-汽車發(fā)動機(jī)缸體氣密檢測機(jī)(輔機(jī))的設(shè)計

天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書第一章發(fā)動機(jī)氣密性研究的背景1.1前言我國汽車產(chǎn)業(yè)在近幾年內(nèi)飛速發(fā)展，2012年我國汽車產(chǎn)銷雙雙突破1900萬輛，再次突破記錄，增速超過了4%，連續(xù)四年蟬聯(lián)世界第一。但是，目前我國的先進(jìn)汽車制造技術(shù)還處于起步階段，為了跟上產(chǎn)量和市場需求，國內(nèi)汽車生產(chǎn)商不得不大量采購生產(chǎn)精度高，自動化程度大的國外設(shè)備，然而這些設(shè)備購置費(fèi)用較高，而國內(nèi)的設(shè)備產(chǎn)生的次品率又很高。所以部分國內(nèi)廠家已經(jīng)開始了相關(guān)設(shè)備的研制，并取得了一些成績，但由于技術(shù)力量不足，所開發(fā)的設(shè)備生產(chǎn)精度低、自動化程度較小，有些項(xiàng)目的測試只能用手動操作，準(zhǔn)確率較低，而且檢測項(xiàng)目較少，與國外的產(chǎn)品相比缺乏競爭力，更無法替代進(jìn)口產(chǎn)品[1]。本課題研究的內(nèi)容是一臺對發(fā)動機(jī)殼體氣密檢測的自動化設(shè)備。主要用于汽車發(fā)動機(jī)殼體壓鑄過程中可能會產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行在線檢測。檢測手段采用正壓法檢漏，通過對被測工件充氣加壓以空氣作為介質(zhì),然后對其壓力,壓差或流量(與比較容積間)進(jìn)行抽樣分析,從而判斷工件是否泄漏,此方法結(jié)構(gòu)簡單、監(jiān)測方便、快捷、清潔、準(zhǔn)確、成本低、自動化程度高，深受人們關(guān)注。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布，2011年中國本土累計生產(chǎn)汽車1841.89萬輛，再次刷新了全球歷史記錄。鑒于發(fā)動機(jī)還得滿足維修市場的需要，那么中國去年發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)量接近2000萬臺。目前，汽車發(fā)動機(jī)殼體采用壓鑄鋁生產(chǎn)工藝制造，對于壓鑄過程中產(chǎn)生的缺陷采用在線正壓氣密檢測工藝，可以避免后續(xù)不必要的加工造成的浪費(fèi)。1.2關(guān)于汽車發(fā)動機(jī)的概述1.2.1汽車發(fā)動機(jī)的歷史汽車中最重要的那就是發(fā)動機(jī)了，可以說如果沒有發(fā)動機(jī)，那就不會有汽車。發(fā)動機(jī)的進(jìn)步?jīng)Q定了汽車行業(yè)的進(jìn)步。汽車的心臟必然是發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)為汽車的行駛提供了動力，發(fā)動機(jī)的性能決定了汽車的動力性能、經(jīng)濟(jì)性能以及環(huán)保性能。簡單的來說發(fā)動機(jī)就是一個能量轉(zhuǎn)換器，也就是將汽油(柴油)燃燒從而產(chǎn)生熱能，在密封氣缸內(nèi)燃燒，這樣氣缸內(nèi)的氣體會發(fā)生膨脹，從而推動活塞做功，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這是發(fā)動機(jī)工作的基本原理[2]。發(fā)動機(jī)的全部構(gòu)成結(jié)構(gòu)都是為進(jìn)行更好的能量轉(zhuǎn)換所服務(wù)的，雖然發(fā)動機(jī)跟隨者汽車的發(fā)展，已經(jīng)有了100多年的歷史，因此發(fā)動機(jī)無論是在設(shè)計、制造、工藝、性能還是制造控制上，都有長足的進(jìn)步與提高，但是其基本原理仍然保持不變。這是一個富于創(chuàng)造的年代，眾多發(fā)動機(jī)設(shè)計工程師們，不斷地將最新科技運(yùn)用到發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)制造上，把發(fā)動機(jī)變成了一個復(fù)雜的、機(jī)電一體化的高端技術(shù)產(chǎn)品，使發(fā)動機(jī)性能不斷突破與提高，世界各著名汽車生產(chǎn)廠商也將發(fā)動機(jī)的性能作為相互競爭的亮點(diǎn)。所以可以說發(fā)動機(jī)的發(fā)展史也就是是汽車工業(yè)的發(fā)展史。而發(fā)動機(jī)的發(fā)展也經(jīng)歷了無數(shù)代人的努力，融合了無數(shù)人的智慧與汗水。發(fā)動機(jī)是汽車的動力源泉。汽車發(fā)動機(jī)大多數(shù)都是熱能動力相互轉(zhuǎn)化裝置，可以簡稱衛(wèi)熱力機(jī)。熱力機(jī)是借助在工質(zhì)的狀態(tài)變化下，將燃料進(jìn)行燃燒從而產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器。1.2.2汽車發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)1.按結(jié)構(gòu)分類

一臺汽車發(fā)動機(jī)一般都會具有3個以上的氣缸，對于汽車發(fā)動機(jī)主要的分類方式，我們一般是根據(jù)氣缸的布局及其排列方式來劃分的。一般的有直列、V型、W型以及水平對置等幾種結(jié)構(gòu)。

(1)直列發(fā)動機(jī)：它的所有氣缸都按照同一角度肩并肩排成一個平面，它的優(yōu)點(diǎn)是缸體和曲軸的組成結(jié)構(gòu)十分的簡單，而且只需要使用一個氣缸蓋，不僅制造成本較低，而且尺寸緊湊。直列發(fā)動機(jī)具有穩(wěn)定性高、低速扭矩特性好并且燃料消耗少等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)就是功率較低，并且不太適合被6缸以上的發(fā)動機(jī)采用。

直列發(fā)動機(jī)在國產(chǎn)汽車中應(yīng)用非常廣泛，幾乎所有中檔以下的國產(chǎn)汽車以及采用四缸發(fā)動機(jī)的車型,都是采用直列發(fā)動機(jī)[3]。

(2)V型發(fā)動機(jī)：將所有氣缸分成了兩組，把相鄰氣缸以一定的夾角來布置在一起，使兩組氣缸形成一個夾角的平面，從側(cè)面看上去，氣缸呈V字形，所以稱V型發(fā)動機(jī)。

V型發(fā)動機(jī)的高度以及長度的尺寸都較小，在汽車生產(chǎn)中，組裝布置起來較為方便。尤其是韓國的現(xiàn)代汽車，其比較重視空氣動力學(xué)在汽車中的應(yīng)用，所以要求汽車迎風(fēng)面是越小越好，因此也就要求發(fā)動機(jī)蓋需要越低越好。另外，如果將發(fā)動機(jī)的長度縮短，也就能留出更大的駕乘空間。由于氣缸之間采用相互錯開布置的設(shè)計，這有利于通過擴(kuò)大氣缸直徑來提高排量和功率，適合于較高的氣缸數(shù)。此外，V型發(fā)動機(jī)氣缸是對向布置，這樣可抵消一部分振動，使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)得更加平順。

