一种提高铸造型液力变矩器效率的装置和方法

技术领域

本发明涉及液力变矩器，具体涉及一种提高铸造型液力变矩器效率的装置和方法。

背景技术

液力变矩器一般分为冲压型液力变矩器和铸造型液力变矩器，冲压型液力变矩器适合大批量生产，但是投资大，而且高速时效率没有铸造型液力变矩器高，铸造型液力变矩器投资小，适合中小批量生产，但是低速时效率没有冲压型液力变矩器高；铸造型液力变矩器的各零件，其铸造质量的高低，表面粗糙度尺寸精度对液力变矩器的传动质量都有重要的影响。目前国内大多采用树脂砂芯、金属型的铸造方法，涡轮、泵轮叶片在树脂砂芯中抽出。这种方法铸出的铝合金涡轮、泵轮、导轮流道表面粗糙度Ra＞6.3μm，尺寸精度很难保障，而且对要求叶片根部带有圆角的涡轮很难铸出。使变矩器内流道的油介质具有的传动性能低，发热量高，提高传动效率低，尤其是高速时。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种提高铸造型液力变矩器效率的装置和方法，其具体技术方案如下：

一种提高铸造型液力变矩器效率的装置，包括X轴移动和摆动机构、Y轴旋转机构、Z轴旋转机构和安装机架，所述安装机架包括Z轴机架和传动轴机架，所述Z轴旋转机构连接Y轴旋转机构，Y轴旋转机构连接X轴移动和摆动机构。

进一步的，所述Z轴旋转机构包括第一传感器、Z轴电机和第一轴承，所述第一传感器设置在Z轴电机的上部，所述Z轴电机通过螺栓设在Z轴机架上，Z轴机架设有轴孔，所述Z轴电机的转动轴通过花键联结传动轴机架，传动轴机架整体呈丁字型，所述传动轴机架外套设第一轴承后穿过所述轴孔，所述轴孔外侧还设有第一轴承压盖。

进一步的，所述Y轴旋转机构包括：Y轴电机、第二传感器、铰链座套、第二轴承、转动销轴，所述Y轴电机安装在铰链座套内，Y轴电机的转动轴通过花键联结Y轴传动轴，Y轴传动轴套设于第二轴承内，第二轴承安装在Y轴机架内，所述第二传动轴端部连接转动销轴，并通过转动销轴连接X轴移动和摆动机构，所述第二传感器设置在Y轴电机上。

进一步的，所述X轴移动和摆动机构包括：切削加工机构和激光加工机构，所述切削加工机构和激光加工机构均包括：单向直线驱动电机、双向直线驱动电机、铰链、距离传感器。

进一步的，所述切削加工机构还包括：第三轴承、第四轴承、铣刀主轴、铣刀连接盘、铣刀头，所述双向直线驱动电机通过铰链一端连接铰链座套，另一端连接单向直线驱动电机；所述单向直线驱动电机包括单向电机定子和与其配合安装的单向电机转子、单向丝杠电机轴、空心单向丝杠轴，所述空心单向丝杠轴的上部装有铣刀驱动电机和电源线，铣刀驱动电机连接有铣刀主轴，所述单向电机定子的外壁设有铰链孔并通过铰链连接双向直线驱动电机，所述单向丝杠电机轴套设在单向电机转子中间，所述单向电机定子与单向丝杠电机轴之间设有第五轴承，第五轴承外侧设有第二轴承压盖，第二轴承压盖上方设有传感器，所述空心单向丝杠轴套设在单向丝杠电机轴的内侧，所述铣刀主轴上部设有第四轴承，下部穿过第二导向套后配合安装第三轴承，所述铣刀主轴的端部固定连接铣刀连接盘并通过铣刀连接盘安装铣刀头，所述距离传感器设置在第二导向套的下方，所述第二导向套上设有销轴孔并通过所述转动销轴连接于所述Y轴电机的转动轴，所述单向直线驱动电机与第二导向套之间设有电机端盖，封闭第五轴承，所述第二导向套设有导向键，电机端盖处设有位移传感器，用来测量丝杠传动轴的位移。

进一步的，所述激光加工机构还包括：光纤、接头、激光头及与激光头相配的外部光闸；所述接头设置在空心单向丝杠轴的上部，所述激光头连接所述空心单向丝杠轴，所述光纤从外部激光器连出通过接头接入单向直线驱动电机的空心单向丝杠轴至所述激光头。

