一種汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)的設(shè)計(jì)研制

丁繼軍

摘 要：汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)作為一種新型技術(shù)，主要是應(yīng)用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)塑料氣缸蓋罩上嵌入螺母的設(shè)備。基于此，本文從一種塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)的研發(fā)目的入手，對(duì)汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)的設(shè)計(jì)研制進(jìn)行了簡(jiǎn)單的論述。

關(guān)鍵詞：塑料；汽缸蓋罩；熱嵌機(jī)；研制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.022

1 課題的目的與意義

目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋罩材料普遍采用工程塑料制作而成。由于塑料件自身的特性，當(dāng)利用其自身的孔直接安裝時(shí)，其聯(lián)接強(qiáng)度及扭矩測(cè)試等方面的物理性能很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。而如果利用一種汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)將嵌件熱嵌在塑料氣缸蓋罩上，不僅便于安裝使用，還能使其聯(lián)接強(qiáng)度及扭矩測(cè)試等方面的物理性能符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，依托于熱嵌機(jī)將帶有內(nèi)螺紋的銅螺母加熱并鑲嵌到塑料氣缸蓋罩上，既可以增加螺紋連接部分，便于塑料氣缸蓋罩的安裝固定，還能有效提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度。另外，利用汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料、自動(dòng)加熱以及自動(dòng)嵌入以及氣缸蓋罩螺母熱嵌自動(dòng)化等功能，且其嵌入精度高、嵌入時(shí)間短、熱嵌質(zhì)量穩(wěn)定，可大大提高汽車塑料氣缸蓋罩的生產(chǎn)效率。總之，使用汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)可以大大減少材料的浪費(fèi)，提高原材料的利用率，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力資源，為公司創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)設(shè)計(jì)方案路線

本設(shè)計(jì)可分為四部分（如圖1），分別為主體機(jī)架、銅螺母自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、銅螺母加熱裝置以及取料嵌入裝置。

汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)主要設(shè)計(jì)方案為：人工將塑料氣缸蓋罩置于工作臺(tái)，雙手啟動(dòng)按鈕，防護(hù)安全門降下；由振動(dòng)盤出料及直線送料器將銅螺母送至加熱部位，高頻加熱設(shè)備在5秒內(nèi)將銅螺母加熱到設(shè)定的溫度300℃左右；X-Y軸伺服系統(tǒng)帶動(dòng)電動(dòng)缸及取料嵌入裝置到高頻加熱位置取料，再移動(dòng)至塑料氣缸蓋罩需要嵌入銅螺母的位置；電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)取料嵌入裝置，將加熱的銅螺母嵌入塑料氣缸蓋罩內(nèi)完成熱嵌。

3 汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)施

（1）主體機(jī)架。塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)主體機(jī)架的上部由HH4040標(biāo)準(zhǔn)鋁型材做框架，四周為封閉的透明有機(jī)玻璃；為了便于維護(hù)設(shè)備內(nèi)部的元器件，在側(cè)面開有可開閉的防護(hù)門；在面向操作者一側(cè)，設(shè)置升降式安全防護(hù)門、雙手啟動(dòng)按鈕及兩個(gè)料框；在人員上、下塑料氣缸蓋罩時(shí)，安全防護(hù)門會(huì)升起開啟，其他時(shí)間內(nèi)安全防護(hù)門降下關(guān)閉；在主體機(jī)架右側(cè)，是電柜箱及操作面板，頂部裝有三色報(bào)警燈；主體機(jī)架下部是由60X60X4的空心結(jié)構(gòu)方鋼制作的框架，左右兩側(cè)封閉，前后是可開閉的門；相關(guān)的氣動(dòng)元器件放在下機(jī)架的內(nèi)部。（2）銅螺母自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。利用振動(dòng)盤出料、直線送料器將熱嵌用的銅螺母送到加熱部位，再利用高精度傳感器來(lái)檢測(cè)銅螺母是否到位；推料桿在氣缸作用下，將銅螺母推向加熱位置的同時(shí)，將振動(dòng)盤及直線送料器送來(lái)的銅螺母隔開，保證每次只能有一個(gè)銅螺母被送到加熱部位。