V型發(fā)動機(jī)的缺點(diǎn)則是必須使用兩個氣缸缸蓋，并且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且成本較高。另外其寬度加大后導(dǎo)致發(fā)動機(jī)兩側(cè)空間變小，對安排其它裝置造成一定的影響。(3)W型發(fā)動機(jī)：它是德國大眾專屬的發(fā)動機(jī)技術(shù)，其是將V型發(fā)動機(jī)的每側(cè)氣缸，在原來的基礎(chǔ)上面，再進(jìn)行小角度的錯開(如帕薩特W8的小角度為15度)，造就了W型發(fā)動機(jī)?；蛘呖梢哉fW型發(fā)動機(jī)的氣缸排列形式，是由兩個小V形組成一個大V形。嚴(yán)格的來說W型發(fā)動機(jī)還應(yīng)該是屬于V型發(fā)動機(jī)的變種。

W型和V型發(fā)動機(jī)相比，W型可將發(fā)動機(jī)做得更短一些，曲軸也相對來說短一些，這樣就能節(jié)省發(fā)動機(jī)在汽車中所占的空間，同時重量也會降低，但它的寬度會變得更大，使得發(fā)動機(jī)室更滿。

W型發(fā)動機(jī)目前最大的問題是，發(fā)動機(jī)被由一個整體分割成為了兩個部分，運(yùn)作時必然會產(chǎn)生很大的振動。面對這一問題，大眾在W型發(fā)動機(jī)上面設(shè)計了兩個反向轉(zhuǎn)動的平衡軸，從而使兩個部分的振動在內(nèi)部得以相互抵消。(4)水平對置發(fā)動機(jī):如果將直列發(fā)動機(jī)看成是夾角為0度的V型發(fā)動機(jī)，那么當(dāng)兩排氣缸的夾角擴(kuò)大到180度，氣缸水平對置排列，這就是水平對置發(fā)動機(jī)。

水平對置發(fā)動機(jī)的最大的優(yōu)點(diǎn)就是重心低。由于它的氣缸是“平放”的，因此降低了汽車的重心，所以能將車頭設(shè)計得又扁又低。這些因素都能夠增強(qiáng)汽車行駛的穩(wěn)定性。此外，水平對置的汽缸布局是一種對稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這使得發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性比V型發(fā)動機(jī)更好，運(yùn)行時的功率損耗也是最小。

(5)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī):傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機(jī)都是通過氣缸內(nèi)的活塞的往復(fù)運(yùn)動，最終來驅(qū)動汽車前進(jìn)，發(fā)動機(jī)及其氣缸本身相對來說都是不動的，而轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)則是一種三角活塞旋轉(zhuǎn)式的發(fā)動機(jī)，它利用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的原理來控制壓縮和排放。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也十分的明顯，它不僅尺寸小，重量輕，功率大，而且振動和噪聲都極低。但是由于轉(zhuǎn)子技術(shù)較為復(fù)雜，導(dǎo)致其制造成本極其昂貴，耐用性也遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)。2.按發(fā)動機(jī)布局分類

按照發(fā)動機(jī)在汽車車身上面的布局，還可以大致分成三種：前置發(fā)動機(jī)、中置發(fā)動機(jī)以及后置發(fā)動機(jī)。

目前在國內(nèi)汽車市場上所能看到的絕大部分的車型，都是采用的前置發(fā)動機(jī)，即發(fā)動機(jī)位于車前輪軸的前面。前置發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于其簡化了汽車變速器和驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)，特別是對于目前在市面上占絕對主流地位的前輪驅(qū)動車型來說，發(fā)動機(jī)是將動力直接輸送到前輪上面，省略了傳動軸，這樣的設(shè)計不但減少功率傳遞過程中的損耗，并且還大大降低動力傳動機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性以及故障率。將發(fā)動機(jī)放置在汽車車身前部，當(dāng)發(fā)生正面撞擊時，發(fā)動機(jī)可以減少駕駛員受到的正面沖擊，從而提高車輛的安全性[4]。

與前置發(fā)動機(jī)對應(yīng)的就是后置發(fā)動機(jī)了，后置發(fā)動機(jī)對應(yīng)一些后輪驅(qū)動的大馬力車型，典型車型是保時捷911系列跑車。此外，還有一種布局便是中置發(fā)動機(jī)，即發(fā)動機(jī)位于汽車的前后輪軸之間，一些極端追求性能的汽車發(fā)燒友而言，發(fā)動機(jī)中置是一種最理想的發(fā)動機(jī)放置方式，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)的正好位于汽車的重心附近，這樣發(fā)動機(jī)的重量就不會過于集中在車頭或車尾，從而達(dá)到最佳的配重比，這將大大提高汽車的操控性以及行駛穩(wěn)定性。包括法拉利、蘭博基尼等在內(nèi)的很多款經(jīng)典跑車，都采用的是中置發(fā)動機(jī)的布局[5]。

3.按燃料分類

按所使用的燃料來進(jìn)行劃分，汽車發(fā)動機(jī)可分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類。

汽油與柴油的不同在于，汽油沸點(diǎn)低、容易發(fā)生氣化，汽油發(fā)動機(jī)通過利用氣缸壓縮，使吸入的汽油發(fā)生氣化，并與缸內(nèi)的空氣相互混合，從而形成可燃性的混合氣體，最后由火花塞放電打火，點(diǎn)燃混合氣體，推動氣缸活塞來作功；柴油的特點(diǎn)是柴油的自燃溫度較低，所以柴油發(fā)動機(jī)不需要火花塞這樣的點(diǎn)火裝置，它利用壓縮空氣來提高氣缸內(nèi)的空氣溫度，使溫度超過柴油的自燃極限。這時，再噴入柴油，使柴油噴霧和空氣相互混合，同時產(chǎn)生自燃。兩種發(fā)動機(jī)相互比較來說，一般情況下，由于汽油發(fā)動機(jī)需要對汽油的噴入量、噴入時間及點(diǎn)火時間控制得非常準(zhǔn)確，因此結(jié)構(gòu)上往往會比柴油機(jī)更加的復(fù)雜和精密一些，而柴油機(jī)由于氣缸的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽油機(jī)的氣缸壓力，因而柴油機(jī)對發(fā)動機(jī)材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的要求更高一些。

