小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工裝設(shè)計(jì)及應(yīng)用

張旭東 孫奇 張娟

摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)在裝配過程中，由于零部件眾多，安裝角度、方位多變，發(fā)動(dòng)機(jī)本體需要多次裝夾、翻轉(zhuǎn)，才能完成裝配工作。為了解決此問題，設(shè)計(jì)并制造了發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工裝，在裝配工裝上可以實(shí)現(xiàn)將發(fā)動(dòng)機(jī)本體一次安裝到位，隨意翻轉(zhuǎn)，安裝零部件的功能。

Abstract： During the assembly of the engine， Due to the large number of parts， installation angle and orientation are changeable， the engine body needs to be clamped and turned over many times to complete the assembly work.In order to solve this problem， the engine assembly tooling is designed and manufactured. By using the assembly tooling，the engine body can be installed in place at one time， flipped randomly and installed parts.

關(guān)鍵詞：工裝;發(fā)動(dòng)機(jī);裝配

Key words： tooling;engine;assembly

中圖分類號(hào)：TK406? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）24-0033-02

0? 引言

小型活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的特點(diǎn)具有零部件多、批量小、附件配置多樣性等，一般在裝配工作臺(tái)或者托盤上進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工作，由于在裝配的過程中托盤及工作臺(tái)是不動(dòng)的，在一個(gè)工位完成所要裝配的部件后，必須將發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)一定角度才能進(jìn)行下一個(gè)工位的裝配。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)零部件較多，需要裝配的工位也多，裝配過程比較復(fù)雜，需要多次翻轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)本體到不同的位置才能完成不同零部件的裝配，這樣一方面操作繁瑣，裝配效率低下，勞動(dòng)強(qiáng)度大;另一方面，容易導(dǎo)致零部件相互間發(fā)生碰撞，造成零部件的損壞，同時(shí)也給裝配過程帶來了困難，進(jìn)而造成發(fā)動(dòng)機(jī)裝配效率和準(zhǔn)確率均較低，影響發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)不利于生產(chǎn)的成本控制。

為了克服現(xiàn)有裝配工作存在的上述技術(shù)問題，本文提供了一種小型活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工裝。該工裝能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)零件多工位多功能定位，發(fā)動(dòng)機(jī)在裝配過程中可在三個(gè)自由度上的自由翻轉(zhuǎn)，操作方便、簡(jiǎn)潔，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的準(zhǔn)確性，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，避免裝配時(shí)零部件的相互磕碰，降低發(fā)動(dòng)機(jī)零部件裝配難度，只需要一次裝夾，可以方便獨(dú)立地完成發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)裝配，且適用于多種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配。

1? 裝配工裝設(shè)計(jì)

為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一套小型活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工裝（圖1），整套工裝包括如下：1-基座、2-立柱、3-鎖緊旋鈕、4-鎖緊座、5-橫梁、6-手柄、7-定位鎖機(jī)構(gòu)、8-分度盤、9-發(fā)動(dòng)機(jī)安裝座、10-轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、11-定位機(jī)構(gòu)、12-定位手柄、13-防誤觸機(jī)械開關(guān)。

其中基座1為裝配工裝的底座，可與普通工作臺(tái)等通過四個(gè)安裝孔直接連接固定。鎖緊旋鈕3和鎖緊座4組成第一鎖緊機(jī)構(gòu)，定位機(jī)構(gòu)11和定位手柄12組成第二鎖緊機(jī)構(gòu)。基座1之上安裝有垂直的立柱2，基座1與立柱2共軸線，且該立柱2為可旋轉(zhuǎn)軸，相對(duì)于基座1可以在基座1所在軸線上進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，并通過第一鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊旋鈕3和鎖緊座4進(jìn)行定位與鎖定，該鎖緊方式為機(jī)械擠壓摩擦式結(jié)構(gòu)，即鎖緊座4固定連接于立柱2之上，通過旋動(dòng)鎖緊旋鈕3使其前端螺柱頂緊或放松立柱2內(nèi)部與基座1之間的軸瓦式摩擦靴，從而使立柱2與基座1能夠在360°旋轉(zhuǎn)面內(nèi)任一位置定位鎖死或轉(zhuǎn)動(dòng)。所述立柱2上端安裝有與立柱2垂直的橫梁5（圖2），二者之間為固定連接。橫梁5一端安裝有可旋轉(zhuǎn)的分度盤8，分度盤8另一端與轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)10相連接并固定。

