伺服壓力機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)中的應(yīng)用

鄭波+王松鋒+辛建豪

【摘 要】本文結(jié)合當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)伺服壓力機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門座圈壓裝工藝的應(yīng)用的介紹，剖析了當(dāng)前伺服壓力機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】伺服壓機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)制造；氣門座圈

【Abstract】Combined with current trends of engine manufacturing technology， and by introducing the application of servo presses in engine valve-guide-pressing process， the advantage and weakness of servo press applications in engine manufacturing are analyzed in this paper.

【Key words】Servo press； Engine manufacturing； Valve seat press

0 前言

伺服壓力機(jī)作為一種新的技術(shù)，有著傳統(tǒng)液壓壓力機(jī)不具備的優(yōu)勢(shì)，在汽車制造環(huán)節(jié)如缸蓋氣門座圈和導(dǎo)管壓裝、缸體水道堵蓋壓裝、變速器軸承壓裝、輪轂軸承壓裝等工藝中，正隨著設(shè)備更新等方式逐步替代傳統(tǒng)的液壓壓力機(jī)，有效提升了汽車制造工藝水平。

1 伺服壓力機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

作者所在的工廠主要生產(chǎn)兩個(gè)系列多種型號(hào)小排量發(fā)動(dòng)機(jī)，其中缸體水道堵蓋壓裝和缸蓋氣門座圈氣門導(dǎo)管均用到伺服壓力機(jī)。

伺服壓力機(jī)主要由滾珠絲桿、滑塊、壓軸、殼體、力傳感器、齒形同步傳動(dòng)裝置（精密型系列除外）、伺服電機(jī)（無(wú)刷直流電機(jī)）組成，如圖1。

伺服電機(jī)是整個(gè)伺服壓力機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，電機(jī)的解析編碼器能產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，分辨率高達(dá)0.1微米，精度高，測(cè)量速度快，適合較大的軸向速度。

應(yīng)變式力傳感器是通過(guò)靜態(tài)的彈性形變實(shí)現(xiàn)電阻的測(cè)量，具有穩(wěn)定性好、成本低、應(yīng)用范圍廣、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。

滾珠絲桿、齒形同步傳動(dòng)裝置都是完成伺服電機(jī)到壓軸的傳動(dòng)，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、精度高、故障率低。

PROMESS公司的UFM軟件可以通過(guò)OCX控件（可選）生成各種客戶化的界面。UFM軟件主要用于創(chuàng)建壓機(jī)工藝程序及記錄、顯示和保存壓裝過(guò)程中的數(shù)據(jù)。所有這些數(shù)據(jù)保存在默認(rèn)的ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)里，對(duì)壓裝過(guò)程實(shí)現(xiàn)100%可追溯。

伺服壓力機(jī)控制執(zhí)行過(guò)程：通過(guò)PROMESS UFM軟件編程運(yùn)動(dòng)過(guò)程控制，傳輸?shù)綌?shù)控應(yīng)用模塊，再通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)輸出端的運(yùn)動(dòng)控制。壓軸壓出后壓力傳感器通過(guò)形變量反饋模擬量信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字量信號(hào)輸出到PLC，實(shí)現(xiàn)壓力監(jiān)控；通過(guò)伺服電機(jī)解析編碼器反饋位置信號(hào)，實(shí)現(xiàn)位置監(jiān)控。

2 氣門座圈壓裝工藝要求

氣門座圈的壓裝對(duì)質(zhì)量要求比較高，相應(yīng)的對(duì)壓裝力要求非常高。壓裝力過(guò)小會(huì)出現(xiàn)座圈不能壓裝到座圈孔底部，造成座圈與座圈孔之間存在間隙，導(dǎo)致座圈在發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行中掉落，壓裝力過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致氣門座圈邊緣崩裂甚至缸蓋內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，必將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)壽命大大降低。

3 Promess壓力機(jī)應(yīng)用于氣門座圈壓裝

我公司發(fā)動(dòng)機(jī)工廠缸蓋線目前使用的是德國(guó)JWFrolich品牌的導(dǎo)管座圈壓裝機(jī)對(duì)氣門座圈進(jìn)行壓裝，下面簡(jiǎn)析該壓裝機(jī)壓裝氣門座圈的過(guò)程：①機(jī)械手抓取缸蓋；②機(jī)械手旋轉(zhuǎn)73.5度（保證座圈底孔與水平面垂直）；③機(jī)械手移動(dòng)到探測(cè)工位（判斷座圈底孔是否存在座圈）；④機(jī)械手移動(dòng)到壓裝工位；⑤導(dǎo)管壓裝導(dǎo)套（在缸蓋的對(duì)側(cè)同軸）伸出頂住彈簧座圈面，使座圈壓裝時(shí)機(jī)械手Y方向保持不動(dòng)，保證座圈的壓裝力和深度；⑥氣門座圈經(jīng)分料器分料至座圈壓頭，壓頭上集成的磁鐵可保證座圈與底孔平行且壓裝過(guò)程不會(huì)掉落；⑦座圈伺服壓力機(jī)動(dòng)作完成壓裝，同時(shí)完成對(duì)座圈壓裝過(guò)程中壓力和位移的監(jiān)控。

4 伺服壓力機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

伺服壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要有：

1）能實(shí)現(xiàn)高精度的壓入深度、壓入力控制；

2）調(diào)整方便——可通過(guò)程序控制壓入深度，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整；

3）體積小——取消傳統(tǒng)壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)，設(shè)備體積明顯減小；

4）能耗低——不再需要配備能耗較大的液壓系統(tǒng)，傳動(dòng)效率也提高。

伺服壓力機(jī)的缺點(diǎn)主要有：

1）控制系統(tǒng)復(fù)雜，技術(shù)相對(duì)較難掌握；

2）設(shè)備一次性投資成本較高；

3）目前實(shí)際應(yīng)用的壓力機(jī)均為半閉環(huán)控制，控制準(zhǔn)確度仍有提升空間。

5 結(jié)論

本文以JWFrolich壓裝機(jī)為研究對(duì)象，從氣門座圈的壓裝過(guò)程到伺服壓力機(jī)的壓裝及控制原理方面入手，簡(jiǎn)單的分析了伺服壓力機(jī)在氣門座圈壓裝工藝中的使用。伺服壓力機(jī)不僅可以快速有效的壓裝氣門座圈，更能可靠地保障氣門座圈的壓裝質(zhì)量，伺服壓力機(jī)技術(shù)將會(huì)成為該行業(yè)的主流趨勢(shì)。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]