万用固定夹具和万用铰孔装置及利用它们进行铰孔的方法

摘要

本发明公开了一种万用固定夹具，还有一种万用铰孔装置及一种利用它们进行铰孔的方法，它们可以使对OE阀体或油泵内的阀孔所进行的手工铰孔修复达到很高的精度，而且这些的修复对于一个修理工来说可以在普通的修理车间内完成。这个万用固定夹具包含了一个刀具固定器或所谓的可在各方向轴上旋转的机械夹头装置，这可以使铰刀的轴精确地与阀孔的纵轴对齐。这个机械夹头装置被包含在一个用来在铰孔操作中夹住阀体或其它工件的工件固定夹具内。这个工件固定夹具被设计成可以对刀具固定器进行相对于夹具的垂直和水平的位置调整，以使铰刀可进行精确的位置校准，并提供了将刀具固定器和工件固定在理想位置上的锁定机制。

说明书

技术领域

本发明涉及与车辆的自动变速箱系统相关，更具体的说，是关于一种万用固定夹具和万用铰孔装置及利用它们进行铰孔的方法，用于修复福特、通用和其它类似自动变速箱内磨损的阀体和油泵。

背景技术

自动变速箱系统通常具有一个液力回路子系统，其内部至少包含一个液力泵、一个带有液体传输通道或回路的阀体、在液力回路内的输入孔和泄流孔，以及多个由于形状类似仿线轴而得名的仿形阀。这些仿形阀通常由具有多个控制圆径或槽脊的圆柱形活塞组成的，它们交替地打开和关闭通向液力回路的端口，从而调节自动变速箱油(以下称ATF)的流量和压力。

这些阀在使用过程中由于机械磨损必须经常更换或修复。如果磨损严重，这些阀所处的阀体孔必须要机加工扩孔，使一个相应加大的阀或一个外面套有阀套的替换阀能安装在该阀孔内，并与阀孔形成紧公差的配合。为了能挽救一个原厂生产的(以下称“OE”)阀体，关键是在加大型阀或阀套的配合表面与阀体之间必须提供一个防漏的油封，以防止与阀相连的油道间的交叉渗漏。

修理工面临的一个主要问题是在典型的变速箱修理车间内只能使用手工工具来达到这样精密的公差配合。因此，当前的这项发明就是为了解决这个问题并且克服原来修复技术中的其它缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种万用固定夹具，它与铰刀一起使用，能使对OE阀体或油泵内的阀孔所进行的手工铰孔修复达到很高的精度，而且这样的修复对于一个修理工来说可以在普通的修理车间内完成。

另外，本发明还提供了一种万用铰孔装置，它也能使对OE阀体或油泵内的阀孔所进行的手工铰孔修复达到很高的精度，而且这些的修复对于一个修理工来说可以在普通的修理车间内完成。

还有，本发明另外提供了一种利用工件固定夹具对工件内的孔进行铰孔的方法，通过它也能使对OE阀体或油泵内的阀孔所进行的手工铰孔修复达到很高的精度，而且这些的修复对于一个修理工来说可以在普通的修理车间内完成。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种万用固定夹具，它与铰刀一起使用，所述的万用固定夹具包括：一个具有一个用来在其上面安放工件的平整表面的底板；一个与所述底板垂直连接的夹具固定板，所述的夹具固定板包含了对所述的铰刀进行相对于所述工件的高度调节的定位机构；一个包含了允许所述铰刀相对于所述工件中的孔进行同轴对准的万用旋转机构的刀具固定器；一个可固定在所述的夹具固定板上的可拆卸夹盘，它可使所述的刀具固定器被定位在所述的夹具固定板和所述的可拆卸夹盘之间。

另外本发明还提供了一种万用铰孔装置，它用于自动变速箱阀体修复，所述的万用铰孔装置包括：一个铰刀工具；一个工件固定工具，其进一步包括了一个具有用来在其上面安放工件的平整表面的底板，一个与所述底板垂直连接的夹具固定板，所述的夹具固定板包含了对所述的铰刀进行相对于所述工件的高度调节的定位机构，一个包含了允许所述铰刀相对于所述工件中的孔进行同轴对准的万用旋转机构的刀具固定器，以及一个可固定在所述的夹具固定板上的可拆卸夹盘，它可使所述的刀具固定器被定位在所述的夹具固定板和所述的夹盘之间。