從性能角度上說，汽油發(fā)動機(jī)的長處在于，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于最大功率和轉(zhuǎn)速高時，發(fā)動機(jī)能保持運(yùn)轉(zhuǎn)安靜平順，并且排放低。而柴油發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)則在于燃料燃燒效率高、油耗較低，當(dāng)處在低轉(zhuǎn)速扭矩時，最大扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過汽油機(jī)。這些區(qū)別體現(xiàn)在駕駛感受上的話，駕乘人員會發(fā)現(xiàn)使用柴油機(jī)的汽車起步十分的迅速，在山路及坡道上仍能保持良好的動力輸出，然而在加速性以及最高車速方面，又會遜于相同檔次的汽油機(jī)。國內(nèi)傳統(tǒng)的柴油機(jī)一直給人的印象就是體積笨重、振動噪聲大和排放污染嚴(yán)重等，因此國產(chǎn)汽車一般都采用汽油發(fā)動機(jī)。隨著近年來經(jīng)濟(jì)以及技術(shù)的發(fā)展，國外知名制造商開始將一些最新的柴油機(jī)制造技術(shù)引入中國，技術(shù)的提高，大大改善了國人對柴油機(jī)的傳統(tǒng)看法。一汽大眾前不久推出了一款采用TDI柴油發(fā)動機(jī)的寶來汽車，其環(huán)保性、動力性以及高速性方面都不遜于汽油機(jī)，同時又具有柴油機(jī)特有的特性，市場前景十分看好。1.2.3汽車發(fā)動機(jī)的構(gòu)成發(fā)動機(jī)是一個由很多機(jī)構(gòu)以及系統(tǒng)相互配合組成的復(fù)雜機(jī)器（如圖1.1）。無論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)；無論是四行程發(fā)動機(jī)還是二行程發(fā)動機(jī)；無論是單缸發(fā)動機(jī)還是多缸發(fā)動機(jī)。都必須要具備以下機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)，才能完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，并且保證長時間的連續(xù)正常工作[6]。圖1.1汽車發(fā)動機(jī)示意圖Fig.1.1Schematicdiagramofautomobileengine１.曲柄連桿機(jī)構(gòu)

發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，并且完成能量之間相互轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動部件是曲柄連桿機(jī)構(gòu)(如圖1.2)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等構(gòu)成的。在做工的行程中，活塞需要承受巨大的燃?xì)鈮毫Σ拍茉跉飧桌镒髦本€運(yùn)動，通過連桿的轉(zhuǎn)換，使曲軸來做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并利用曲軸對外輸出動力。而氣缸在進(jìn)氣、壓縮空氣和排氣的過程中，飛輪釋放出能量并且把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成為了活塞的直線運(yùn)動。圖1.2發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)Fig.1.2Enginecrankandconnectingrodmechanism２.配氣機(jī)構(gòu)

發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)（如圖1.3）的作用是依據(jù)發(fā)動機(jī)的工作順序和過程，來定時的開啟和定時的關(guān)閉進(jìn)氣門以及排氣門，使可燃性的混合氣體或者空氣進(jìn)入氣缸，并使燃燒產(chǎn)生的廢氣從氣缸里排出，達(dá)到換氣的目的。配氣機(jī)構(gòu)一般都采用頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)，一般是由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組等構(gòu)成。圖1.3發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)Fig.1.3Enginevalvemechanism3.燃料供給系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)燃料供給系統(tǒng)（如圖1.4）的功用是根據(jù)各個型號的發(fā)動機(jī)的具體要求，配制出符合要求數(shù)量和濃度的混合氣，壓入氣缸中，并將燃燒后產(chǎn)生的廢氣從氣缸內(nèi)排出；柴油機(jī)的燃料供給系統(tǒng)是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。圖1.4發(fā)動機(jī)燃料供給系統(tǒng)Fig.1.4Enginefuelsupplysystem4.潤滑系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)(如圖1.5)的功用是潤滑相對運(yùn)動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器和一些閥門等組成。圖1.5發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)Fig.1.5Enginelubricationsystem5.冷卻系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)（如圖1.6）的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機(jī)的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成。

圖1.6發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)Fig.1.6Enginecoolingsystem６.點(diǎn)火系統(tǒng)

在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系統(tǒng)（如圖1.7），點(diǎn)火系統(tǒng)通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成[7]。圖1.7發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)Fig.1.7Engineignitionsystem７.起動系統(tǒng)

