一种凸轮轴轴向定位装置的制作方法

本发明属于凸轮轴装配领域，具体涉及一种凸轮轴轴向定位装置。

背景技术：

现有的凸轮轴轴向定位装置包括定位头和固定在定位头上的定位销，定位头的中心具有与凸轮轴大端的顶针孔配合的顶针，定位销能与凸轮轴大端的销孔配合，顶针与定位销的位置保持固定不变。ea系列发动机采用机械挺柱，在选配挺柱（即挺柱分组）之前需测量凸轮轴的基圆与轴颈的高度差，测试方法为：用现有的顶针定位组件对凸轮轴小端（参见图1、图2的凸轮轴左端）定位，用轴向定位装置对凸轮轴大端（参见图1、图2的凸轮轴右端）定位，轴向定位装置的顶针插入凸轮轴大端的顶针孔内，定位销插入凸轮轴大端的销孔内，探针分别接触基圆与轴颈，轴向定位装置旋转，通过定位销带动凸轮轴旋转，凸轮轴转动两圈后即可得到所有基圆与轴颈的数据。ea系列发动机的进气凸轮轴有两种型号，如图1、图2所示，两种凸轮轴的长度不同（即a≠b），两种凸轮轴大端的销孔中心到顶针孔中心的距离也不同（即a≠b），生产线在每次换机型生产时都需要更换轴向定位装置，平均2天换一次，一次30分钟，严重影响产能，生产效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种凸轮轴轴向定位装置，以在定位两种不同型号的凸轮轴时，避免进行更换，提高生产效率。

本发明所述的凸轮轴轴向定位装置，包括定位头、基座组件、限位支架、第一弹簧、连接组件和与凸轮轴大端的销孔配合的定位销，定位头的中心具有与凸轮轴大端的顶针孔配合的顶针，定位销安装在连接组件上，连接组件安装在定位头上且与基座组件配合，能实现定位销沿定位头径向相对于顶针的移动/复位，限位支架与定位头、基座组件配合，第一弹簧位于定位头与基座组件之间，且一端与定位头抵靠、另一端与基座组件抵靠，定位头能沿轴向相对于基座组件移动/复位，限位支架能限制定位头复位时（也是初始状态时）定位头与基座组件的相对位置。

优选的，所述定位销的一端具有挡板；所述连接组件包括连接座、第二弹簧、第三弹簧和呈t形的销套，第三弹簧垂直固定在连接座的侧壁上，连接座的一端开设有第一盲孔、另一端具有楔形斜面，销套的中心开设有阶梯孔，阶梯孔的小孔孔径与定位销的直径相匹配、大孔孔径与挡板的直径相匹配，销套的竖直部与第一盲孔固定连接、水平部位于第一盲孔外，定位销穿过阶梯孔的小孔而伸出销套外，挡板与阶梯孔内的台阶端面抵靠，第二弹簧的一部分位于第一盲孔内与第一盲孔的底面抵靠，第二弹簧的另一部分位于阶梯孔的大孔内与挡板抵靠，定位销能相对于销套移动/复位；所述定位头的侧壁沿轴向开设有能容纳连接组件的组件安装槽，组件安装槽内沿定位头径向开设有第三弹簧安装孔；所述基座组件包括基座和设置在基座上且倾斜角度与所述楔形斜面的倾斜角度相同的楔形凸台；第三弹簧的一部分安装在第三弹簧安装孔内，第三弹簧的另一部分以及连接座位于组件安装槽内，且通过固定连接在组件安装槽槽口处的组件盖板限位，定位销突出于定位头的顶面且与定位头的轴线平行，楔形斜面与楔形凸台接触配合，从而实现定位销沿定位头径向相对于顶针的移动/复位，达到定位销相对于顶针的位置可调整的目的。