因为本发明的万用固定夹具或万用铰孔装置，包含了一个刀具固定器，这可以使铰刀的轴精确地与阀孔的纵轴对齐，这个刀具固定器被包含在一个用来在铰孔操作中夹住阀体或其它工件的万用固定夹具内，这个万用固定夹具可以对刀具固定器进行相对于夹具的垂直和水平的位置调整，以使铰刀可进行精确的位置校准，并提供了将刀具固定器和工件固定在理想位置上的锁定机制，这个万用固定夹具可以使修理工在变速箱修理车间内仅用手工工具就可完成精密的修复工作，本发明的利用工件固定夹具对工件内的孔进行铰孔的方法，也是利用上述工具实现的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步阐述。

图1是本发明中万用固定夹具的一个侧面的主视图；

图2是本发明中万用固定夹具的底板的一个俯视图；

图3是本发明中万用固定夹具的安装托架的一个俯视图；

图4是本发明中万用固定夹具的夹具固定板的一个主视图；

图5A是本发明中万用固定夹具内包含一个球形轴承的工具固定装置的一个截面图；

图5B是本发明中万用固定夹具内另一个包含两片球形垫圈的工具固定装置的一个截面图；

图6是本发明中万用固定夹具的可拆卸夹盘的一个平面图；

图7是本发明中万用固定夹具的一个侧面图，显示了与之相连的一个阀体正在铰孔的过程中；

图8是本发明中万用固定夹具装置一个分解图。

具体实施方式

如图1所示，可以看到一个与本项发明相一致的万用固定夹具10。出于简化，这里将主要介绍本项万用固定夹具10在自动变速箱阀体的阀孔铰孔操作中的使用。然而，应该可以理解到这里介绍的万用固定夹具10、10’也可以使用在变速箱油泵(图中未显示)或包含阀的其它类似工件的阀孔铰孔操作中。

万用固定夹具10是多个零件的总成，也就是说，由一个底板15、一个夹具固定板20、一个可拆卸夹盘(以下简称“夹盘”)25和一个刀具固定器(又称为“刀具固定器总成”)30组成的。在图1的装置中，安装托架35固定了底板15和夹具固定板20，这将在下面详细介绍。

如图2所示，底板15基本上是个长方形结构，沿着中轴线有一个切去的开口16，它从第一个平行边缘15b向内延伸。开口16可以在使用本项发明进行铰孔操作时让切割液从这里流过。底板15包含了一个平整的机加工表面15a，它被用来在铰孔过程中固定阀体、变速箱油泵或其它工件。

如图3所示，安装托架35是一个拉长的支撑件，它在开口16下面沿着底板15的第一个平行边缘15b横向延伸。在图示的装置中，安装托架35通过固定件诸如机器螺钉36(图1)机械地与底板15相连，机器螺钉36装在托架35上的通孔40中，并延伸到底板15上的螺纹孔17内。在装置的另一种形式中，安装托架35和底板15可以被制成连成一体的单一铸件结构(图中未显示)，或者安装托架35可以如图8显示的装置中的那样完全被省去。

在图1的装置中，夹具固定板20具有高度调节功能的定位结构，它包括但不仅局限于下列的结构。参考图4，夹具固定板20与底板15垂直，并与安装托架35连在一起，围绕这螺栓22呈共轴旋转关系。螺栓22穿过夹具固定板20上的一个孔(图中未显示)，并固定在安装托架35上的一个螺纹孔41内(图3)。夹具固定板20由曲槽25提供了一些有限的绕着螺栓22转动的角度自由，如图4中的方向箭头27所示。

锁定螺栓24穿过曲槽25，并固定在安装托架35上的螺纹孔42内(图3)，旋紧它就可将底板15固定在希望的相对于夹具固定板20的角度方向上。如图7所示，以这种方式来调整底板15和夹具固定板20的角度位置可以使铰刀55的位置被调整到阀体50内的被扩阀孔52的大致垂直高度。夹具固定板20带有两个平面20a和20b，为万用固定夹具10固定在标准的台虎钳(图中未显示)上提供了固定面。夹具固定板20也包含了一个中间的开孔23，万向旋转头可以安装在这里，以定位铰刀55(图7)。

图5A中，刀具固定器30有一个万用旋转机构，它包括一个的球形轴承45，球形轴承45含有一个内部的轴承元件46和一个轴承外圈47，轴承外圈47被分割成沿着圆周平面的两部分47a和47b。47a和47b被压入固定环53和54内，固定环53和54位于埋头孔56和57内(图4和图6)，而埋头孔56和57分别位于夹盘25和夹具固定板20内。固定环53和54能防止轴承外圈47的两个部分47a和47b发生变形。

在图5A中的所谓球形轴承45内，没有普通球形轴承或滚针轴承内所使用的滚珠或滚针，而是使用了带有外凸的半球形表面的内轴承元件(比如轴承滚子)46，与轴承外圈47的配合凹面相接合，将轴承元件46定位于其中。这种设计使轴承元件46在外圈47的纵轴A-A固定的情况下能具有旋转和角度变化的自由。康涅狄格州的Torrington公司所生产的球形轴承(零件号15SF24)可以满足这种要求。

