缸套壓裝機的壓裝力設(shè)計計算和功能運作分析

張秀艷，代小軍

（1.大連科技學(xué)院，遼寧 大連 116052；2.大連三洋冷鏈有限公司，遼寧 大連 116600）

0 引言

在發(fā)動機裝配過程中，缸套壓裝工位顯得尤為重要，在過去，壓裝柴油機機體缸套均為工人手工敲裝壓入，壓入生產(chǎn)率低、工人勞動強度大，而且壓裝精度也沒有保證。壓裝質(zhì)量直接影響發(fā)動機的性能，因此，精確地實現(xiàn)壓裝功能，計算出壓裝力，檢測發(fā)動機的壓裝突出量，是缸套壓裝機性能體現(xiàn)的關(guān)鍵，在實際過程中，配合桁架等工藝的設(shè)計，使整線形成流水作業(yè)，提高工作效率。在設(shè)計過程中，要體現(xiàn)實際與理論的結(jié)合應(yīng)用，多次測量取平均值來檢測該機床的性能，通過不斷調(diào)控，達(dá)到預(yù)期目的。

1 工藝內(nèi)容

缸套壓裝及凸出量測量機機床用于將在上工位已經(jīng)預(yù)裝好的缸套自動壓裝到位并自動測量缸套凸出缸體頂面的凸出量（本工位與上工位之間不存件，上工位掃描并預(yù)裝缸套完成后，放行時將工件身份信息傳至本工位）。壓裝由液壓驅(qū)動，壓頭橫移變位由伺服電機實現(xiàn)，測量采用位移傳感器。壓裝過程實時監(jiān)控壓裝力，記錄峰值，判斷是否超差，并記錄缸套凸出量數(shù)據(jù)。監(jiān)控壓裝力及位移的變化關(guān)系，并繪制曲線。缸套壓裝及凸出量測量機如圖1。

1.1 動作循環(huán)描述

工件自動上料→接受上工位傳來的工件信息→輥道下落，工件定位→壓裝測量頭下降，壓裝及測量1、4 缸套→壓裝測量結(jié)束后，壓裝測量頭上升回原位，自動右移150 mm→壓裝測量頭下降，壓裝及測量2、5 缸套→壓裝測量結(jié)束后，壓裝測量頭上升回原位，自動右移150 mm→壓裝測量頭下降，壓裝及測量3、6 缸套→其間如有不合格報警，需人工干預(yù)將工件下料至返修工位→全部合格后，壓裝測量頭自動回原位，機床輥道上升回原位→自動下料。

圖1 缸套壓裝及凸出量測量機

1.2 功能要求

缸套凸出量測量裝置采用數(shù)字式位移傳感器，測量精度可達(dá)到滿量程的1/1 000；缸套壓裝采用液壓單元，最大壓裝力2.5 t；壓裝力在一定范圍內(nèi)可調(diào)；本工位與上一工位之間不存件，上一工位掃描并預(yù)裝缸套完成后，放行時將工件身份信息傳至本工位。結(jié)構(gòu)形式：壓裝測量橫向移動采用伺服移位，可滿足在不同位置精確停止要求。缸套凸出量測量重復(fù)精度為0.02 mm。缸套凸出量合格范圍為0.05～0.10 mm。

2 壓裝力的計算

已知條件：孔直徑為130.02-0.018-0.086，包容件大外徑da=169.98 mm，結(jié)合直徑df=130.02mm，被包容件小內(nèi)di=126 mm，結(jié)合長度，lf=275 mm，包容件的彈性模量E2=100 GPa，被包容件的彈性模量E1=170 GPa，包容件和被包容件的泊松比vi=0.25，摩擦因數(shù)μ=0.2，過盈量δ=0.081 8 mm。

計算系數(shù)C1、C2計算如下：

壓裝總應(yīng)力P=μπdflfp=0.2×3.1416×130.02×275×0.053×9.8=117 600 N。

3 校核計算

1）在負(fù)載Ff=100 000 N 作用下，傳遞負(fù)荷所需最小單位結(jié)合力為：

根據(jù)qa查表，系數(shù)Ca=3.871。

2）根據(jù)qa查表，系數(shù)Ca＝3.271，被包容件最小直徑變化量為：

3）考慮壓平量的最小過盈量δemin=eamin+eimin=0.021 4+0.010 6=0.032 mm，

最小有效過盈量δmin=δemin+2（Sa+Si）＝0.032+2（0.4×0.0063+0.4×0.006 3）=0.042 mm，Sa=0.4Rza，Si=0.4Rzi。

圖2為微觀不平度10 點高度Rz，在取樣長度內(nèi)5 個最大的輪廓峰高的平均值與5 個最大的輪廓谷深的平均

包容件不產(chǎn)生塑性變形所容許的最大結(jié)合壓力pfamax=aσsa=0.22×400=128 N/mm2。

圖2 微觀不平度十點高度

表1 Rz值對照表

如圖3，根據(jù)qa查a。

圖3 系數(shù)a、i

4）包容件最大應(yīng)力和被包容件最大應(yīng)力

4 結(jié)論

在滿足壓裝需求的前提下，還需要進(jìn)行壓力檢測，和凸出量的檢測，通過檢測模塊的合理選型及運作，多次測量并求平均值，這樣能夠準(zhǔn)確評估壓裝的合格率，從而使該單機快速、準(zhǔn)確地運作，滿足裝配需求。

［1］邱宣懷.機械設(shè)計第四版［M］.北京.高等教育出版社，2002：332-339.

［2］趙家齊.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書［M］.北京.機械工業(yè)出版社，1987：11-12.

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