（3）銅螺母加熱裝置。銅螺母自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)將銅螺母送至料座后端孔內(nèi)，由頂升氣缸帶動(dòng)頂料桿，將銅螺母頂升定位至環(huán)形感應(yīng)線圈中心，再由高頻加熱設(shè)備輸出強(qiáng)交變頻（30～100KHz）電流到感應(yīng)線圈，通過感應(yīng)線圈產(chǎn)生強(qiáng)交變磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)作用下，銅螺母表面會(huì)形成渦旋電流，從而使得銅螺母在5秒內(nèi)加熱到所需要的嵌入溫度（300℃左右）。（4）取料嵌入裝置。銅螺母在感應(yīng)線圈中加熱到設(shè)定溫度后，由X-Y軸伺服系統(tǒng)帶動(dòng)電動(dòng)缸及取料嵌入裝置，進(jìn)行取料及熱嵌嵌入，其具體步驟有以下兩點(diǎn)：1）取料，由X-Y軸伺服系統(tǒng)帶動(dòng)電動(dòng)缸精確定位至銅螺母位置，再由電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)取料嵌入裝置取料，具體過程為：取料嵌入裝置中的取料頭下表面貼緊銅螺母的上端面及內(nèi)脹頭，在伸入銅螺母M6的螺紋孔內(nèi)后，氣動(dòng)手指使兩只內(nèi)脹頭分開，脹緊M6內(nèi)螺紋孔，從而實(shí)現(xiàn)取料動(dòng)作；如果X-Y伺服系統(tǒng)在移動(dòng)的過程中，銅螺母脫落，則氣動(dòng)手指帶動(dòng)內(nèi)脹頭會(huì)繼續(xù)張開至極限位置，由氣動(dòng)手指自帶感應(yīng)開關(guān)來(lái)檢測(cè)這一位置，輸出信號(hào)反饋到設(shè)備PLC控制系統(tǒng)；再由PLC控制系統(tǒng)發(fā)出指令至X-Y伺服系統(tǒng)，重新返回加熱位置取料。2）熱嵌，X-Y軸伺服系統(tǒng)帶動(dòng)電動(dòng)缸及取料嵌入裝置至熱嵌位置，電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)取料嵌入裝置嵌入銅螺母，具體過程是為：在銅螺母嵌入之前，有高精度溫度傳感器檢測(cè)銅螺母溫度是否在設(shè)定范圍內(nèi)，如溫度下降到設(shè)定范圍外，不合格的銅螺母將被X-Y伺服系統(tǒng)送到收集盒內(nèi)，并重新返回取料；電缸驅(qū)動(dòng)取料嵌入裝置使銅螺母與塑料氣缸蓋罩接觸時(shí)，氣動(dòng)手指帶動(dòng)內(nèi)脹頭回原位，內(nèi)脹頭與銅螺母M6螺紋孔分離，電動(dòng)缸帶動(dòng)取料嵌入裝置下壓并將銅螺母嵌入塑料氣缸蓋罩內(nèi)；在嵌入所要求的深度后，取料嵌入裝置由X-Y軸伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)至加熱位置取料，進(jìn)行下一個(gè)銅螺母的取料及嵌入；銅螺母的嵌入深度可由電動(dòng)缸來(lái)保證，電動(dòng)缸精確的速度及壓力控制性能結(jié)合銅螺母的溫度反饋參數(shù)，使塑料氣缸蓋罩與銅螺母接觸位置邊熔解，銅螺母邊嵌入，由于高溫而產(chǎn)生的溢料會(huì)進(jìn)入銅螺母外表面的專用溢料槽并緊緊包裹住銅螺母，避免了在銅螺母嵌入后的外露端面產(chǎn)生溢料而影響使用的情況；在每個(gè)銅螺母熱嵌到位后，取料嵌入裝置上的吹氣管會(huì)對(duì)熱嵌部位進(jìn)行吹壓縮空氣冷卻，使銅螺母與塑料氣缸蓋罩快速結(jié)合并達(dá)到所需的聯(lián)接強(qiáng)度及扭矩；而帶彈簧的取料嵌入裝置所具有的浮動(dòng)功能就可以很好的彌補(bǔ)塑料氣缸蓋罩熱嵌部位的尺寸偏差。

4 結(jié)語(yǔ)

本文中所提出的汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機(jī)設(shè)計(jì)方案可進(jìn)一步提高生產(chǎn)企業(yè)的自動(dòng)化水平，并且這項(xiàng)新技術(shù)的出現(xiàn)不僅能有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量，還能大大節(jié)約人力資源，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)的發(fā)展提供了可靠的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]王塑.如何選擇塑料部件組裝工藝[J].橡塑技術(shù)與裝備，2015（10）：39-43.