图5A中的圆柱型连接器48与轴承元件46的内径匹配，另一方面也和接受铰刀55或钻头的铰刀导向杯士(又称“导向套”)49相匹配(图7)。因此，铰刀55的纵轴可以在轴承元件46允许的范围内相对于A-A轴进行旋转和角度变化，从而使其能在铰孔过程中与阀孔52对齐。

在装置的另一种形式中，工具固定器30”由带有一个凹面部分62和一个匹配的凸面部分64(图5B)组成的所谓的球形垫圈总成60组成。在这个装置中，凸面部分64的凸面与凹面部分62的凹面结合，从而使凸面部分64的凸面能相对于固定的凹面部分62凹面的纵轴B-B进行旋转和角度变化。密歇根州的Reid Tool Supply公司所生产的球形垫圈(零件号SPW-11)能适合这种应用。

图5B中，接受铰刀55的铰刀或钻头导向杯士49’与垫圈30’的凸面部分64的内径相配合。因此，铰刀55的纵轴可以在轴承元件46允许的范围内相对于B-B轴进行旋转和角度变化，从而使其能在铰孔过程中与阀孔52对齐。

图6中，夹盘25用来将轴承元件46锁止在与轴承外圈47匹配的位置，从而防止在设置完成后铰刀55与阀孔52的位置不对齐。而在图5B中，一旦设置完成，夹盘25就将凸面64锁止在与垫圈总成30’的凹面62的相对位置上。这需要将夹盘25固定在双头螺栓12上，双头螺栓12通过夹盘上的孔26伸出(图1)，并且在分别位于夹盘和夹具固定板上的埋头孔56和57之间将工具固定器总成30或30”固定住。

锁定机构，比如蝶形螺母14或其它适合的固定物可用来分别相对于工具固定器总成30和30”将夹盘25紧固。一旦夹盘25如图1中所示被安装完后，铰刀导向杯士49就可以通过夹盘的开孔28而接触到。

图8显示了万用固定夹具的另一种装置形式，在图中以10’表示。在这个装置中，万用固定夹具10’由各个部件组成：即底板15’，夹具固定板20’，夹盘25’，和刀具固定器30’。在这个装置中安装托架35(图3)被省略了。

如图8所示，底板15’基本上是个长方形的结构，沿着中轴线有一个切去的开口16’，它从第一个平行边缘15b’向内延伸。开口16’可以在铰孔操作时让切割液从这里流过。底板15’包含了一个平整的机加工表面15a’，它被用来在铰孔过程中固定阀体、变速箱油泵(图中未显示)或其它工件。

夹具固定板20’与底板15’垂直，并通过机器螺栓21来固定它们的相对位置，螺栓21穿过夹具固定板20’上的一个孔，并固定在底板15’上的螺纹孔43内。夹具固定板20’还具有平面20a和20b，它们使万用固定夹具10’可以被固定在标准的台虎钳上(图中未显示)。

在图8的装置中，夹具固定板20’还具有高度调节的功能结构，它包括但不仅局限于下列的结构。夹具固定板20’含有一个拉长的中央开孔23’，开孔23’位于调节槽56’和57’之间，刀具固定器30’将被置于此处，以定位铰孔工具55。这种设计使可以使不具有图4中的旋转机制的装置在安装时也能滑动调节刀具固定器30’相对于底板15’的垂直高度。下文会进一步讨论这方面的细节。

刀具固定器30’也有一个球形轴承(如图5A所示)，球形轴承包含一个内置的轴承元件46’和一个的轴承外圈分成两部分47a’和47b’。在这个装置中，轴承外圈的47a’和47b’都是从整块材料中机加工而成，前面所述的装置(图5A)中的安装环53和54已被有效地整合进轴承外圈的47a’和47b’中了。

轴承外圈的47a’和47b’两部分处于两个位置相对的、分别位于夹盘25’和夹具固定板20’上的调节槽56’和57’内。应该看到，此处的拉长的调节槽56’和57’比起前述的装置(图1)为刀具固定器30’提供了一个更大的相对于底板15’的垂直调节范围。因此，前述的装置中(图4)的旋转机制(即螺栓22和曲槽25)在这里被略去了。

还是参看图8的刀具固定器30’，一个如图5A所示的圆柱形连接器48被置于轴承元件46’的内圆中，而轴承元件46’则与一个用来定位铰刀55或钻头的铰刀或钻头导向杯士49相配合。因此，处于刀具固定器30’内的铰刀55的纵轴可以在轴承元件46’所允许的范围内相对A-A轴旋转或偏转，从而在上述的铰孔过程中使其能与阀体50内的孔52(图7)相对齐。