要使發(fā)動機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運(yùn)動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機(jī)開始自動地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機(jī)的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機(jī)的起動系統(tǒng)（如圖1.8）。圖1.8發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)Fig.1.8Enginestartingsystem汽油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點(diǎn)火系和起動系組成；柴油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機(jī)是壓燃的，不需要點(diǎn)火系。1.3關(guān)于氣密檢測的概述1.3.1氣密檢測的重要性氣密性檢測是衡量許多工業(yè)產(chǎn)品密封性能的重要手段，如在汽車、空調(diào)、冰箱、燃?xì)饩?、醫(yī)療器具等許多行業(yè)中都需要對相關(guān)產(chǎn)品的密封部件進(jìn)行氣密性(或密封性)檢測，其檢測結(jié)果是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，特別在航空工業(yè)，氣密性檢測是一項(xiàng)重要而頻繁使用的方法。發(fā)動機(jī)的氣密性是發(fā)動機(jī)壓縮系統(tǒng)工作性能好壞的綜合指標(biāo)。氣密性越好，轉(zhuǎn)速也就越高，扭矩也會越大。氣密性差的發(fā)動機(jī)不僅功率小，而且還會因吸油性能差等原因造成工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)難以調(diào)整以及容易停車等現(xiàn)象。在工廠生產(chǎn)中，發(fā)動機(jī)因氣密性差造成的報廢率比較高，發(fā)動機(jī)氣密性檢測已成為自動生產(chǎn)線上一個不可缺少的重要環(huán)節(jié)。因此，汽車發(fā)動機(jī)缸體氣密性檢測是生產(chǎn)實(shí)踐中的重要一步。1.3.2氣密檢測的發(fā)展當(dāng)前國內(nèi)企業(yè)對于產(chǎn)品氣密性檢測多數(shù)采用的還是水泡法，這種方式較為落后，甚至只能目測而無法定量表達(dá)，從而直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量性能。近幾年，隨著微電子技術(shù)和氣動技術(shù)的不斷發(fā)展，氣密檢測方法也得到了很大的改善，因此自動定量測量被測對象的氣密性將成為一種發(fā)展趨勢。目前，在國內(nèi)的航空工業(yè)中還沒有拋棄原有的水泡法，且多數(shù)研究機(jī)構(gòu)在航空領(lǐng)域中并沒有研制出超前的自動氣密檢測設(shè)備;國外也只有日本、美國、西歐等少數(shù)發(fā)達(dá)國家才有相關(guān)儀器，但價格十分昂貴。例如國內(nèi)僅汽車行業(yè)每年因急需此類儀器而不得不花費(fèi)數(shù)千萬元進(jìn)口。為改變這一現(xiàn)狀，我們根據(jù)當(dāng)前工業(yè)產(chǎn)品的實(shí)際檢測要求，采用日本歐姆龍公司PLC和國外大公司出產(chǎn)的高精度壓差傳感器為核心部件，通過獨(dú)特的氣路結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用PLC控制檢測儀硬部件，并與上位機(jī)控制軟件相互通信，成功地研制出HP0610型氣密檢測儀。1.3.3關(guān)于氣密檢測機(jī)的簡介氣密性測試機(jī)又名氣密性檢測實(shí)驗(yàn)機(jī)，是一種廣泛應(yīng)用于水龍頭腔體、汽車缸體、活塞腔體、彎管腔體、壓力表、儲氣罐等各種密封件氣密性測試的設(shè)備，可以作為生產(chǎn)型批量測試用，也可以作為抽檢或?qū)嶒?yàn)室用。按使用場合分，可分為生產(chǎn)車間用氣密性測試機(jī)和實(shí)驗(yàn)室用氣密性測試機(jī)，如意德西iTC-Q-1-04型氣密性測試機(jī)或iTC-S-1-03型氣測水試機(jī)。實(shí)驗(yàn)室用氣密性測試機(jī)，如諾榮氣密性檢漏儀。按測試對象分，可分為水龍頭氣密性測試機(jī)、管件氣密性測試機(jī)、儲氣罐氣密性測試機(jī)等等。按測試媒介分，可分為水測型氣密性測試機(jī)、氣測型氣密性測試機(jī)。1.水測型氣密性測試機(jī)水測型氣密性測試機(jī)利用水流對氣密性進(jìn)行檢測，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，成本低廉，無需團(tuán)隊(duì)配合。缺點(diǎn)是工人目測，人為誤判可能性大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，遺留水漬容易侵蝕包裝，因增加除水步驟而效率相對較低。2.氣測型氣密性測試機(jī)氣測型氣密性測試機(jī)利用氣體對氣密性進(jìn)行檢測，優(yōu)點(diǎn)是氣測精密度高，因無需除水而效率相對較高，包裝簡便，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，機(jī)械化程度高。缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)相對較難，成本較高，需要團(tuán)隊(duì)配合。1.3.4氣密性檢測分類及工作原理以干燥空氣為介質(zhì)的泄漏測試，是基于被測容腔內(nèi)空氣流失所產(chǎn)生的物理效應(yīng)，即通過對壓力變化或流的測量來實(shí)現(xiàn)對泄漏量的檢測泄漏檢測一般分為壓檢測法和流量檢測法兩大類。1.壓力測量法在工業(yè)泄漏測試中，壓力測量法是最常見的方法，在測試腔較小的情況下，可檢測到0.Icc/min或更小的泄漏率以具體的實(shí)現(xiàn)方式來區(qū)分，壓力測量法還可分為壓力降測量和壓力升測量壓力降測量是向被測件充以正壓，然后測量其壓力下降幅度；而壓力升測量則與之相反，將被測腔抽真空后測量壓力上升幅度壓力降測量實(shí)現(xiàn)起來最簡單，因而最常用壓力升測量受溫度變化密封裝置和工件容積不穩(wěn)定的影響小于壓力降測量，在正壓狀態(tài)下工作時，壓力升測量可以沒有平衡階段，并且使用的測試壓力不受測量元件的測量范圍限制。(1)絕對壓力法絕對壓力法是最傳統(tǒng)的泄漏檢測方法，被測氣體如有泄露，必然造成容器內(nèi)氣體的流失，使容器內(nèi)原有的氣壓減低，通過測量容器內(nèi)氣體壓力降低情況就可以根據(jù)氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)出實(shí)際容器泄漏的氣體量，以達(dá)到檢測氣體泄漏量的目的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，儀器自身容積小、測量范圍寬，缺點(diǎn)是檢測精度取決于絕對壓力檢測的精度，測量系統(tǒng)的分辨率取決于使用的測試壓力。在被測工件容積較大泄漏量很小時，檢測時間較長，難以滿足大批量高效率生產(chǎn)需要。(2)差壓法差壓法的測量原理是在測試系統(tǒng)中并聯(lián)一個與被測試工件容積相同的零泄漏量參考件，充氣到相同的測試壓力后斷開氣源，通過測量被測工件與參考件之間壓力差方法，推導(dǎo)出被測工件的泄漏量由于只需要檢測工件與參考件之間的壓力差，所以系統(tǒng)分辨率與使用的檢測壓力無關(guān)，降低了對檢測儀器分辨率的要求，在采用較高的檢測壓力時(測試壓力可以高達(dá))可以檢測到很小的泄漏量[8]。無論是絕對壓力法還是差壓法，其檢測的根本原理是通過檢測被測工件的壓力變化來計算氣體的泄漏量。因此當(dāng)被測工件的容積很大而泄漏率又很低時，反映出來的壓力變化是很緩慢的，不可避免地帶來檢測節(jié)拍較長的弊端。流量測量法為了解決壓力法測量信號隨著測試容積的增大而減小的問題，流量測量法應(yīng)運(yùn)而生。其基本工作原理是向被測工件容腔充人額定壓力的測試氣體介質(zhì)，達(dá)到壓力平衡后，通過精密的氣體流量計向被測容腔中連續(xù)補(bǔ)充測試氣體介質(zhì)，保持其壓力不變并測量單位時間內(nèi)補(bǔ)充的氣體量，即為泄漏率流量測量的信號與測試容積無關(guān)，而是直接反映泄漏率的大小。