五軸在線氣門油封自動壓裝機系統設計

盧立軍，陶東凱，趙 亮，馬玉剛，王 琪

LU Li-jun, TAO Dong-kai, ZHAO Liang, MA Yu-gang, WANG Qi

(北京機械工業自動化研究所，北京 100120)

0 引言

氣門油封是汽車發動機缸蓋上的一個重要元件，它的裝配精度對發動機的性能具有較大影響，尤其是氣門油封的裝配深度，如果氣門油封沒有裝好容易造成機油進入發動機燃燒室，會造成發動機運行時冒黑煙，使發動機的動力性能下降，等一系列問題。

通常氣門油封的裝配有兩種方式：1）裝配工通過工裝來裝配；2）通過設備進行壓裝，目前大多發動機生產廠家都采用人工壓裝。人工裝配效率低，質量更難以保證，為解決這一問題，08年我單位為某發動機生產廠家設計了一條缸蓋裝配線，該線上配置了一臺全自動氣門壓裝機，該設備自投產兩年多來一直穩定運行，受到了該廠家的好評。

1 設備主要組成部分

該壓裝機（如圖1所示）主要由以下六部分構成。

1）自動上料、直線輸送機構；

2）進、排氣門油封分時送料機構；

3）缸蓋翻轉機構；

4）壓頭變位機構；

5）壓頭前后移動機構；

6）壓頭上下移動機構（即壓裝機構）。

其中2）～6）部分均采用三菱伺服控制系統QD75定位模塊、J2S系列驅動模塊和HCSFS系列伺服電機構成。

2 設備主要功能

1）震動料斗對料斗內進氣門油封、排氣門油封姿態自動調整及輸送 ，對于姿態不正的油封在進入直線料道前已被設備上料機構剔除掉。

2）取料機構分時取8個進氣、排氣門油封等待壓裝機構取料，8個油封一次送到壓頭取料位，壓頭一次取8個油封，即進氣門8個油封和排氣門8個油封均一次壓裝完成提高了工作效率，同時取料機構采用伺服控制保證取料、送料精確定位。

3）缸蓋翻轉機構采用伺服，保證進氣、排氣門都能垂直壓裝。

4）8個壓頭間的的間距由壓頭變位伺服機構控制，可以根據不同缸蓋的進、排氣氣門的間距隨時改變，從而適用多種機型的壓裝。

5）壓頭前后移動機構通過伺服控制可以將壓裝機構精確定位到取料位，涂油位，進氣門壓裝位，排氣門壓裝位。

6）壓頭上下移動機構通過伺服控制可以保證壓頭精確的取油封、涂油、壓裝。

7）各伺服軸均具有位置示教功能。

圖1 設備局部圖

圖2 未壓裝氣門油封的缸蓋

圖3 已壓裝氣門油封的缸蓋圖

3 控制系統組成

控制系統以三菱Q02 PLC為核心，控制多個伺服系統協調工作。控制系統方框圖如圖4所示。

圖4 控制框圖

4 軟件設計

本設備控制的關鍵點是對伺服軸的控制，每個伺服軸控制程序都由：1）伺服軸參數初始化程序；2）伺服軸回零程序；3）伺服軸點動程序；4）伺服軸示教程序；5）伺服軸定位程序；6）伺服軸運行變速及限位保護程序；7）伺服軸報警復位程序；8）伺服軸非正常停止（急停）程序組成。由于設備較為繁瑣，現以伺服壓裝上下移動機構進行說明。

參數初始化程序：

定位程序：

尋零程序：

5 結束語

本設備采用三菱伺服控制系統該。伺服系統能夠適應用戶車間較為惡劣的電磁環境，較好的完成了各個軸的精確定位，可靠性較高。

[1]三菱QD75 定位模塊用戶手冊[Z].