分度盤8（圖3）旋轉(zhuǎn)軸為橫梁5端面上的臺(tái)階軸徑，分度盤8設(shè)有八個(gè)分度位置，通過手柄6和定位鎖機(jī)構(gòu)7定位與鎖定所需工位，定位鎖機(jī)構(gòu)7為常鎖狀態(tài)的彈簧杠桿式結(jié)構(gòu)。

同時(shí)，還設(shè)有防誤觸機(jī)械開關(guān)13，該開關(guān)為彈子彈簧式結(jié)構(gòu)，安裝于定位鎖機(jī)構(gòu)7之上，用以鎖定手柄（6），以防止誤觸手柄（6）造成誤翻轉(zhuǎn)而傷害人身安全。手柄6下壓移位時(shí)，該鎖定機(jī)構(gòu)處于釋放狀態(tài)，便可以使轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)10以分度盤8縱向軸線為軸心進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動(dòng)，并按工作所需通過定位鎖機(jī)構(gòu)7與分度盤8配合分別可鎖固于全圓周上每轉(zhuǎn)過45°的八個(gè)工位進(jìn)行定位，通過下壓式手柄6進(jìn)行操作，過程簡(jiǎn)單、可靠，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的快速裝配。

轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)10（圖4）也具有自轉(zhuǎn)功能。發(fā)動(dòng)機(jī)安裝座9設(shè)置于轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)10之內(nèi)，并相對(duì)轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)10可以進(jìn)行360°的順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第二鎖緊機(jī)構(gòu)的定位機(jī)構(gòu)11與定位手柄12可以將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝座9鎖定在其旋轉(zhuǎn)過程的任一需要位置。該第二鎖緊機(jī)構(gòu)為機(jī)械式常鎖結(jié)構(gòu)，由安裝于定位機(jī)構(gòu)11中的壓縮彈簧推動(dòng)定位銷工作，定位銷常態(tài)時(shí)在彈簧推壓下穿過轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)10上的銷孔并置于發(fā)動(dòng)機(jī)安裝座9的定位槽中，使轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)10和發(fā)動(dòng)機(jī)安裝座9固定，外力拉動(dòng)與定位銷固定連接的定位手柄12，使定位銷脫出發(fā)動(dòng)機(jī)安裝座9的定位槽時(shí)，便可使得發(fā)動(dòng)機(jī)安裝座9在轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)10中進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，去除外力則定位銷通過彈簧自恢復(fù)定位固定功能。

發(fā)動(dòng)機(jī)安裝座9上設(shè)置有八個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱安裝螺紋孔，每四個(gè)螺紋孔處于同一圓周之上，以適應(yīng)不同規(guī)格發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱上用于在飛機(jī)上安裝的定位銷或螺栓孔位置，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配時(shí)直接與之進(jìn)行連接，也可通過過度性連接桿或轉(zhuǎn)接板進(jìn)行連接，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱固定到發(fā)動(dòng)機(jī)安裝座9之上。

2? 裝配工裝實(shí)現(xiàn)

按照上述設(shè)計(jì)方案，制造出了小型活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工裝（圖5），在工裝上進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)裝配試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)本體一次安裝到工裝上，多角度、多維度自由翻轉(zhuǎn)安裝發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的功能。

3? 結(jié)論

通過小型活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工裝實(shí)現(xiàn)了小型活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配時(shí)在X、Y、Z三個(gè)互相垂直的三維空間坐標(biāo)軸上可以繞各個(gè)軸線進(jìn)行自由旋轉(zhuǎn)，從而可以對(duì)曲軸、缸體、活塞、缸蓋以及所有發(fā)動(dòng)機(jī)本體零部件和附件進(jìn)行自由裝配。實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中發(fā)動(dòng)機(jī)可以在縱向、橫向、垂直方向進(jìn)行自由翻轉(zhuǎn)，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)裝配人員停留在原地即可完成整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的全部裝配工作，操作更簡(jiǎn)單、方便，在提高裝配效率的同時(shí)，有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]東北工學(xué)院《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組編.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)/中冊(cè)[M].二版.冶金工業(yè)出版社，1982.

[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)聯(lián)合編寫組編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)/上冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1979.

[3]濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].七版.北京：高等教育出版社，2001.

[4]王三民.機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[5]高建峰，邢韜.發(fā)動(dòng)機(jī)裝配質(zhì)量技術(shù)淺談[J].內(nèi)燃機(jī)，2017，1（05）：54-57，62.

[6]孫奇，王小兵，李春，薛武智.一種小型活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工藝臺(tái)架：CN，207273168U[P].2018-04-27.