冷試發動機夾具結構及其工作原理

鄒修賢

（上汽通用五菱汽車股份有限公司寶駿基地發動機工廠，廣西柳州545007）

冷試發動機夾具結構及其工作原理

鄒修賢

（上汽通用五菱汽車股份有限公司寶駿基地發動機工廠，廣西柳州545007）

介紹了汽車制造企業發動機裝配線發動機全自動冷試測試設備的發動機夾具系統，闡述了發動機夾具的機械機構及工作原理，并總結了氣動夾具、液壓夾具各自的優缺點。

冷試；發動機夾具；工作原理

發動機冷試是一種檢測總裝流程錯誤及發動機零件缺陷的測試方法，可以檢測發動機的啟動扭矩、油壓、NVH、相位、VVT、進排氣真空度等，具有高精度、高效率、測試項目多的特點。夾具是發動機冷試設備實現高精度、高效率測試的基石，發動機的準確定位、可靠的夾緊、高速驅動都需要通過夾具來實現。本文介紹冷試測試臺架發動機夾具的機械結構與工作原理，并以多年生產線積累的經驗對不同的夾具作了對比與分析，對冷試臺架發動機夾具的改進或設計具有參考意義。

1 發動機夾具作用

冷試設備在測試發動機時為了能夠更準確地反映出發動機在車載時的各項參數以及機能，要求模擬發動機在整車上的安裝方式，這就要求發動機懸空夾緊在設備上。發動機夾具的作用便是將發動機懸空夾緊，使得發動機在測試時位置滿足要求且緊固、不出現松動。

2 發動機夾具布局及工作原理

冷試發動機夾具組一般由2～4個夾具和2個定位銷組成，定位銷與缸體上的銷孔配合讓發動機以正確的體態被夾緊，夾具則通過夾緊缸體壁將發動機夾緊。如圖1中的發動機夾具組由3個夾具和2定位銷組成，圖中可見2、4號夾具兩端均可夾緊，其長的一端用于夾緊小機型，短的一端用于夾緊大機型，3號夾具則只能夾緊小機型，1號夾具只用于大機型。

圖1發動機夾具布局

圖1 是發動機的夾緊狀態，正常測試時發動機被分布在發動機周圍的3個夾具夾緊，而在夾緊前，發動機的夾具狀態則是豎直狀態，這樣才能讓發動機順利的進出測試站而不與夾具干涉。所以這就規定了發動機夾具的動作是旋轉+夾緊。發動機夾具夾緊的類型是外部拉壓夾緊[1]，圖2是發動機夾具4的剖面，圖中0007定位銷用于定位發動機，由于夾具容易磨損，因此與發動機接觸的是硬質塊0006，0005連接在夾具執行機構上。發動機缸體壁夾緊在008與006之間。

圖2 發動機夾具剖面圖

3 發動機氣動夾具

發動機氣動夾具是由氣缸來作為夾具的執行機構，如圖3所示，夾具由四個氣缸、夾緊塊、轉動軸等組成，四個氣缸聯合工作實現了發動機夾具夾緊、放松、旋轉、鎖定等動作。如圖4所示。