优选的，所述基座组件还包括一块钢珠盖板和n颗钢珠，钢珠盖板上开设有n个直径小于钢珠直径的钢珠孔，钢珠盖板的背面设置有凸起；所述楔形凸台的楔形表面开设有n个半球形凹槽，n颗钢珠分别装在n个半球形凹槽内，钢珠盖板覆盖于n颗钢珠上，且通过凸起支撑并固定连接在楔形凸台上，n颗钢珠与n个所述钢珠孔对应，钢珠能在半球形凹槽内转动且部分突出于所述钢珠孔；钢珠的突出于所述钢珠孔的部分与所述楔形斜面接触。定位销以及连接座移动时，楔形斜面与钢珠接触，减小了摩擦，从而使定位销以及连接座移动更顺畅。

优选的，所述连接座的侧壁对称设置有两个滑块，所述组件安装槽的两侧沿定位头径向分别开设有一条滑槽，两个滑块分别位于两条滑槽内且能沿滑槽滑动。滑块与滑槽配合对连接座进行限位，能避免定位销以及连接座移动时出现偏差。

优选的，所述限位支架呈u形；所述基座的侧壁沿轴向对称开设有两个第一支架安装槽，两个第一支架安装槽沿基座的底部延伸且在底部中心连通，形成u形限位槽，所述基座的顶部中心开设有第二盲孔；所述定位头的侧壁沿轴向对称开设有两个第二支架安装槽，所述定位头的底部中心设置有导向筒；定位头与基座正对，导向筒插入第二盲孔内，第一弹簧的一部分位于导向筒内与定位头的底部抵靠，第一弹簧的另一部分位于第二盲孔内与第二盲孔的底面抵靠，限位支架横跨在u形限位槽内，且顶部两端分别位于两个第二支架安装槽内与定位头固定连接，定位头能沿轴向相对于基座移动/复位，限位支架在定位头的带动下能相对于基座移动/复位，限位支架实现了定位头复位时对定位头与基座组件的相对位置的限制。

优选的，所述基座组件还包括套筒，套筒具有外螺纹，所述第二盲孔具有内螺纹，套筒与第二盲孔螺接，且部分突出于基座的顶面，所述导向筒插入套筒内与套筒间隙配合。

优选的，所述基座的底部边沿对称设置有两个连接支耳，基座通过两个连接支耳能更方便的装配在驱动气缸上。

优选的，所述限位支架的底部具有限位圆台，所述基座的底部中心开设有与所述限位圆台相匹配的圆槽，该圆槽将所述的两个第一支架安装槽连通，限位支架横跨在u形限位槽内时，限位圆台位于圆槽内与圆槽间隙配合。限位圆台使限位支架具有了更高的强度。

优选的，所述楔形斜面的倾斜角度α=arctan（a-b）/（b-a）；其中，a表示待定位的第一种凸轮轴的长度，a表示待定位的第一种凸轮轴大端的顶针孔中心与销孔中心之间的距离，b表示待定位的第二种凸轮轴的长度，b表示待定位的第二种凸轮轴大端的顶针孔中心与销孔中心之间的距离，a＜b，a＞b。

本发明中顶针的轴向位置以及定位销相对于顶针的位置都能够调整，在定位两种不同型号的凸轮轴时，不需要更换轴向定位装置，彻底消除了机型切换对产能的影响，提高了生产效率；并且本发明结构简单、性能可靠、安装使用方便，实用性强。