进一步的，所述双向直线驱动电机，包括：正向丝杠传动轴、反向丝杠传动轴、第三传感器、第一导向套、双向电机定子、双向电机转子、第六轴承和双向丝杠电机轴，所述双向电机转子位于双向电机定子内侧，所述双向丝杠电机轴设置在双向电机转子的中间，第六轴承设置在双向丝杠电机轴的两端，所述正向丝杠传动轴和反向丝杠传动轴设置在双向丝杠电机轴的中间，所述第一导向套设置在正向丝杠传动轴和反向丝杠传动轴的外侧，所述第一导向套和定子之间设有通过螺栓连接的电机端盖，电机端盖封盖第六轴承，所述第三传感器安装在第一导向套的外侧。

进一步的，所述双向丝杠电机轴内孔为T形螺纹或滚珠丝杠螺纹，以轴中心为基点，各自螺纹旋向相反。

一种提高铸造型液力变矩器效率的装置的使用方法，包括：上位机通过PLC分别对Z轴电机、Y轴电机、双向直线驱动电机和单向直线驱动电机进行同步控制，使得X轴移动和摆动机构、Y轴旋转机构、Z轴旋转机构在各自轴向的运动，同时通过距离传感器将X轴移动和摆动机构、Y轴旋转机构、Z轴旋转机构的运动角度和位移距离实施传输至下位机控制板，上位机采集下位机控制的数据进行控制，完成液力变矩器的加工。

有益效果：

本发明能够提高液力变矩器的涡轮、泵轮、导轮流道表面的尺寸精度和降低表面粗糙度，织构化流道表面，使得变矩器内流道的油介质具有的传动性能高，发热量低，提高传动效率。

附图说明

图1是本发明装置的Y轴旋转机构和Z轴旋转机构的原理图；

图2是本发明装置的Y轴旋转机构和Z轴旋转机构的结构示意图；

图3是本发明装置的X轴移动和摆动机构的铣刀加工机构与Y轴旋转机构连接原理图；

图4是本发明装置的X轴移动和摆动机构的铣刀加工机构与Y轴旋转机构连接结构示意图；

图5是本发明装置的X轴移动和摆动机构的激光加工机构与Y轴旋转机构连接原理图；

图6是本发明装置的X轴移动和摆动机构的激光加工机构与Y轴旋转机构连接结构示意图；

图7是本发明装置的双向直线驱动电机结构示意图；

图8是本发明装置的运行流程框图；

其中，1第一传感器，2Z轴电机，3第一轴承，4Z轴机架，5第一轴承压盖，6铰链座套，7第二传感器，8 Y轴电机，9第二轴承，10传动轴机架，11转动销轴，12Y轴传动轴，13单向直线驱动电机，14双向直线驱动电机，15铰链，16第三轴承，17距离传感器，18第二导向套，19铣刀主轴，20单向丝杠电机轴，21第五轴承，22传感器，23第四轴承，24电源线，25空心单向丝杠轴，26铣刀连接盘，27铣刀头，28单向电机定子，29单向电机转子，30第二轴承压盖，31正向丝杠传动轴，32反向丝杠传动轴，33第三传感器，34第一导向套，35第六轴承，36双向丝杠电机轴，37双向电机定子，38双向电机转子，39光纤，40接头，41激光头，42激光器，43铣刀驱动电机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚明白，以下结合说明书附图，对本发明作进一步详细说明。

本发明一种提高铸造型液力变矩器效率的装置，按照液力变矩器零件的三维图形，作为数据库，预先编排程序，存入上位机；根据人工智能技术制定的原则纲领和金属切削加工原理，对液力变矩器的涡轮、泵轮、导轮流道表面进行切削加工。如果需要液力变矩器有更高使用效率，可以把织构图形作为数据库存入上位机，再对切削过的流道表面加工出织构，或者用激光加工出表面织构。表面织构，也叫表面微造型，是在摩擦表面上加工出的一种或几种不同尺寸和排布形式的微小凹坑阵列或微小沟槽阵列。一定的表面织构改善了摩擦副表面的受力情况，具备很好的减摩润滑作用。

具体的，一种提高铸造型液力变矩器效率的装置，包括X轴移动和摆动机构、Y轴旋转机构、Z轴旋转机构和安装机架，所述安装机架包括Z轴机架4和传动轴机架10，所述Z轴旋转机构连接Y轴旋转机构，Y轴旋转机构连接X轴移动和摆动机构。

如图1-2所示，Z轴旋转机构包括第一传感器1、Z轴电机2和第一轴承3，所述第一传感器1设置在Z轴电机2的上部，所述Z轴电机2通过螺栓设在Z轴机架4上，Z轴机架4设有轴孔，所述Z轴电机2的转动轴通过花键联结传动轴机架10，传动轴机架10整体呈丁字型，所述传动轴机架10外套设第一轴承3后穿过所述轴孔，所述轴孔外侧还设有第一轴承压盖5。