圖3 發動機氣動夾具

圖4 發動機氣動夾具剖面圖

4 液壓夾具

液壓夾具整個夾具由一個整體的聯動液壓缸加上夾緊塊組成，聯動液壓缸可以移固定的順序實現旋轉、夾緊兩個動作。如圖5所示。

圖5 發動機液壓夾具

如圖6是液壓夾具的控制原理圖，液壓夾具通過一個換向閥來同時控制3個夾具的旋轉、夾緊動作，液壓回路簡單。

圖6 發動機液壓夾具控制原理

5 氣動夾具與液壓夾具對比

從上文對兩種夾具的描述中可以了解到，無論是氣動夾具還是液壓夾具，都是為了實現旋轉、夾緊這兩個動作，但是兩者在機構上卻差異非常大，從以下幾方面來對比。

（1）兼容性

氣動夾具是使用幾個氣缸通過非標件組合在一起，通過對旋轉氣缸的鎖定位置的控制，可以實現2個以上的夾緊位置，意味著氣動夾具可以實現兼容2種以上的不同尺寸的發動機；液壓夾具是聯動的整體液壓缸，其動作順序以及可以旋轉的角度在設計之初便以確定好，不能再變動，所以設備上同一個液壓夾具只能夠夾緊一種尺寸的發動機，要想兼容更多尺寸的發動機，目前只能夠以增加夾具數量的方式來實現，如果想用好幾個液壓缸組合起來實現兼容性更好的組合氣缸，實現難度非常大，其一是液壓壓力大，需使用鋼管連接，如果組合起來管路會非常復雜，另外對于設備設計者來說，液壓缸的組合設計難度要大于氣缸。

所以在兼容性這方面來看氣動夾具要強于液壓夾具。

（2）穩定性、可靠性

氣動夾具是組合夾具，其機構繁多，為了解決氣體存在可壓縮會使夾具在測試過程中松動的問題，每個執行動作的氣缸都需要做抱閘機構，空氣的可壓縮量大，會讓氣動夾具的穩定性下降，同時不同的氣缸之間的通過機構連接，連接點數量大，極大地增加了夾具可能發生故障的概率；液壓夾具結構簡單，是一個整體的獨立單元，其發生故障的概率要低于組合的氣動夾具，其次，液壓相對于氣壓力量更大，更穩定、更可靠。

所以在穩定性與可靠性方面，液壓夾具要強于氣動夾具。

（3）可維修性

生產線的設備使用過程中由于其使用時間長，一般的工廠是8 h 3班倒或10 h 2班倒的生產制度，設備在長期使用中不可避免會發生故障，在產能要求較高的情況下，一旦設備發生故障，就要求維修部門可以快速的修復。

從維修方便性來看，由于氣動夾具體積大，受限于設備不能做太大，意味著夾具與臺架之間的空間要很小，小空間不利于維護的進行，而液壓夾具由于液壓系統可以采用較高的油壓，但個油缸并不需要很大的夾緊力，所以夾具中的液壓缸可以做成較小的尺寸[2]，這就使得液壓夾具體積小，維修空間大，更利于維修。從故障點來看，根據現場的使用經驗氣動夾具最常見的故障是里面的軸承損壞、旋轉鎖緊銷斷裂、旋轉鎖緊感應塊斷裂、旋轉不到位等故障。液壓夾具常見的故障是液壓接頭處密封圈老化漏油、導致壓力不夠，夾具無法動作，液壓缸內部密封圈老化等故障，液壓夾具的故障點少于氣動夾具，且液壓夾具整體更換簡單。

所以在可維修性方面，液壓夾具要強于氣動夾具。

6 結束語

本文介紹了冷試發動機夾具的工作原理及其機械結構，闡述了氣動夾具與液壓夾具的優缺點，隨著社會發展，人們對汽車的要求會越來越高，相應的對發動機的制造要求也會提高，尤其是NVH的測試，發動機的NVH直接影響到汽車的舒適度。所以對于冷試夾具，則會要求有更高的穩定性與精度，那么液壓夾具便會逐漸取代氣動夾具，而液壓夾具也會朝著更好的兼容性、更穩定、智能化控制液壓這個方向發展。

[1]吳拓.現代機床夾具典型結構實用圖冊[M].北京：化學工業出版社，2015：66-73.

[2]朱耀祥，浦林祥.現代夾具設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2009：506.

The Clamp System and Control Principle of Engine Cold Test

ZOU Xiu-xian
（Engine Plant，SAIC-GM-Wuling Auto Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

This paper introduces the engine clamp system of engine automatic cold test equipment in an engine assemble line of one automobile manufacturing enterprise.The paper told us the mechanical structure and working principle of engine clamp and，summarizes the merit and demerit of pneumatic clamping and hydraulic clamp.

cold test；engine clamp；principle of operation

TG759

B < class="emphasis_bold">文章編號：1

1672-545X（2017）05-0179-02

2017-02-13

鄒修賢（1989-），男，廣西桂林人，本科，助理工程師，研究方向：發動機裝配線自動化。