂 的另一腿部中的分裂仍在進行。在另一腿部的分裂的最后階段，在較早 分裂的腿部中兩個部件開始相互分開。
另一方面，根據當前實施方式，大端38的桿部34固定至固定臺架 62，帽部32通過第三工件支撐件130a、130b和鎖定第三工件支撐件130a、 130b的第二油缸146a、 146b而牢固地固定至活動臺架64。
在上述情況下，當連桿30的大端38分裂成帽部32和桿部34時， 僅帽部32與活動臺架64—起移動。因此，使得帽部32和桿部34的分 裂面處的先分裂和后分裂之間的任何時延都最小。
因此，根據當前實施方式，無需設立釋放外部壓力的正時，并且先 斷裂和后斷裂之間的任何時延都會最小化。
此外，根據當前實施方式，連桿30通過重物落下時產生的沖擊載荷 而分裂。然而，沖擊載荷的產生不局限于上述重物下落的技術。圖15示 出了根據本發(fā)明另一實施方式的分裂設備，其中作為單個致動器的第三 油缸156向下拉動楔形件122，從而向楔形件122施加沖擊載荷。
在這種情況下，如圖16中所示，無需向楔形件122施加預載荷，并 且由第三油缸156施加的致動力(拉力)可逐漸增大以使大端38分裂成帽部32和桿部34 (參見步驟S7)。
在圖21A、 21B和22A、 22B中示出了在連桿30的大端38上的夾 持力的作用下向內應變的方向與大端38分裂時分裂線L的傳播方向之間 的一般關系。
圖21A表示當向大端38豎直施加夾持力時如箭頭所示向連桿30施 加豎直向內應變的方式，圖21B表示在大端38分裂時分裂線U朝連桿 30的桿部34斜向下傳播的方式。
圖22A表示當向大端38水平施加夾持力時如箭頭所示向連桿30施 加水平向內應變的方式，圖22B表示在大端38分裂時分裂線L2朝連桿 30的帽部32斜向上傳播的方式。
因而，可根據施加至連桿30的大端38的夾持力而大致控制施加至 工件的向內應變。
當前實施方式基于參照夾持力與向內應變的關系對帽部32和桿部 34的接觸面積與分裂線傳播方向之間的關系的研究和實驗。
具體地說，如圖23所示，由于分裂線1跨過螺栓孔4并從螺栓孔4 向上朝帽部5傳播，因而推測會在大端38中產生水平向內應變。為了防 止分裂線l向上傳播，使第一心軸114的直側面123a、 123b保持不與結 合孔36的內壁面接觸，從而使活動臺架64上的第二心軸120與結合孔 36的內壁面之間的接觸面積大于固定臺架62上的第一心軸114與結合孔 36的內壁面之間的接觸面積。
如以上所述，第一心軸114和第二心軸120形狀不同，從而在它們 與結合孔36的內壁面之間形成不同的接觸面積。因此，盡管由于結合有 連桿30的發(fā)動機類型，螺栓孔42a、 42b的中心軸線保持不與斷裂面的 中心對準，而是朝結合孔36徑向向內與斷裂面的中心偏離預定距離，也 可適當控制大端38分裂時在大端38中產生的向內應變，從而使帽部32 和桿部34之間的分裂線基本上水平取向。
換言之，根據當前實施方式，施加至斷裂面的斷裂載荷和夾持力的 大小不變，但是使第一心軸114和第二心軸120與結合孔36的內壁面之 間的接觸面積彼此不同，從而適當控制在大端38分裂后由向內應變產生
21的分裂方向(分裂線的傳播方向)。
因此，盡管在結合孔36的相應兩側限定在大端38中的螺栓孔42a、 42b的中心軸線朝結合孔36徑向向內與斷裂面的中心偏離一定距離，分 裂線的傳播方向(即斷裂面的延伸方向)也不會向上(參見圖21B)或 向下(參見圖22B)取向，而是基本水平取向，從而可使大端38適當地 分裂成帽部32和桿部34 (參見圖19和圖20)。
權利要求
1、一種連桿制造設備，該設備通過一體成形具有大端和小端的連桿，將該大端中的結合孔設定在一對擴張件上，然后使所述擴張件張開而將所述大端分裂成帽部和桿部來制造連桿，該設備包括固定安裝在基座上的固定臺架；活動臺架，該活動臺架面對所述固定臺架布置并可朝向和遠離所述固定臺架水平運動；安裝在所述固定臺架上的擴張件；另一擴張件，該另一擴張件安裝在所述活動臺架上以與所述活動臺架一起移動；以及加載機構，該加載機構用于施加斷裂載荷以使所述擴張件相互分開地運動從而使所述大端分裂；其中，所述大端具有一對緊固孔，這一對緊固孔在所述大端的相應水平側上與所述桿部的軸線基本平行地限定在所述大端中，用于在其中插入相應的緊固件以使所述帽部和所述桿部相互緊固，所述緊固孔的相應中心軸線偏離所述大端的斷裂面的中心；并且當所述擴張件接合在所述結合孔中以分裂所述大端時，所述活動臺架上的所述另一擴張件與所述結合孔的內壁面的接觸面積大于所述固定臺架上的所述擴張件與所述結合孔的內壁面的接觸面積。
2、 根據權利要求1所述的設備，其中所述固定臺架上的所述擴張件 靠近所述桿部布置，所述活動臺架上的所述另一擴張件靠近所述帽部布 置。
全文摘要
在大端部(38)的左右兩側中形成供插入螺栓的一組螺栓孔(42a，42b)。螺栓孔(42a，42b)基本上平行于桿部(34)的軸線并定位成使得螺栓孔(42a，42b)的中心均偏離分割面的中心。當第一心軸(114)和第二心軸(120)壓配至大端部(38)中的結合孔(36)并將大端部斷裂分割時，活動臺架(64)側的第二心軸(120)與結合孔(36)的內壁的接觸面積設定為大于固定臺架(62)側的第一心軸(114)與結合孔(36)的內壁的接觸面積。
文檔編號B23P13/00GK101563545SQ20078004605
公開日2009年10月21日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權日2006年12月13日
發(fā)明者橋本款音 申請人:本田技研工業(yè)株式會社