發動機與變速器裝配工作臺的設計

□ 王建秋 □ 盧振東 □ 萬文濤 □ 劉相喜

寧波吉利羅佑發動機零部件有限公司 浙江寧波 315336

1 設計背景

發動機與變速器作為汽車整車的動力輸出,必須保證裝配的準確性及可靠性。目前,各大汽車制造廠多采用吊裝,由吊具懸空變速器進行裝配,如圖1 所示。吊裝操作存在多樣化及不便利性,經常出現裝配困難、節拍緩慢等問題,且裝配質量不穩定,容易造成發動機與變速器磕碰、曲軸軸承受力偏磨等質量問題,進而影響動力總成的可靠性。正常與異常裝配如圖2所示。

▲圖1 發動機與變速器吊裝

裝配工作臺作為優化發動機與變速器裝配而設計的高精度工藝裝備,具有結構簡單、裝配精度高、操作方便、移動靈活、容易推廣等諸多優點[1]。

筆者設計了一種發動機與變速器裝配工作臺,以下介紹這一裝配工作臺的結構原理、工藝要求、操作方法,分析應用效果。

▲圖2 正常與異常裝配

2 裝配工作臺結構

裝配工作臺帶有多個支撐點,可準確支撐、定位發動機和變速器,并可通過手動或自動方式使變速器在一定范圍內平穩移動[2]。

裝配工作臺的結構如圖3所示,為移動式小車結構,主要由移動小車、支撐臺、固定支座、鎖緊夾具、手柄、滑軌組成。其中,移動小車用于運輸發動機與變速器,支撐臺用于承載固定支座并確保精度,固定支座用于定位及支撐發動機與變速器,鎖緊夾具用于緊固固定支座,手柄用于在更換固定支座時扳動鎖緊夾具,滑軌用于移動變速器側支撐臺。

支撐臺整體分為兩側,一側用于支撐發動機,另一側用于支撐變速器。發動機和變速器分別置于支撐臺兩側后,可推動變速器,通過變速器側支撐臺底部的滑軌向Y向移動,實現發動機與變速器的裝配[3]。

▲圖3 裝配工作臺結構

為便于裝配,裝配工作臺的Z向固定,X向可微調,左右各留0.5 mm間隙量,Y向可滑動。

3 固定支座結構

為實現對發動機及變速器更好的固定,發動機側固定支座采用兩孔兩面或一孔三面,附帶兩側面支撐,變速器側固定支座采用兩孔一面或一孔兩面,附帶兩側面支撐[4]。固定支座結構如圖4所示。

▲圖4 固定支座結構

需要注意的是,發動機與變速器設計初期,在底部預留固定支撐面及孔位,以達到發動機、變速器與裝配工作臺的最佳匹配。

固定支座采用硬度高且耐磨性好的光滑平面作為支撐面,對應的發動機、變速器底部采用定位精度較高的機加工平面作為支撐面。

為便于裝配工作臺在生產過程中的調試和維護,固定支座采用可多方向調節的支撐結構,如圖5所示。為保證裝配工作臺的裝配精度,在投入使用前,需要工藝部門對裝配工作臺進行專業調試,合格后方可投入使用。

▲圖5 多方向調節支撐結構

4 支撐精度設計

裝配工作臺進行支撐設計時,需要根據自身結構及匹配的動力總成進行嚴謹的尺寸鏈計算,以確定準確的設計方案[5]。

發動機、變速器、裝配工作臺支撐精度需滿足尺寸鏈計算結果:D=A+B1-(B2+C),且D小于飛輪中心與變速器輸入軸的偏心量。

尺寸鏈計算示意圖如圖6所示,尺寸鏈計算參數見表1。

▲圖6 尺寸鏈計算示意圖

表1 尺寸鏈計算參數

5 操作方法

(1) 使用吊具將發動機呈水平姿態吊起,放至裝配工作臺發動機側。

(2) 使用吊具將變速器呈水平姿態吊起,放至裝配工作臺變速器側。

(3) 使用兩根導向銷,裝配在變速器或發動機孔上,需便于裝配時觀察和拆卸,如圖7所示。

▲圖7 導向銷裝配

(4) 對準導向銷孔,向發動機方向輕推變速器,使導向銷進入導向銷孔,變速器輸入軸與飛輪中心孔接觸,發動機與變速器接合面完全貼合。

(5) 對于花鍵軸結構的變速箱,在裝配過程中需要同時順時針緩慢旋轉曲軸皮帶輪盤,便于花鍵裝配,旋轉速度推薦為每圈4 s。

(6) 拆卸下導向銷,按對角擰緊方式緊固發動機與變速器安裝螺栓[6]。

6 應用效果

通過大量實踐驗證,裝配工作臺適用于手動變速箱、自動變速箱、雙離合變速箱、無級變速箱等多款變速器和發動機的裝配。通過更換固定支座,同一裝配工作臺可以實現多套動力總成的裝配,達到不同動力總成共線生產的目的[7],對工廠產線布置、柔性化生產而言具有較大效益[8]。

通過裝配工作臺的應用,實現了發動機與變速器的高精度裝配,同時有效控制了合裝過程中變速器的晃動,防止變速器輸入軸與發動機后端飛輪等零部件發生碰撞,合裝質量有明顯改善[9-10]。監控六個月的故障數據顯示,應用裝配工作臺后,各類因合裝導致的質量問題減少了80%以上,如圖8所示。與此同時,員工工藝執行率提高了7%以上,裝配效率提高了30%以上。

7 結束語

筆者設計了發動機與變速器裝配工作臺,介紹了裝配工作臺的結構原理、工藝要求、操作方法、應用效果。通過裝配工作臺的應用,現場操作人員的勞動強度得到了有效改善,裝配質量有明顯提高,裝配效率提高30%以上。

▲圖8 裝配工作臺應用效果

裝配工作臺占地面積小,整體穩定性好,裝配精度高,操作方便,具有較大的應用和推廣價值,有望在汽車制造業發動機與變速器裝配工藝和方法中占據主流地位。