汽車發動機缸蓋自動裝配生產線設計

陸璐

摘 要：近些年來汽車行業迅猛發展，其中發動機是汽車的靈魂所在。今時代，車輛的輕量化環保性發展成為了發動機技術發展的主要趨勢，而發動機新型材料的研發更是提升發動機各項性能的重要途徑，缸體和缸蓋作為發動機最為復雜的機體組，其材料性能的發展很大程度地影響發動機整體性能。根據目前情況，本著提高生產效率、提高質量和互換性、節約成本的思想嘗試設計一種自動化生產線，主要要解決生產線工藝的設計、裝配生產線的布局、傳動系統和動力系統設計等問題。本文就汽車發動機缸蓋自動裝配生產線設計展開探討。

關鍵詞：汽車發動機;生產線;裝配檢驗

0 引言

為了適應市場需求，公司發動機廠不斷建設新的生產線來滿足產能要求。在新生產線的規劃過程中合理地進行工藝設計，即機床設備要滿足使用且投資合理;刀具要能滿足尺寸精度和一致性的要求;工藝流程要便于穩定地生產且維護費用低。為新生產線的規劃提供參考。

1 汽車發動機的缸體與缸蓋材料其地位要求

隨著汽車工業技術的發展，我們對汽車發動機的需求也開始增加。發動機缸體和氣缸蓋主體組的尺寸和質量很大，并且鑄造過程復雜。因此，作為發動機制造業的強大競爭力，汽車行業在市場上不斷競爭和改進其鑄造工藝。對于發動機缸體和氣缸蓋材料的選擇，最原始的起點是高強度，良好的熱疲勞性能，良好的緊湊性和輕質條件。

2 發動機缸蓋自動裝配生產線總體方案設計

2.1 生產工藝的設計

根據國內外現有成型的裝配工藝，整個流程設計如下：（1）進出氣門的裝配。在完成發動機缸蓋加工以后，按順序先安裝進出氣門，注意氣門必須排列規整，氣門對正后，機械手壓彈簧，將鎖夾置于氣門桿凹槽處。反之彈簧壓緊鎖夾，楔型嵌入斜面并鎖住。（2）進出氣門的裝配檢驗。檢驗鎖塊位置的正確，丟失或鎖夾沒有嵌入槽內屬不合格產品返廠返修，反復檢驗，合格為止。（3）進出氣門的清洗。除去氣門的雜質和灰塵對于氣密性而言極其重要，經過對比振動清洗和高壓空氣清洗的優劣，最終確定采用高壓空氣清洗氣門達到標準。（4）進出氣門的清洗檢驗。檢驗清洗氣密性是至關重要的一道工序，合格則進入下一工序，不合格則返回，直到合格為止。（5）螺栓的裝配。本工序為自動安裝螺栓的工步，通過振動整料器使墊片和螺栓對準發動機缸蓋上的螺孔，用機械手放置入墊片，然后擰緊螺栓。（6）螺栓的裝配檢驗。檢驗螺栓裝配效果，分析各種裝配錯誤的情況，并由高度傳感器檢測。

2.2 加工中心

加工中心的特點是柔性好，產品發生變化時只需要更換夾具、刀具，調整和編制新的加工程序即可滿足新產品的生產。加工中心適用于復雜、工序多、精度要求高、需用多種類型普通機床和種類較多且復雜的刀具、工裝，經過多次裝夾和調整才能完成加工的具有適當批量的零件。其主要加工對象是箱體類零件，如汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋等。箱體類零件在加工中心上加工，一次裝夾可以完成普通機床60%～95%的工序內容，零件各項精度一致性好，質量穩定，同時可縮短生產周期，降低成本。對于加工工位較多且工作臺需多次旋轉角度才能完成的零件，一般選用臥式加工中心;當加工的工位較少且跨距不大時，可選立式加工中心。目前，規劃的發動機氣缸體、氣缸蓋生產線，由于其加工內容較多，加工中需要多次旋轉，各發動機廠優先選擇臥式高速加工中心進行組線。

2.3 試漏機工作

在工業生產中，一般都使用“泄漏率”來衡量被檢測件的密封程度。如果實際的泄漏率小于被檢測件所允許的泄漏率，則被檢測件合格。試漏儀器是用壓縮空氣或真空檢測被測部件的泄漏點，即將壓縮空氣充入被檢測的部件或者將被檢件抽成真空。在操作結束后，把檢驗室和充氣單元分離開，然后測量檢測室中隨著測量時間而產生的壓力變化。如果被測的物件不密封，被測部件的壓力會逐漸降低（在壓力降測量時）或逐漸升高（在真空測量時）。流量檢測氣密試漏機主要用于發動機缸蓋氣門、油封等零部件的測漏，干燥的空氣介質通過測漏儀器，對被測工件內腔自動進行充氣、平衡、飽壓、測量、排氣，顯示氣體泄漏率大小。該測量方法簡單、可靠。泄漏試驗所需要的試驗參數，主要包括工件的材料和幾何形狀、工件的狀態、試驗壓力、試驗時間（生產節拍）、所允許的泄漏率、被檢測的溫度及試驗空氣溫度和環境溫度。如顯示的結果符合工藝要求，工件經自動排氣、松夾后，被自動送到下道工序。

3 發動機的缸體缸蓋材料發展趨勢

發動機缸體的材料一般為鋁合金、優質灰鑄鐵，蠕墨鑄鐵等。一般所說全鋁發動機指的是缸體和缸蓋采用的鋁合金材料，但缸蓋由鋁合金制作，缸體由鑄鐵制作的發動機仍成為是鑄鐵發動機。全鋁發動機一度被大量的車型采用，國外有羅孚K系列發動機，還有寶馬M52直列6缸發動機。國內采用鋁合金制造的多為小排量發動機，例如國產鈴木系列G13、K14等。鋁合金其優點在于導熱性相對好，有助于提升壓縮比，但由于成本相對鑄鐵較高，剛度較低，以及對車輛功率的要求，鋁合金的使用隨著與其它材料的對比，比例逐漸地減少，灰鑄鐵如今更為車輛產業廣泛接受。近年來，蠕墨鑄鐵，作為一種剛度強度，以及抗疲勞性能都優于灰鑄鐵的材料，開始逐漸成為新的趨勢。蠕墨鑄鐵的高剛度強度，說明汽缸可以在壓力更高的環境下工作，更能容易實現尾氣排放的要求，其次，發動機更能滿足輕量化的需求，更具緊湊性，從而更符合重型柴油機缸體材料的發展趨勢。中國第二汽車廠投產蠕墨鑄鐵排氣管的流水線，代表著中國蠕墨鑄鐵的生產已經達到了極高水平。

4 結語

發動機機械加工生產線在工藝設計時要根據實際情況，結合市場、資金、人員、成本、質量等因素，合理進行機床、刀具和工藝流程的設計，使設計的生產線既適應未來的生產需求和產品需要，又降低加工過程中的使用成本和維護費用，在保證生產效率的前提下，提高產品的競爭力。

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