附图说明

图1为第一种凸轮轴的结构示意图。

图2为第二种凸轮轴的结构示意图。

图3为实施例的结构示意图。

图4为实施例中第一弹簧与基座组件的装配示意图。

图5为实施例中基座组件的部分分解示意图。

图6为实施例中钢珠盖板以及钢珠的结构示意图。

图7为实施例中基座组件的轴测图。

图8为实施例中限位支架的结构示意图。

图9为实施例中连接组件与定位头的装配示意图。

图10为实施例中定位头的结构示意图。

图11为实施例中连接组件的结构示意图。

图12为实施例中连接组件的分解示意图。

图13为对第二种凸轮轴进行定位，定位销被凸轮轴大端压缩时的状态图。

图14为对第二种凸轮轴进行定位，定位头、定位销被凸轮轴大端压缩且定位销及连接座平移至销孔所在分度圆处的状态图。

图15为对第二种凸轮轴进行定位，定位头被凸轮轴大端压缩且定位销插入销孔内的状态图。

图16为对第一种、第二种凸轮轴进行定位时的状态对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1至图16所示的凸轮轴轴向定位装置，包括定位头1、定位销2、基座组件3、限位支架4、第一弹簧5和连接组件7。

如图9、图10所示，定位头1的中心具有与凸轮轴大端的顶针孔61配合的顶针11，定位头1的侧壁沿轴向开设有能容纳连接组件7的组件安装槽12，组件安装槽12内沿定位头1径向开设有第三弹簧安装孔13，组件安装槽12的两侧沿定位头1径向分别开设有一条滑槽17，定位头1的侧壁沿轴向对称开设有两个第二支架安装槽15，第二支架安装槽15的宽度略大于限位支架4的宽度，第二支架安装槽15内开设有第二连接孔18，组件安装槽12位于两个第二支架安装槽15之间，定位头1的底部中心设置有导向筒16。

如图9、图11、图12所示，定位销2能与凸轮轴大端的销孔62配合，定位销2的一端具有挡板21。连接组件7包括连接座71、第二弹簧72、第三弹簧73和呈t形的销套74，第三弹簧73垂直焊接在连接座71的侧壁上，连接座71的一端开设有第一盲孔711、另一端具有楔形斜面712，第一盲孔711具有内螺纹，连接座71的侧壁对称设置有两个滑块75，销套74的竖直部具有外螺纹，销套74的中心开设有阶梯孔741，阶梯孔741的小孔孔径与定位销2的直径相匹配、大孔孔径与挡板21的直径相匹配，销套74的竖直部与第一盲孔711螺接，销套74的水平部位于第一盲孔711外，定位销2穿过阶梯孔741的小孔而伸出销套74外，挡板21与阶梯孔741内的台阶端面抵靠，第二弹簧72的一部分位于第一盲孔711内且端部与第一盲孔711的底面抵靠，第二弹簧72的另一部分位于阶梯孔741的大孔内且端部与挡板21抵靠，定位销2在第二弹簧72的弹力作用下能相对于销套74移动/复位。

如图9所示，第三弹簧73的一部分安装在第三弹簧安装孔13内，第三弹簧73的另一部分以及连接座71位于组件安装槽12内，两个滑块75分别位于两条滑槽17内，连接组件7通过螺接在组件安装槽12槽口处的组件盖板14限位，定位销2突出于定位头1的顶面且与定位头1的轴线平行。

如图4至图8所示，限位支架4呈u形，且顶部两端开设有第一连接孔41、底部具有限位圆台42。基座组件3包括基座30、套筒34、设置在基座30上且倾斜角度与楔形斜面712的倾斜角度相同的楔形凸台31、一块钢珠盖板32和24颗钢珠33，基座30的顶部中心开设有第二盲孔302，第二盲孔302具有内螺纹，基座30的底部中心开设有圆槽303，基座30的底部边沿对称设置有两个连接支耳35，基座30的侧壁沿轴向对称开设有两个第一支架安装槽301，两个第一支架安装槽301沿基座30的底部延伸且在底部通过圆槽303连通，形成u形限位槽，第一支架安装槽301的宽度略大于限位支架4的宽度，套筒34具有外螺纹，套筒34螺接在第二盲孔302内。钢珠盖板32上开设有24个直径小于钢珠直径的钢珠孔321，钢珠盖板32的背面设置有四个凸起322；楔形凸台31的楔形表面开设有24个半球形凹槽311，24颗钢珠33分别装在24个半球形凹槽311内，钢珠盖板32覆盖于24颗钢珠33上，且通过四个凸起322支撑并螺接在楔形凸台31上，24颗钢珠33与24个钢珠孔321对应，钢珠33能在半球形凹槽311内转动且部分突出于钢珠孔321。如图16所示，楔形斜面712的倾斜角度（即楔形斜面712的斜线与定位头1的轴线之间的夹角）：α=arctan（a-b）/（b-a）；其中，a表示待定位的第一种凸轮轴的长度，a表示待定位的第一种凸轮轴大端的顶针孔与销孔之间的距离，b表示待定位的第二种凸轮轴的长度，b表示待定位的第二种凸轮轴大端的顶针孔与销孔之间的距离，a＜b，a＞b。