因此在被測腔容積較大時可顯著縮短測量時間。(1)質(zhì)量流量法利用流動氣體傳熱傳質(zhì)的依存關(guān)系可以精密測量通過流量傳感器氣體介質(zhì)的質(zhì)量流量，直接獲得工件泄漏率。其最大特點(diǎn)是，由于直接測量出工件的泄漏率，而不需要知道被測對象的確切容積，使得測量節(jié)拍最大限度地縮短。缺點(diǎn)是其核心技術(shù)質(zhì)量流量傳感器對測量精度起決定性作用，設(shè)備投入成本較高。(2)體積流量法體積流量法測量原理與質(zhì)量流量法類似，其核心部分是利用差壓傳感器（即層流管式流量計）作為測量元件，通過檢測穩(wěn)定流動狀態(tài)下，通過節(jié)流元件產(chǎn)生的壓力差值測得流過節(jié)流元件的體積流量，一般不用于泄漏檢測而只用于流量監(jiān)控。1.3.5影響氣密性檢測的主要因素由于發(fā)動機(jī)泄漏測試是基于流體力學(xué)理論，其測試介質(zhì)為壓縮空氣，溫度、被測工件容積測試壓力的非正常變化都會對測試結(jié)果的精度產(chǎn)生較大影響。另外，由于零件的泄漏微孔一般在10m級，濕度過大常常會造成微孔堵塞，因此濕度也是重要的影響因素之一。1.溫度的影響由于工件在檢測前一般要經(jīng)過加熱清洗，會導(dǎo)致工件溫度高于環(huán)境溫度，測量期間溫度變化導(dǎo)致被測腔內(nèi)壓力變化。通常工件溫度高于環(huán)境溫度會導(dǎo)致測量值高于實(shí)際值。充氣階段通過被測腔的表面會很快將工件熱量傳遞給測試空氣，導(dǎo)致被測腔壓力上升，充入空氣量減少；在測量階段，又由于工件溫度降低導(dǎo)致被測腔壓力降低，致使測量值大于實(shí)際泄漏值。應(yīng)盡量延長加熱清洗到測試工位的等溫時間以減小溫差，但實(shí)際生產(chǎn)過程中由于生產(chǎn)節(jié)拍和在制品數(shù)量的限制，不可能過于延長等溫時間。因此溫差難以避免工件表面積大，內(nèi)腔容積小，材料的導(dǎo)熱性好，測試時間長。溫度的影響顯著通常由于測試時間較短，溫度的影響不會十分顯著，若影響過大必須考慮采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕拚?溫度補(bǔ)償一般有兩種基本方法：壓力法一般采用移動闔值法，即將無溫度影響的合格線向上平移，移動的距離稱為閉值（通過實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定），減少誤判率。被測容積穩(wěn)定性影響測量期間容積的增大或縮小會導(dǎo)致被測腔內(nèi)壓力的變化，其主要原因一般與測試設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性有關(guān)，如機(jī)床振動使得封堵板的位置改變導(dǎo)致封堵力不穩(wěn)定；封堵橡膠較軟，無限位機(jī)構(gòu)在測量階段被擠入被測腔；被測件容積本身不穩(wěn)定，如被測件由于充入壓力氣體發(fā)生彈性變形等。濕度的影響通常會補(bǔ)償泄漏，使實(shí)際測出的泄漏率變小。主要原因是工件在清洗機(jī)出口未完全吹干，被測腔內(nèi)殘余加工液很冷的工件進(jìn)入較潮熱的環(huán)境產(chǎn)生冷凝水，工件在生產(chǎn)過程中被注人液體。例如，從冷測試臺下來的維修后的發(fā)動機(jī)，其油腔內(nèi)仍有潤滑油等。濕度的影響存在較大的風(fēng)險，因?yàn)樗鼤⒁粋€不合格件判為合格件。夾具系統(tǒng)自身的影響測量氣路系統(tǒng)由試漏儀內(nèi)部的測量氣路，從試漏儀到封堵夾具的氣路、封堵夾具封堵頭和被測工件等共同組成。除工件以外，其他在測試過程中與被測腔聯(lián)通的氣路一旦存在泄漏，必然會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，而且這些泄漏大部分無法被查找到。
第二章方案設(shè)計2.1氣密檢測機(jī)的方案設(shè)計2.1.1QM10021全自動氣密檢測設(shè)備開發(fā)需求發(fā)動機(jī)氣缸缸體的造價成本較高，生產(chǎn)工序較多，并且發(fā)動機(jī)的質(zhì)量與性能直接決定了采用這款發(fā)動機(jī)的汽車的銷量與售價。本設(shè)備檢測的是四缸發(fā)動機(jī)壓鑄鋁殼體（如圖2.1），此殼體對于發(fā)動機(jī)的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。圖2.1四缸發(fā)動機(jī)壓鑄鋁殼體Fig.2.1Fourcylinderenginedie-castingaluminumshell該缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要有兩方面：1.結(jié)構(gòu)特殊一般發(fā)動機(jī)采用氣缸體與曲軸箱鑄成一體的整體結(jié)構(gòu)，簡稱缸體。該汽車發(fā)動機(jī)缸體由氣缸體、下缸體兩個零件組成，需要進(jìn)行氣缸體、下缸體單體粗加工后，再合缸進(jìn)行氣缸體組件上曲軸孔、氣缸孔及兩端頭定位銷孔的精加工。尺寸多，精度要求高缸體是發(fā)動機(jī)的重要組件，各面均有裝配要求。各加工面平面度、平行度及垂直度要求嚴(yán)格，所有加工面平面度要求為0.03mm。氣缸孔徑、圓度、圓柱度，曲軸孔孔徑、圓度、圓柱度及各定位銷孔的位置精度等要求高，均不大于0.02mm[9]。為確保生產(chǎn)線加工進(jìn)度，如何安排檢測工作是必須事先考慮的。一般來講，在生產(chǎn)線上加工的單一產(chǎn)品經(jīng)首件檢測尺寸合格后，在工藝系統(tǒng)任何一個環(huán)節(jié)未發(fā)生改變時，后續(xù)加工的產(chǎn)品質(zhì)量是有保障的，尤其是數(shù)控加工的產(chǎn)品一致性好。所以，一般精度的尺寸無需每件檢驗(yàn)，但對于缸體氣缸孔孔徑尺寸及曲軸孔孔徑等關(guān)鍵尺寸，每件產(chǎn)品加工完成后必須進(jìn)行檢驗(yàn)。必須要注意的是，在曲軸孔鏜加工完成后，在孔口毛刺未去凈的情況下，用金屬同軸度檢驗(yàn)心棒硬塞檢驗(yàn)曲軸孔，這樣做會把毛刺帶入到已加工孔孔壁面，會對曲軸孔孔徑尺寸及孔壁表面質(zhì)量造成影響。發(fā)動機(jī)缸體生產(chǎn)線上加工的氣缸體、下缸體及氣缸體組件，可按以下原則進(jìn)行檢驗(yàn)：氣缸體與下缸體分體加工時尺寸一般為一般精度尺寸，每班只要求檢驗(yàn)人員檢測首件，后續(xù)加工可免檢，但加工者應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行抽檢，專職檢驗(yàn)人員應(yīng)適度進(jìn)行抽驗(yàn)與巡檢；氣缸體組件每班首件加工完成后應(yīng)送三坐標(biāo)機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)，后續(xù)加工件的產(chǎn)品除氣缸孔孔徑與曲軸孔孔徑必須全檢外，其余尺寸只需要進(jìn)行抽檢或巡檢，這樣可大大節(jié)省檢驗(yàn)時間。2.1.2QM10021全自動氣密檢測設(shè)備總圖及說明從汽車工業(yè)發(fā)展的情況來看，汽車發(fā)動機(jī)的自動化裝配程度，在一定程度上限制了汽車的自動化生產(chǎn)水平。因此,提高汽車發(fā)動機(jī)的自動裝配生產(chǎn)線水準(zhǔn),是目前我們勢必解決的重要難題。無論國內(nèi)還是國外,總裝配線都需要有高架輸送和地面輸送兩種最基本的型式。其中,高架線一般包括積放式懸掛輸送機(jī)系統(tǒng)、普通懸掛輸送機(jī)和高架軌道小車。地面線一般包括滑撬式輸送系統(tǒng)、地面單鏈牽引軌道小車、地面板鏈帶隨行支架、地面板式輸送帶等類型。目前，在國內(nèi)發(fā)動機(jī)工業(yè)迅猛發(fā)展的過程中，由于鑄件（缸體）及其加工質(zhì)量因素造成三漏（漏氣、漏水、漏油）嚴(yán)重，到總裝試車才發(fā)現(xiàn)而報廢，既浪費(fèi)時間也浪費(fèi)資源。一般廢品率為５％～１０％，有的甚至高達(dá)２５％，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，產(chǎn)量下降。為降低成本，提高質(zhì)量，拓寬銷路，創(chuàng)造更加有利的條件。我們課題組參照國外先進(jìn)氣密檢測技術(shù)，成功研制了QM10021全自動發(fā)動機(jī)缸體氣密檢測設(shè)備。解決了缸體油道孔系封堵的最后難關(guān)，可用于生產(chǎn)線上工序間或最終檢測其氣密性能。