三槽氣門鎖夾的檢測方法與檢測裝置的設計

摘 要：通過對三槽氣門鎖夾結構和功能的研究，結合三槽氣門鎖夾的設計要求，分析了三槽氣門鎖夾在生產過程中的檢測內容，提出了相應的檢測方法，并為之設計了一套專用檢測裝置，提高了檢測作業效率。

關鍵詞：三槽氣門鎖夾;結構;檢測方法;檢測裝置

1 概述

隨著國家對汽車尾氣排放和燃油經濟性的要求越來越高，高性能小排量的發動機應用也越來越多。但由于發動機升功率不斷的提高，發動機的熱負荷也相應的增加，這就要求氣門在高速、高溫等苛刻的工作條件下具有更好的密封性能和耐久性能。

氣門鎖夾是保證氣門運動與密封的關鍵部件之一，其作用是連接氣門與氣門彈簧，保證發動機在運轉過程中氣門與氣門彈簧同步隨動，以實現配氣機構的運動功能，并且使氣門在關閉時具有良好的密封性能。氣門鎖夾根據其內部凸起環帶數量可分為單槽氣門鎖夾和三槽氣門鎖夾。三槽氣門鎖夾由于內部環帶與氣門桿部的鎖夾槽匹配并留有間隙，氣門可以在氣門鎖夾內自由轉動，而且轉動的摩擦力很小，發動機在工作時，氣門旋轉能有效地平衡氣門各部分的溫升，改善氣門密封面的工作情況，避免局部高溫引起的熱變形及有害氣體沖刷，減少熱腐蝕和熱疲勞，同時，由于氣門的旋轉，在密封面上產生輕微的摩擦，起到自潔的作用，減少氣門的磨損和積碳，避免氣門燒蝕，從而提高發動機使用壽命。[1]

三槽氣門雖然自身體積較小，但與氣門頭部凹槽和氣門彈簧座匹配精度要求較高，以減少不必要的噪聲，提高工作的可靠性，增加使用壽命。所以，在生產過程中，對鎖夾的加工精度及產品加工尺寸一致性檢查的工作就顯得尤為重要。

2 檢測方法與檢測裝置設計

根據三槽氣門鎖夾的設計要求和裝配技術要求，其關鍵特征或者重要特征包括外錐面跳動及生產一致性、錐面和內徑等結構參數、裝配位置及可靠性等，因此在生產過程中，應該著重檢測這些關、重特征，以保證產品的生產質量。同時，為保證檢測作業的效率及可靠性，本文設計了相應的專用檢測裝置。

2.1 鎖夾錐面檢測

若氣門鎖夾的外錐面與氣門彈簧上座的內錐面形狀誤差較大，以致相互貼合不好，導致實際接觸面積減小，在高的接觸應力下，易于磨損或受到擠壓，從而使氣門鎖夾下沉。[2]因此，在生產的過程中，鎖夾錐面的尺寸及形狀特征是需要檢測和控制的關鍵特征。

鎖夾外錐面的跳動檢測和外錐面生產一致性檢測的檢測裝置如圖1（1）所示。檢測時，可以將鎖夾置于標準芯棒的鎖夾槽上，轉動鎖夾，便可由百分表讀出數值，該數值即為檢測的鎖夾外錐面的跳動量。通過移動標準芯棒的位置，可檢測出鎖夾不同位置的外錐面跳動量。若將標準芯棒固定在某一位置，在鎖夾槽上放置不同的鎖夾，百分表上的數值則反映出該批生產的鎖夾厚度的變化量，即生產一致性。

鎖夾外錐面的角度檢測，則可以采用投影法快速檢測。具體檢測方法如圖1（2）所示，將兩片鎖夾安裝在標準芯棒的鎖夾槽上，并用O形圈箍緊，然后將該機構放置于投影檢測儀中，通過投影檢測儀中的角度檢測直接測量外錐面夾角。同樣的，對于外錐面的直線度檢測也可采用投影輪廓檢測法，如圖1（3）所示。