夹盘25’的结构提供了锁定功能，但不仅限于下述的结构。还是参看图8，夹盘25’的功能是用来锁定轴承元件46’在轴承外圈的两个部分47a’和47b’内固定就位，以防止铰刀55和孔52在安装设置完成后发生未对准的情况。这个功能是这样实现的：将夹盘25’通过其上面的孔26’安装在从夹具固定板20’上穿出的双头螺栓12’上，并将刀具固定器总成30’固定在分别位于夹盘25’和夹具固定板20’内的调节槽56’和57’之间。蝶形螺母14(图1)或其它合适的固定件被用来将夹盘25’紧固于刀具固定器30’上。一旦夹盘25’安装后，铰刀导向杯士49(图5A)就可通过夹盘25’上的中央开孔28’而被接触到。

上述的万用固定夹具10和10’可能具有包括但不仅限于以下的工件固定机构。在图7显示的装置形式中，万用固定夹具10具有一个机械夹头装置(以下简称“夹头”)70。夹头70包含一个固定支架72，支架被机械地连接在夹具固定板20或20’上。夹头70也包含一个可调节的底座75，底座75使用了一个旋转件74来固定铰孔操作中的阀体50或其它工件。旋转臂76通过弹簧激发或其它类似机制，可如图中方向箭头77所示的那样向下和向上结合或者释放夹头70。

另一种可选的方式是使用机械夹头比如C形夹子(图中未示)将阀体50固定在图7中的位置。阀体50也可以通过使用机器螺栓51(图7)被固定在所希望的位置上，螺栓51可以穿过阀体50上现存的孔，并与底板15上预定位置上的螺纹孔结合，从而固定阀体。

在实际使用中，万用固定夹具10或10’通常先被固定在台虎钳或其它工作台上。然后，设定与待铰阀孔52相应的大致垂直高度。如果使用夹具10，可以调节底板15相对于夹具固定板20的定位角度来设定底板15和刀具固定器30之间的大致垂直高度。如果使用夹具10’，则通过在夹具固定板20’和夹盘25’之间的调节槽56’和57’来垂直调节刀具固定器30’，从而达到待铰孔52的大致垂直高度。

接着，将一个一端直径和OEM原厂孔52的尺寸一致的导针穿过刀具固定器30或30’内的铰刀导向杯士49或49’，然后插入阀孔52中。然后，将夹盘25或25’安装到双头螺栓12或12’上并将蝶形螺母14轻微地按上但不要旋紧，以便将刀具固定器30或30’固定在希望的位置上。接下来，操作工可以微调刀具固定器30或30’的位置，直到导针可以在铰刀导向杯士49或49’内自由移动，这意味着阀孔52和铰刀导向杯士已经处于同心的对准位置上了。

应该看到刀具固定器30或30’可以在孔56和57或调节槽56’和57’内相对于底板20或20’进行垂直或水平的移动，从而将刀具固定器定位于和孔52处于同一中心线的位置上。在刀具固定器30或30’中，轴承外圈的47a，47b或47a’，47b’以及调节槽56’，57’的相邻表面可以涂上一些普通的白色锂油脂。如果是刀具固定器30”，则将油脂涂在62，64及孔56，57的相邻表面处。刀具固定器30，30’或30”分别浮于调节槽56’，57’或孔56，57内的这个位置上直到它被夹紧。接着，将导针撤出铰刀导向杯士49或49’，并用铰刀55或钻头来取代，继续进行铰孔操作。

尽管未在图中明确指出，应该认识到在必要时其它的设备和结构部件会被用到，上述的所有部件会被正确地排列和支持从而形成一个完整的和可运行的并包含了此项发明的各项特性的万用固定夹具。

那些精于技术的人们会意识到本项专利所基于的基本概念也可以作为一个基础，使用在其它的旨在达到本项发明意图的结构、方法和系统的设计中。比如，这里的万用固定夹具10经修改可以用来修理变速箱体内的液力阀孔。另外，如果将底板15撤去，这里的夹具10可以直接固定在变速箱的箱体上或其它任何需要高精度对齐或对准圆心的孔上。此外，本项万用固定夹具可经改进，使用一个电动的铰孔设备以控制铰刀的速度和进给量。因此，只要权利要求不离开本项发明的精神实质和范围，它们都应被看作已包含了这些等效的结构。

而且，尽管图示的发明装置已被详细介绍，在前面的介绍中仍然会有一些更改，变化和替换，在某些情况下，一些此项发明的特性会被使用到而另一些则未被使用到。因此，所附的权利要求书应该被宽泛地、并以一种与本项发明的范围相一致的方式来理解。