所述Y轴旋转机构包括：Y轴电机8、第二传感器7、铰链座套6、第二轴承9、转动销轴11，所述Y轴电机8安装在铰链座套6内，Y轴电机8的转动轴通过花键联结Y轴传动轴12，Y轴传动轴12套设于第二轴承9内，第二轴承9安装在Y轴机架10内，所述第二传动轴端部连接转动销轴11，并通过转动销轴11连接X轴移动和摆动机构，所述第二传感器7设置在Y轴电机8上。

如图3-6所示，所述X轴移动和摆动机构包括：切削加工机构和激光加工机构。所述切削加工机构和激光加工机构均包括：单向直线驱动电机13、双向直线驱动电机14、铰链15、距离传感器17。

其中，所述切削加工机构还包括：第三轴承16、第四轴承23、铣刀主轴19、铣刀连接盘26、铣刀头27，所述双向直线驱动电机14通过铰链15一端连接铰链座套6，另一端连接单向直线驱动电机13；

所述单向直线驱动电机13包括单向电机定子28和与其配合安装的单向电机转子29、单向丝杠电机轴20、空心单向丝杠轴25，所述空心单向丝杠轴25的上部装有铣刀驱动电机43和电源线24，铣刀驱动电机43连接有铣刀主轴19，所述单向电机定子28的外壁设有铰链孔并通过铰链15连接双向直线驱动电机14，所述单向丝杠电机轴20套设在单向电机转子29中间，所述单向电机定子28与单向丝杠电机轴20之间设有第五轴承21，第五轴承21外侧设有第二轴承压盖30，第二轴承压盖30 上方设有传感器22，所述空心单向丝杠轴25套设在单向丝杠电机轴20的内侧，所述铣刀主轴19上部设有第四轴承23，下部穿过第二导向套18后配合安装第三轴承16，所述铣刀主轴19的端部固定连接铣刀连接盘26并通过铣刀连接盘26安装铣刀头27，所述距离传感器17设置在第二导向套18的下方，所述第二导向套18上设有销轴孔并通过所述转动销轴11连接于所述Y轴电机10的转动轴，所述单向直线驱动电机13与第二导向套18之间设有电机端盖，封闭第五轴承21，所述第二导向套18设有导向键，电机端盖处设有位移传感器，用来测量丝杠传动轴的位移。

所述激光加工机构还包括：光纤39、接头40、激光头41及与激光头41相配的外部光闸；所述接头40设置在空心单向丝杠轴25的上部，所述激光头41连接所述空心单向丝杠轴25，所述光纤39从外部激光器42连出通过接头40接入单向直线驱动电机13的空心单向丝杠轴25至所述激光头41。

如图7所示，所述双向直线驱动电机14，包括：正向丝杠传动轴31、反向丝杠传动轴32、第三传感器33、第一导向套34、双向电机定子37、双向电机转子38、第六轴承35和双向丝杠电机轴36，所述双向电机转子38位于双向电机定子37内侧，所述双向丝杠电机轴36设置在双向电机转子38的中间，第六轴承35设置在双向丝杠电机轴36的两端，所述正向丝杠传动轴31和反向丝杠传动轴32设置在双向丝杠电机轴36的中间，所述第一导向套34设置在正向丝杠传动轴31和反向丝杠传动轴32的外侧，所述第一导向套34和定子之间设有通过螺栓连接的电机端盖，电机端盖封盖第六轴承35，所述第三传感器33安装在第一导向套34的外侧。

所述双向丝杠电机轴36内孔为T形螺纹或滚珠丝杠螺纹，以轴中心为基点，螺纹旋向相反。

如图8所示，一种提高铸造型液力变矩器效率的装置的使用方法为：按照液力变矩器零件的三维图形，作为数据库，预先编排程序，存入上位机，上位机通过PLC控制本发明的装置，根据人工智能技术制定的原则纲领和金属切削加工原理，分别对Z轴电机、Y轴电机、双向直线驱动电机和单向直线驱动电机进行同步控制，实现X轴移动和摆动机构、Y轴旋转机构、Z轴旋转机构在各自轴向的运动，对液力变矩器的涡轮、泵轮、导轮流道表面进行切削加工，同时通过距离传感器将各个机构的运动角度和位移距离实时传输至下位机控制板，上位机采集下位机控制的数据进行智能控制完成液力变矩器的加工，进一步的，如果需要液力变矩器有更高使用效率，可以把织构图形作为数据库存入上位机，再对切削过的流道表面加工出织构，或者用激光加工出表面织构。