為合理控制整機(jī)成本，分析鑄件及加工質(zhì)量提供了可靠的數(shù)據(jù)，節(jié)約了后續(xù)工序加工及總裝試車泄漏后的拆卸導(dǎo)致的一系列的費(fèi)用，為企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。QM10021全自動氣密檢測設(shè)備總圖（如圖2.2）圖2.2QM10021全自動氣密檢測設(shè)備總圖Fig.2.2Automaticgasdetectionequipmentlayout1.QM10021.01EG系列缸體檢測線上料機(jī)2.QM10021.02EG系列缸體油路自動試漏機(jī)3.QM10021.03EG系列缸體檢測線自動剔料機(jī)4.QM10021.04EG系列缸體曲軸室自動試漏機(jī)5.QM10021.05EG系列缸體水路自動試漏機(jī)6.QM10021.06EG系列缸體檢測線下料機(jī)7.QM10021.07EG系列缸體檢測線輸送架8.QM10021.08EG系列缸體檢測線電氣柜9.QM10021.09EG系列檢測線氣罐2.2在線檢測工藝流程圖圖2.3在線監(jiān)測工藝流程圖Fig.2.3Onlinemonitoringofprocessflowdiagram缸體從上道工序進(jìn)行加工成型后，通過自動送料機(jī)來到本在線檢測線(如圖2.3)上面。首先通過主機(jī)，將缸體上面的其他的空全部堵住，只留下氣道的孔。利用充氣機(jī)往里面充氣，通過油道里面氣壓的數(shù)值來看油道是否有漏氣的情況[10]。如果在規(guī)定時間內(nèi)的氣壓值的變化超過了公差范圍，生產(chǎn)線會提示剔料機(jī)，當(dāng)問題缸體運(yùn)行到第一工位和第二工位之間的剔料機(jī)的時候。剔料機(jī)的轉(zhuǎn)盤通過下方的連桿，利用氣動原理的作用，將轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)９０度，通過推動氣缸，將缸體推送到另一條運(yùn)輸線。如果沒有問題，將通過剔料機(jī)到達(dá)第二工位，進(jìn)行水道的檢測。水道檢測的方法和氣道大致相同，堵住除水道以外的所有的孔，然后往水道里面充氣，通過檢測氣壓是否符合要求，來判定水道是否符合標(biāo)準(zhǔn)。如果缸體水道不符合標(biāo)準(zhǔn)，通過剔料機(jī)時將和上一剔料機(jī)遇到不達(dá)標(biāo)的缸體一樣，將缸體推離檢測線。如果符合標(biāo)準(zhǔn)，將沿著檢測線順利通過剔料機(jī)，到達(dá)第三工位，來檢測油道。同樣的原理，我們將除油道以外的孔全部堵住，然后往油道里面充氣，通過檢測氣壓是否符合要求，來判斷油道是否符合標(biāo)準(zhǔn)。如果缸體油道不符合標(biāo)準(zhǔn)，通過剔料機(jī)時將和上一剔料機(jī)遇到不達(dá)標(biāo)的缸體一樣，將缸體推離檢測線。如果符合標(biāo)準(zhǔn)，將沿著檢測線順利通過剔料機(jī)，進(jìn)入下道工序。第一工位進(jìn)料區(qū)的進(jìn)料傳感器檢測到工件→啟動進(jìn)料傳動電機(jī)→（第一工位測試區(qū)處于原位置狀態(tài)時）進(jìn)料阻擋放行→進(jìn)料區(qū)的進(jìn)料等待傳感器檢測到工件→啟動中間傳動電機(jī)及到位阻擋器→工件送至測試區(qū)→測試區(qū)到位檢測同時工件識別傳感器識別工件→工件與夾具匹配及工件正確→進(jìn)入第一工位的氣密測試階段→檢測結(jié)束后→工件合格執(zhí)行打標(biāo)→測試區(qū)氣缸歸原位后啟動中間傳動電機(jī)及剔料傳動電機(jī)工件送出測試區(qū)至下一工位→→→第二工位進(jìn)料傳感器檢測到工件→啟動中間傳動電機(jī)及到位阻擋器→工件送至測試區(qū)→測試區(qū)到位檢測同時工件識別傳感器識別工件→工件與夾具匹配及工件正確→進(jìn)入第二工位的氣密測試階段→檢測結(jié)束后→工件合格執(zhí)行打標(biāo)→測試區(qū)氣缸歸原位后啟動中間傳動電機(jī)及剔料傳動電機(jī)工件送出測試區(qū)至下一工位→→→第三工位進(jìn)料傳感器檢測到工件→啟動中間傳動電機(jī)及到位阻擋器→工件送至測試區(qū)→測試區(qū)到位檢測同時工件識別傳感器識別工件→工件與夾具匹配及工件正確→進(jìn)入第二工位的氣密測試階段→檢測結(jié)束后→工件合格執(zhí)行打標(biāo)→測試區(qū)氣缸歸原位后啟動中間傳動電機(jī)、剔料傳動電機(jī)出料傳動電機(jī)把工件送入出料區(qū)。發(fā)動機(jī)缸體氣密性檢測主機(jī)設(shè)計部分3.1設(shè)計校核3.1.1缸體上頂板撓度的計算氣密檢測設(shè)備是精密設(shè)備，設(shè)備本身的剛度直接決定和影響了檢測的精度，特別是起到支撐作用的上下兩塊頂板，彈性變量必須嚴(yán)格控制，如果不控制，將嚴(yán)重影響檢測的精度。所以需要通過計算撓度來控制彈性變量，來獲得理想的控制精度[11]。缸體的上頂板示意圖（如圖3.1）：圖3.1上頂板Fig.3.1Pneumaticschematicdiagram上頂板撓度計算將頂板簡化成簡支梁(如圖3.2)為：圖3.2上頂板簡化成的簡支梁Fig.3.2Ontheroofissimplifiedassimplysupportedbeam撓度的計算公式為:f=式中：P—作用在上頂板的總載荷；L—上頂板長度；I—慣性矩；E—上頂板彈性模量?？傒d荷：P==3.14慣性矩：I=（其中a=50mm、b=850mm）E=200000mp撓度計算：f==因?yàn)閾隙龋济芊怏w變形量3.1.2缸體下底板撓度的計算缸體的下底板示意圖（如圖3.3）：圖3.3下頂板Fig.3.3Pneumaticschematicdiagram求下底板板的撓度，首先將底板簡化成簡支梁(如圖3.4)為：圖3.4下底板簡化成的簡支梁Fig.3.4Underfloorsimplifiedcharpy撓度的計算公式為:f=式中：P—總載荷；L—長度；I—慣性矩；E—彈性模量。E=200000mp、a=35mm、b=850mm總載荷：P==3.14慣性矩：I=撓度：f==因?yàn)閾隙龋济芊怏w變形量；即滿足工作要求。3.1.3發(fā)動機(jī)缸體腔體檢測封堵缸計算1、缸體封堵上夾具上夾具板（如圖3.5，3.6）：圖3.5上夾具板Fig.3.5Aclampplate圖3.6上夾具板Fig.3.6Aclampplate從圖中測量可得：S1=737.6，L1=111.75有三處相同封堵：3S1=2212.8，3L1=111.75S：有效封堵面積（），L：O形圈有效長度（）S2=22593.8，L2=9777.7S3=1950，L3=212.3算得上夾具封堵的總面積和O形圈總長度：S0=3S1+S2+S3=26756.6L0=3L1+L2+L3=2290.62.缸體封堵下夾具下夾具板（如圖3.7）：圖3.7下夾具板Fig.3.7Thelowerclampboard從圖中測量可得：S4=69996.1，L4=8計算缸徑因?yàn)榉舛聤A具的所有檢測動作都需要?dú)飧讈韺?shí)現(xiàn)，所以氣缸的選擇至關(guān)重要，直接影響了檢測的精度。1.已知條件：系統(tǒng)壓力：檢測壓力：使用3.55的O形圈，壓縮率20%，查表可知λ=2.2上夾具總重：M=400Kg2.計算檢測空氣反作用力：S4=69996.1＞S0=26756.6取有效壓縮面積為S4=69996.1F1=S4xP0=69996.1x0.4=27998.4N3.計算O形圈反作用力：F2=（L0+L4）λ=（2290.6+847.7）x2.2=6904.3N4.計算封堵需要的總力：F=F1+F2-M=27998.4+6904.3-4000=30902.7N5.計算缸徑：D===280.6由上述計算可選擇氣缸：φ300第四章發(fā)動機(jī)缸體氣密性檢測輔機(jī)設(shè)計部分4.1輔機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)CAD設(shè)計及說明4.1.1輔機(jī)的工作原理簡介第一工位測試區(qū)不在原位置狀態(tài)時，進(jìn)料區(qū)工件進(jìn)入時，進(jìn)料阻擋阻擋，進(jìn)料區(qū)的進(jìn)料等待傳感器檢測到工件，延時后停止進(jìn)料傳動，等第一工位歸原位后方可啟動中間傳動進(jìn)入下步檢測程序。每個工位檢測不合格時，會自動啟動剔料傳動，把不合格的工件送至廢料區(qū)。全自動氣密檢測機(jī)的三工位自動運(yùn)行時的相互關(guān)系：在該設(shè)備中下一工位的狀態(tài)會影響上一工位檢測后的工件傳送。