發(fā)動機(jī)缸體堵蓋自動壓裝機(jī)的設(shè)計

1、    發(fā)動機(jī)缸體堵蓋自動壓裝機(jī)的設(shè)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(fā)動機(jī)是汽車的心臟，為汽車的行駛提供動力。發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線的設(shè)計直接決定著汽車發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。汽車發(fā)動機(jī)缸體堵片壓裝機(jī)是發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線中重要的輔機(jī)設(shè)備，目前國內(nèi)堵片壓裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計仍然是依靠傳統(tǒng)材料力學(xué)簡化計算和經(jīng)驗設(shè)計相結(jié)合的方法，實踐生產(chǎn)證明這種設(shè)計方法具有一定的可靠性，但存在著一些弊端，如結(jié)構(gòu)設(shè)計周期長，材料用量大、成本高、效益低。本文就發(fā)動機(jī)缸體堵蓋自動壓裝機(jī)的設(shè)計展開探討。關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)缸體;堵蓋;壓裝0 引言在汽車制造

2、領(lǐng)域，發(fā)動機(jī)永遠(yuǎn)都是汽車生產(chǎn)的核心部件，目前，發(fā)動機(jī)缸體材料多采用鑄鐵或者鋁合金，無論采用什么材料，發(fā)動機(jī)缸體都是鑄造出來的，在設(shè)計發(fā)動機(jī)時，為了便于鑄造發(fā)動機(jī)缸體有些地方會留有孔洞，其中一些孔洞用于清洗維修發(fā)動機(jī)時，能方便地清洗水路的結(jié)垢;有些孔洞在發(fā)動機(jī)實際工作的時候是不應(yīng)該有的，這些孔洞分布在發(fā)動機(jī)缸體的周圍。所以，設(shè)計了缸體堵片進(jìn)行封堵，發(fā)動機(jī)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(jī)來完成，要求堵片壓裝后具有良好的密封性和穩(wěn)定性。所以，對發(fā)動機(jī)堵片壓裝的精度和質(zhì)量對發(fā)動機(jī)的工作性能有著至關(guān)重要的影響，同時發(fā)動機(jī)堵片壓裝也是發(fā)動機(jī)缸體裝配技術(shù)的關(guān)鍵所在。1 組合式濾清器蓋板濾

3、清器蓋板的種類較多，組合式通常采用焊接或鉚接結(jié)構(gòu)。組合式濾清器蓋板由螺紋蓋板和薄蓋板組成，為鉚合結(jié)構(gòu)。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(qiáng)度、耐熱性，在螺紋蓋板和薄蓋板壓合過程中不應(yīng)產(chǎn)生斷裂等問題。為了保證鉚接的質(zhì)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(chǎn)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(xiàn)產(chǎn)品的鉚合，具體包括：（1）初步鉚合。（2）預(yù)成型鉚合。（3）成型-完成蓋板壓裝鉚合。2 壓裝裝置的設(shè)計特點壓裝裝置總體設(shè)計比較合理，解決了傳統(tǒng)的壓裝機(jī)涂膠和壓裝堵

4、片分開完成，保證了工藝的連續(xù)性，提高了工作效率。壓裝裝置的設(shè)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(shè)計方案，通過機(jī)構(gòu)對堵片的方向進(jìn)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(jī)的隔料器中。（2）壓裝裝置的移動采用伺服電機(jī)結(jié)合滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌并通過光電開關(guān)進(jìn)行定位，保證了壓裝的精準(zhǔn)度，減少了因定位不準(zhǔn)造成壓裝對工件及設(shè)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(jiān)控，提高了壓裝的精確性。3 發(fā)動機(jī)缸體堵蓋

5、自動壓裝機(jī)的設(shè)計3.1 汽車發(fā)動機(jī)缸體堵片壓裝機(jī)構(gòu)裝置的模態(tài)分析由于機(jī)械結(jié)構(gòu)在工作時存在振動現(xiàn)象，振動會造成結(jié)構(gòu)的共振或疲勞，從而使結(jié)構(gòu)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(tài)分析頻率的大小只是一個相對的量值，它表達(dá)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(shù)值。3.2 壓裝與噴膠機(jī)構(gòu)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(jìn)電機(jī)、滾珠絲桿傳動，可以在豎直平面內(nèi)上下、左右調(diào)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