2.2 鎖夾半徑和內徑等結構參數檢測

鎖夾內徑、凸起環帶直徑及位置尺寸是決定氣門能否自由旋轉的重要尺寸，因此也是在生產加工過程中需要檢測和控制的重要特征。圖2（1）所示為鎖夾半徑測量裝置。檢測前，可將百分表壓到與A平面齊平的位置，此時調整A平面高度，使得百分表的讀數為大于鎖夾半徑尺寸的整數為易，并記錄此時讀數a。然后以A平面為基準，將鎖夾的磨削面向下放置于A平面上，將百分表測量頭置于鎖夾凹槽內，，將鎖夾緊貼在A平面上來回移動，記錄百分表的最小讀數b。則測量鎖夾半徑即為a-b，若該測量計算值在規定要求的范圍內，則為合格，否則即為不合格。

檢測鎖夾內徑時，由于鎖夾內部空間交小，可以借用三坐標檢測儀進行檢測。在測量前，需要先將鎖夾通過粘連的方式固定在輔助量塊上，以方便三坐標測量探頭進行檢測，如圖2（2）所示。而對于鎖夾內部的三個凸起的環帶幾何尺寸，包括環帶半徑R，環帶高度h，以及環帶中心距H等尺寸，可以采用投影輪廓法進行檢測，如圖2（3）所示。

2.3 裝配位置及可靠性檢測

理論上氣門裝配完后，氣門頂端距離彈簧座的高度與彈簧座至鎖夾的高度為制造過程中的控制尺寸。[3]通常，氣門頂端到彈簧座的高度隨設計標準而定，在檢測中用于對氣門彈簧座裝配位置的判斷，而氣門鎖夾到彈簧座的高度則需有嚴格的要求，為滿足工程要求，鎖夾到彈簧座的高度差需滿足-0.8mm～0.8mm的尺寸范圍。[4]如圖3所示即為鎖夾裝配位置及可靠性檢測裝置。檢測時，將兩片鎖夾裝配在標準芯棒的鎖夾槽上，在鎖夾外錐面上安裝錐度環規，并在標準芯棒頭部施加一定的負載（該負載由設計要求而定），此時可以通過目視檢查環規上限和下限與鎖夾的位置關系，鎖夾應在上限與下限位置之間則可判定鎖夾裝配位置符合要求。同時，標準芯棒在施加一定負載的情況下應仍能夠自由旋轉，鎖夾外錐面與錐度環規配合應能夠實現自鎖，則說明鎖夾可靠性符合要求。

3 總結

三槽氣門鎖夾因其自身結構特點，能夠有效提高氣門旋轉性能，提高氣門的密封性，延長氣門的使用壽命，因此，三槽氣門鎖夾的應用也越來越廣泛。在三槽氣門鎖夾的生產過程中，生產質量的把控也需要越來越嚴格。本文通過對三槽氣門鎖夾結構和功能的研究，分析其幾個關鍵和重要的尺寸與形狀特征，并提出相應的檢測方法，設計了一套簡潔、快速、有效專用的檢測裝置，在保證檢測的準確性的同時，提高了檢測作業效率。

參考文獻：

[1]繆紅燕，等.發動機氣門旋轉運動的研究[C].2010中國汽車工程學會年會論文集，2018：81-84.

[2]周龍保，等.內燃機學[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3]陸丹陽，等.發動機三槽氣門鎖夾壓裝技術分析[J].裝備制造技術，2018（01）：74-76.

[4]內燃機：氣門鎖夾技術條件[M].北京：機械工業出版社，2010.

項目來源：2018年重慶工商職業學院科學研究項目，項目編號DYB2018-05

作者簡介：余海洋（1981-），男，湖北隨州人，本科，講師，工程師，汽車檢測與維修。