若第二工位設(shè)備不是處于原位置的自動運(yùn)行狀態(tài)時（假若處于手動狀態(tài)或是自動狀態(tài)但不是原位置時），此時第一工位檢測結(jié)束的合格件會自動停留在第一工位的剔料臺上等待第二工位自動原位置信號。此時第一工位控制箱面板上的指示燈工件等待點(diǎn)亮，直至工件正確進(jìn)入第二工位時該指示燈才會熄滅。出現(xiàn)這種千萬不要人為的把工件搬卸下來，避免程序自動運(yùn)行混亂。第二工位與第三工位同樣具有類似的關(guān)系。若第二工位設(shè)備處于停機(jī)未啟動狀態(tài)時，此時第一工位檢測結(jié)束的合格件會自動停留在第一工位的測試區(qū)上，此時認(rèn)為是單機(jī)工作[12]。當(dāng)廢料區(qū)或出料工件堆滿時，相對應(yīng)的面板指示燈會閃爍報警，提醒操作工人廢料區(qū)或出料區(qū)已經(jīng)堆滿需要清理報廢工件，若沒有按時清理的話，等下一工件進(jìn)入剔料臺時，設(shè)備塔燈蜂鳴器自動報警，閃爍的指示燈常亮，此時必須清理工件，否則設(shè)備停止運(yùn)行。剔料臺水平與垂直選擇開關(guān)：在選擇手動情況下，可對水平和垂直進(jìn)行手動操作，工件檢測合格時剔料臺為水平狀態(tài)，工件檢測不合格時剔料臺為垂直狀態(tài)。剔料臺水平與垂直指示燈，對剔料臺的水平與垂直狀態(tài)進(jìn)行指示。進(jìn)料傳動按鈕：在選擇手動情況下，可對進(jìn)料傳動進(jìn)行手動操作。進(jìn)料傳動：當(dāng)進(jìn)料傳動時此指示燈點(diǎn)亮。出料傳動：在選擇手動的情況下，可把檢測完的工件送到出料臺上。剔料傳動：在選擇手動情況下，剔料臺處于水平位置或垂直位置時可對剔料傳動進(jìn)行手動操作。加壓保持：在手動選擇下，進(jìn)行壓緊和封堵后按下此鈕，測漏儀向工件內(nèi)部容腔內(nèi)充氣，再按此按鈕則結(jié)束加壓保持狀態(tài)，此功能可對機(jī)器密封進(jìn)行檢查與調(diào)整。壓檢開始：在手動選擇下，進(jìn)行壓緊和封堵后按下此鈕，測漏儀對工件進(jìn)行測試，此按鈕可使設(shè)備在手動環(huán)節(jié)下完成測試工作。4.1.2輔機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計CAD圖輔機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（如圖4.1）圖4.1輔機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計圖Fig.4.1ThedesignofauxiliarymachineryQM10021.03EG系列缸體檢測線自動剔料機(jī)QM10021.07EG系列缸體檢測線輸送架4.2剔料機(jī)的結(jié)構(gòu)CAD設(shè)計及說明4.2.1剔料機(jī)總裝圖及其解釋說明剔料機(jī)總裝圖（如圖4.2，圖４.３）圖4.2剔料機(jī)總裝圖Fig.4.2Tickfeedingmachineassemblydiagram圖4.3剔料機(jī)總裝圖Fig.4.３TickfeedingmachineassemblydiagramQM10021.03.04-1剔料機(jī)轉(zhuǎn)盤托板QM10021.03.04-2剔料機(jī)大盤法蘭QM10021.03.04-3剔料機(jī)墊圈T297-1994軸承30208QM10021.03.04-4剔料機(jī)法蘭蓋QM10021.03.04-5剔料機(jī)大盤支柱QM10021.03.04-6剔料機(jī)下托板QM10021.03.04-7剔料機(jī)氣缸座QM10021.03.04.01剔料機(jī)工作臺GB/T70.1-2000內(nèi)六方螺釘M12X120GB/T97.1-2000平墊圈Φ12GB/T93-1987彈簧墊圈Φ12GB/T6170-2000外六方螺母M12CDA2T63-175-M9BCA2系列氣缸CA2-S06耳軸腳座1-05A/形單肘接頭4.2.2剔料機(jī)30208軸承壽命計算由于剔料機(jī)遇到次品會進(jìn)過氣動推動上面的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，所以里面的軸承至關(guān)重要，其決定了轉(zhuǎn)盤是否能很好的轉(zhuǎn)動，直接影響了轉(zhuǎn)盤和全自動生產(chǎn)線的運(yùn)行的流暢度，所以我們需要計算軸承的壽命，以保證機(jī)器的正常的運(yùn)行[15]。本設(shè)計中，我們采用的是30208軸承，所以我們計算30208軸承的壽命，30208軸承所在剔料機(jī)中的位置可參照圖4.2。軸承受力簡圖（如圖4.４）。圖4.4軸承受力簡圖Fig.4.4Thebearingforcediagram附加軸向力軸承軸向力因軸承2被壓緊，故X、Y值沖擊載荷系數(shù)考慮中等沖擊當(dāng)量動載荷軸承壽命因，只計算軸承1壽命=4.2.3剔料機(jī)氣動原理圖設(shè)計及解釋１.剔料機(jī)氣動原理圖設(shè)計本設(shè)備的動力源是氣壓傳動以及電機(jī)馬達(dá)的驅(qū)動，因此氣壓傳動的設(shè)計是本課題設(shè)計中的重要一環(huán)。本設(shè)計中，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動以及廢料從生產(chǎn)線上的推出，都是由氣缸來完成，這就需要良好的氣動原理的支持。當(dāng)上工位的主機(jī)檢測出來，發(fā)現(xiàn)有問題的缸體，系統(tǒng)會自動發(fā)信號給剔料機(jī)[16]。當(dāng)有問題的缸體到了剔料機(jī)轉(zhuǎn)盤時，自動檢測線將停止?jié)L動，轉(zhuǎn)盤下方的氣缸推動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)90度，轉(zhuǎn)到運(yùn)往廢料區(qū)的傳送帶上，通過推出氣缸將廢料推到運(yùn)往廢料區(qū)的傳送帶上，運(yùn)往廢料區(qū)進(jìn)行回收與再利用。剔料機(jī)氣動原理圖（如圖4.5）：圖4.5剔料機(jī)氣動原理圖Fig.4.5Tickfeedingmachinepneumaticschematicdiagram２.剔料機(jī)氣動原理圖解釋剔料機(jī)氣動原理圖解釋圖（如圖4.6）：圖4.6剔料機(jī)氣動原理圖解釋圖Fig.4.6Tickfeedingmachinepneumaticschematicinterpretationchart4.2.4剔料機(jī)轉(zhuǎn)盤CAD設(shè)計圖及轉(zhuǎn)盤氣缸缸徑計算1.剔料機(jī)轉(zhuǎn)盤CAD設(shè)計圖剔料機(jī)轉(zhuǎn)盤CAD設(shè)計圖（如圖4.7）圖4.7剔料機(jī)轉(zhuǎn)盤CAD設(shè)計圖Fig.4.7TickfeedingmachineturntableCADdesign２.剔料機(jī)轉(zhuǎn)盤氣缸缸徑計算缸徑計算簡圖（如圖4.8）圖4.8缸徑計算簡圖Fig.4.8Borecalculationdiagram因?yàn)轵?qū)動力矩必須大于阻力力矩才能驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，即M（驅(qū)動力矩）>I（阻力矩）已知：氣體壓力P=0.5MPa,氣缸到圓心的距離=122，缸體到圓心的距離=200。即：SxPx>GxR=25.84mm所以選取mm的缸徑。第五章結(jié)論這次畢業(yè)設(shè)計，我的任務(wù)是利用AutoCAD，完成對發(fā)動機(jī)缸體油路氣密檢測系統(tǒng)的控制。發(fā)動機(jī)缸體油路氣密檢測系統(tǒng)的控制分為自動狀態(tài)和手動狀態(tài)二種，自動控制為檢測設(shè)備正常工作狀態(tài)，手動控制為維護(hù)和調(diào)試時用。發(fā)動機(jī)缸體油路檢測控制系統(tǒng)主要由3臺電動機(jī)、14個電磁閥、1臺測漏儀組成，輸入為96個點(diǎn)，輸出為96個點(diǎn)。由PLC完成對發(fā)動機(jī)缸體的油路氣密檢測控制，運(yùn)行可靠，工作安全，調(diào)到手動狀態(tài)可以任意啟動每一臺電機(jī)。需要注意的是當(dāng)從手動狀態(tài)調(diào)到自動狀態(tài)時，所有控制雙向電磁閥的三位一體轉(zhuǎn)換開關(guān)必須調(diào)到中間位，否則，當(dāng)調(diào)到自動狀態(tài)時，設(shè)備不運(yùn)行并且報警。該設(shè)備自2010年12月18日至今，在長城汽車股份有限公司壓鑄事業(yè)部運(yùn)行良好，一切正常，安全、穩(wěn)定。