6、孔的深度。壓裝頭、涂膠頭內(nèi)部安裝有壓力傳感器，壓裝頭、涂膠頭未對準(zhǔn)安裝孔或其他原因?qū)е聣毫^大時，給出信號、電機(jī)停止，起過載保護(hù)的作用。壓頭內(nèi)部有負(fù)壓通道孔，在對準(zhǔn)壓裝機(jī)待料槽時通過負(fù)壓吸住堵蓋。涂膠頭上部安裝有噴嘴，噴膠時涂膠頭旋轉(zhuǎn)，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(tǒng)采用回轉(zhuǎn)托盤結(jié)構(gòu)，采用步進(jìn)切換工位。系統(tǒng)主要由進(jìn)料、定位、壓裝、出料四部分組成。詳細(xì)流程步驟如下：（1）將蓋板零件放入回轉(zhuǎn)托盤上的定位裝置中，零件隨著托盤旋轉(zhuǎn)到壓裝工位。（2）當(dāng)轉(zhuǎn)到固定工位后，由控制程序?qū)毫Ω纵斎朊?，各工位同時進(jìn)行蓋板的壓裝。（3）蓋板通過多個工位完成壓裝后轉(zhuǎn)

7、到移出位置，再由移出裝置將蓋板移出?？刂葡到y(tǒng)主要包含控制機(jī)構(gòu)、傳感機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、人機(jī)界面?？刂茩C(jī)構(gòu)是實現(xiàn)動作的關(guān)鍵，常采用plc作為控制機(jī)構(gòu)的核心。傳感機(jī)構(gòu)的作用是感應(yīng)零件是否到達(dá)準(zhǔn)確位置、各氣缸是否處于原位還是到位狀態(tài)等，并將這些信號輸入到控制機(jī)構(gòu)plc中。驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要采用伺服電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)托盤進(jìn)行回轉(zhuǎn)驅(qū)動實現(xiàn)托盤回轉(zhuǎn);壓力缸由氣體系統(tǒng)驅(qū)動氣缸實現(xiàn)模頭的下行壓裝，其控制閥選用三位五通閥。人機(jī)界面采用按鈕結(jié)合面板的形式，便于操作和控制。3.4 主機(jī)部分主機(jī)部分包括旋轉(zhuǎn)工作臺、舉升與支撐機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)。工作臺為圓形回轉(zhuǎn)工作臺，動力源為伺服電動機(jī)，傳動機(jī)構(gòu)為斜齒輪傳動，能保證缸體在4個壓裝工位的

8、平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)和精確分度。缸體底部采用一面兩孔的定位方式，圓形回轉(zhuǎn)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(xiàn)缸體在圓形回轉(zhuǎn)工作臺上定位。舉升機(jī)構(gòu)由氣缸驅(qū)動，可將工作臺舉升至壓裝的位置高度。支撐機(jī)構(gòu)由氣液增壓缸驅(qū)動，布置在壓裝與噴膠機(jī)構(gòu)的對面，其作用為平衡壓裝力。上下料機(jī)構(gòu)裝置也由氣缸驅(qū)動，上料時輥筒軌道輸送缸體進(jìn)入壓裝機(jī)，上料氣缸將其頂入回轉(zhuǎn)工作臺。下料時上料氣缸將其帶入輥筒輸送軌道。4 結(jié)語汽車發(fā)動機(jī)缸體堵片壓裝機(jī)可以對缸體進(jìn)行上料、涂膠、壓裝堵片，對樣機(jī)的調(diào)整改進(jìn)以及輕量化設(shè)計會使發(fā)動機(jī)缸體堵片壓裝機(jī)更加完善，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)：1趙振，王秋敏.自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試m.天津：天津大學(xué)出版社，2018：152-156.2高溥，孟建軍.電氣控制基礎(chǔ)與可編程控制器應(yīng)用教程m.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2018：221-236.3王立志，李元伶.數(shù)控輪對自動壓裝機(jī)研制j.鐵道技術(shù)監(jiān)督，2019，37（06）：57-59.4劉楠，陶學(xué)恒，王慧慧，等.汽車發(fā)動機(jī)缸蓋智能化壓裝裝置的設(shè)計j.組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2018（01）：139-145.汽車世界·車輛工程技術(shù)（中）