發動機缸體堵蓋自動壓裝機的設計

賈向偉

摘 要：隨著人們生活水平的提高，對汽車的需求量也在逐年增多。汽車發動機是汽車的心臟，為汽車的行駛提供動力。發動機生產線的設計直接決定著汽車發動機的動力性、經濟性和環保性。汽車發動機缸體堵片壓裝機是發動機生產線中重要的輔機設備，目前國內堵片壓裝機的結構設計仍然是依靠傳統材料力學簡化計算和經驗設計相結合的方法，實踐生產證明這種設計方法具有一定的可靠性，但存在著一些弊端，如結構設計周期長，材料用量大、成本高、效益低。本文就發動機缸體堵蓋自動壓裝機的設計展開探討。

關鍵詞：發動機缸體;堵蓋;壓裝

0 引言

在汽車制造領域，發動機永遠都是汽車生產的核心部件，目前，發動機缸體材料多采用鑄鐵或者鋁合金，無論采用什么材料，發動機缸體都是鑄造出來的，在設計發動機時，為了便于鑄造發動機缸體有些地方會留有孔洞，其中一些孔洞用于清洗維修發動機時，能方便地清洗水路的結垢;有些孔洞在發動機實際工作的時候是不應該有的，這些孔洞分布在發動機缸體的周圍。所以，設計了缸體堵片進行封堵，發動機缸體堵片是一個圓形杯狀金屬塞，安裝堵片采用專用壓裝機來完成，要求堵片壓裝后具有良好的密封性和穩定性。所以，對發動機堵片壓裝的精度和質量對發動機的工作性能有著至關重要的影響，同時發動機堵片壓裝也是發動機缸體裝配技術的關鍵所在。

1 組合式濾清器蓋板

濾清器蓋板的種類較多，組合式通常采用焊接或鉚接結構。組合式濾清器蓋板由螺紋蓋板和薄蓋板組成，為鉚合結構。濾清器的工況條件存在振動、溫度變化等多種情況，要求蓋板的連接具有較高的強度、耐熱性，在螺紋蓋板和薄蓋板壓合過程中不應產生斷裂等問題。為了保證鉚接的質量，薄蓋板的鉚接齒和螺紋蓋板的鉚接槽之間需采用過盈配合，以提高工作可靠性，因此對蓋板零件的形狀、尺寸精度等提出了較高的要求。針對產品的壓裝工藝，不能采用一次成型壓裝，而是需分三個工位實現產品的鉚合，具體包括：（1）初步鉚合。（2）預成型鉚合。（3）成型-完成蓋板壓裝鉚合。

2 壓裝裝置的設計特點

壓裝裝置總體設計比較合理，解決了傳統的壓裝機涂膠和壓裝堵片分開完成，保證了工藝的連續性，提高了工作效率。壓裝裝置的設計特點如下：（1）為了提高工作效率，上料裝置采用振動加篩選的設計方案，通過機構對堵片的方向進行篩選，并通過振動上料器將堵片單批輸出分兩批輸送到左右壓裝機的隔料器中。（2）壓裝裝置的移動采用伺服電機結合滾珠絲杠、直線導軌并通過光電開關進行定位，保證了壓裝的精準度，減少了因定位不準造成壓裝對工件及設備的損害。（3）涂膠裝置采用了氣動原理，合理的利用了壓裝裝置的空間，與壓頭、壓桿平行工作，提高了工作效率，降低了工作成本。（4）壓裝過程使用液壓油缸，液壓油缸能提供足夠的壓裝力，并且通過位移傳感器實時監控，提高了壓裝的精確性。

3 發動機缸體堵蓋自動壓裝機的設計

3.1 汽車發動機缸體堵片壓裝機構裝置的模態分析

由于機械結構在工作時存在振動現象，振動會造成結構的共振或疲勞，從而使結構遭到破壞。為了避免共振，需要分析壓頭、壓桿和壓裝箱體的固有頻率是否大于工作頻率。模態分析頻率的大小只是一個相對的量值，它表達的是在某一點固有頻率上振動量值之間的相對比值，反映該固有頻率上振動的傳遞情況，并不反映實際振動的變形數值。

3.2 壓裝與噴膠機構

壓裝頭與噴膠頭之間的相對位置固定，安裝在十字形滑臺上，通過步進電機、滾珠絲桿傳動，可以在豎直平面內上下、左右調整其相對缸體的位置，定位精度±0.02mm。壓裝頭、涂膠頭安裝在伺服缸上，可以精確控制其壓入孔的深度。壓裝頭、涂膠頭內部安裝有壓力傳感器，壓裝頭、涂膠頭未對準安裝孔或其他原因導致壓力過大時，給出信號、電機停止，起過載保護的作用。壓頭內部有負壓通道孔，在對準壓裝機待料槽時通過負壓吸住堵蓋。涂膠頭上部安裝有噴嘴，噴膠時涂膠頭旋轉，壓縮空氣帶著霧狀的膠均勻噴在涂膠頭圓周面上。

3.3 控制流程及控制策略

自動壓裝系統采用回轉托盤結構，采用步進切換工位。系統主要由進料、定位、壓裝、出料四部分組成。詳細流程步驟如下：（1）將蓋板零件放入回轉托盤上的定位裝置中，零件隨著托盤旋轉到壓裝工位。（2）當轉到固定工位后，由控制程序對壓力缸輸入命令，各工位同時進行蓋板的壓裝。（3）蓋板通過多個工位完成壓裝后轉到移出位置，再由移出裝置將蓋板移出。控制系統主要包含控制機構、傳感機構、驅動機構、人機界面。控制機構是實現動作的關鍵，常采用PLC作為控制機構的核心。傳感機構的作用是感應零件是否到達準確位置、各氣缸是否處于原位還是到位狀態等，并將這些信號輸入到控制機構PLC中。驅動機構主要采用伺服電機驅動旋轉托盤進行回轉驅動實現托盤回轉;壓力缸由氣體系統驅動氣缸實現模頭的下行壓裝，其控制閥選用三位五通閥。人機界面采用按鈕結合面板的形式，便于操作和控制。

3.4 主機部分

主機部分包括旋轉工作臺、舉升與支撐機構、上下料機構。工作臺為圓形回轉工作臺，動力源為伺服電動機，傳動機構為斜齒輪傳動，能保證缸體在4個壓裝工位的平穩旋轉和精確分度。缸體底部采用一面兩孔的定位方式，圓形回轉工作臺上安裝有一短圓柱銷和菱形銷，與定位氣缸連接，能實現缸體在圓形回轉工作臺上定位。舉升機構由氣缸驅動，可將工作臺舉升至壓裝的位置高度。支撐機構由氣液增壓缸驅動，布置在壓裝與噴膠機構的對面，其作用為平衡壓裝力。上下料機構裝置也由氣缸驅動，上料時輥筒軌道輸送缸體進入壓裝機，上料氣缸將其頂入回轉工作臺。下料時上料氣缸將其帶入輥筒輸送軌道。

4 結語

汽車發動機缸體堵片壓裝機可以對缸體進行上料、涂膠、壓裝堵片，對樣機的調整改進以及輕量化設計會使發動機缸體堵片壓裝機更加完善，為實現可持續發展的目標做出應有的貢獻。

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