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致謝值此論文完成之際，向所有給我關(guān)心、支持和幫助的老師、同學(xué)致以衷心感謝!在本次畢業(yè)設(shè)計中，我受益匪淺，不僅在學(xué)術(shù)研究方面學(xué)到了很多實(shí)際知識，更從騰獻(xiàn)銀老師身上學(xué)到了很多東西，他認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神和深厚淵博的理論水平將是我畢生學(xué)習(xí)的榜樣。我的畢業(yè)設(shè)計自始自終，都浸透著老師的幫助和關(guān)心。每當(dāng)遇到難題時，除了自己學(xué)習(xí)，尋找解決辦法外，老師的幫助其實(shí)更重要，這也是本次設(shè)計得以成功完成的關(guān)鍵。不僅讓自己的知識水平得到充實(shí)，更多的是鍛煉了實(shí)際生產(chǎn)中的現(xiàn)場調(diào)試能力。在此，我要感謝天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院的各位教職員工對我四年來的培養(yǎng)和關(guān)懷，以及校領(lǐng)導(dǎo)為我們建立的良好的教學(xué)環(huán)境和實(shí)踐環(huán)境。目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章總論 1第一節(jié)項(xiàng)目背景 1第二節(jié)項(xiàng)目概況 2第二章項(xiàng)目建設(shè)必要性 5第三章市場分析與建設(shè)規(guī)模 7第一節(jié)汽車市場需求分析 7第二節(jié)市場預(yù)測 12第三節(jié)項(xiàng)目產(chǎn)品市場分析 13第四節(jié)建設(shè)規(guī)模 16第四章場址選擇 17第一節(jié)場址所在位置現(xiàn)狀 17第二節(jié) 場址建設(shè)條件 17第五章技術(shù)方案、設(shè)備方案、工程方案 22第一節(jié)技術(shù)方案 22第二節(jié)設(shè)備方案 28第三節(jié)工程方案 33第六章原材料、燃料供應(yīng) 38第七章總圖布置與公用輔助工程 39第一節(jié)總圖布置 39第二節(jié)公