如图3所示，定位头1与基座30正对，导向筒16插入套筒34内与套筒34间隙配合，第一弹簧5的一部分位于导向筒16内且端部与定位头1的底部抵靠，第一弹簧5的另一部分位于套筒34内且端部与第二盲孔302的底面抵靠，限位支架4横跨在u形限位槽内，限位圆台42位于圆槽303内与圆槽303间隙配合，限位支架4的顶部两端分别位于两个第二支架安装槽15内通过螺钉穿过第一连接孔41与第二连接孔18螺接，使限位支架4与定位头1固定连接，钢珠33的突出于钢珠孔321的部分与楔形斜面712接触，定位头1在第一弹簧5的弹力作用下能沿轴向相对于基座30移动/复位，限位支架4在定位头1的带动下能相对于基座30移动/复位，定位销2以及连接座71在第三弹簧73的弹力作用下能沿定位头1的径向相对于顶针11移动/复位。

如图1、图2所示，本实施例中待定位的第一种凸轮轴6的长度为a，第一种凸轮轴大端的顶针孔61的中心与销孔62的中心之间的距离为a，待定位的第二种凸轮轴6的长度为b，第二种凸轮轴大端的顶针孔61的中心与销孔62的中心之间的距离为b，a＜b，a＞b。

如果测量第一种凸轮轴（即短凸轮轴）的基圆与轴颈的高度差，则将上述凸轮轴轴向定位装置通过连接支耳35装配在凸轮轴大端的驱动气缸上，设备启动后，先使左侧顶针定位组件到位，确定凸轮轴小端位置；然后使凸轮轴轴向定位装置到位，定位销2被凸轮轴大端压缩，定位销2处于销孔62所在分度圆，再驱动轴向定位装置旋转，定位销2进入销孔62内，实现凸轮轴大端的定位，此时定位头1、定位销2都处于初始状态（参见图16）；最后驱动轴向定位装置通过定位销2带动第一种凸轮轴旋转，检测开始。

如果测量第二种凸轮轴（即长凸轮轴）的基圆与轴颈的高度差，则将上述凸轮轴轴向定位装置通过连接支耳35装配在凸轮轴大端的驱动气缸上，设备启动后，先使左侧顶针定位组件到位，确定凸轮轴小端位置；然后使凸轮轴轴向定位装置到位，定位销2先被凸轮轴大端压缩（参见图13），而后定位头1被凸轮轴大端压缩，带动连接座71的楔形斜面712在钢珠33上滑动，定位销2及连接座71平移至销孔62所在分度圆处（参见图14），再驱动轴向定位装置旋转，定位销2进入销孔62内（参见图15），实现凸轮轴大端的定位，此时定位头1、定位销2都处于压缩状态（参见图16）；最后驱动轴向定位装置通过定位销2带动第二种凸轮轴旋转，检测开始。驱动气缸带动凸轮轴轴向定位装置退位后，定位头1在第一弹簧5的弹力作用下复位，定位销2在第二弹簧72、第三弹簧73的弹力作用下复位（即回到初始状态位置，参见图3）。