發(fā)動機裝配線三槽鎖夾壓裝機構(gòu)的設(shè)計

王 超，許可會

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島266555）

發(fā)動機裝配線三槽鎖夾壓裝機構(gòu)的設(shè)計

王 超，許可會

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島266555）

對發(fā)動機氣門三槽鎖夾壓裝機的壓裝機構(gòu)進行了分析，針對其壓裝結(jié)構(gòu)缺陷，設(shè)計了另一種壓裝機構(gòu)和壓裝原理，解決了壓裝過程中三槽鎖夾壓裝不到位、芯軸磨損等一系列問題。

三槽鎖夾；壓裝機構(gòu)；發(fā)動機裝配

三槽鎖夾壓裝設(shè)備是對發(fā)動機氣門鎖夾進行組裝的自動化組裝設(shè)備，此設(shè)備的壓裝機構(gòu)是設(shè)備的核心設(shè)計，本文根據(jù)作者所在工廠設(shè)備壓裝FTQ（一次下線合格率）的統(tǒng)計和對設(shè)備進行研究，發(fā)現(xiàn)其壓裝機構(gòu)存在一定的設(shè)計缺陷，壓裝原理也過于復(fù)雜。為此，針對其壓裝機構(gòu)做了新的設(shè)計，解決了壓裝鎖夾后壓裝不到位和只有一個鎖夾壓裝到位等技術(shù)難題。

1　三槽鎖夾壓裝機工作原理

發(fā)動機的氣門結(jié)構(gòu)分為五部分組成，分別是氣門桿、氣門油封、氣門彈簧、彈簧座圈、鎖夾。三槽鎖夾壓裝機是將三槽鎖夾、座圈壓在氣門桿上。座圈采用真空吸附的方式吸附在壓頭上，兩片三槽鎖夾由吹氣裝置從料道內(nèi)吹入壓頭內(nèi)，壓頭內(nèi)的壓爪吸附兩片三槽鎖夾，然后伺服壓裝系統(tǒng)驅(qū)動壓裝機構(gòu)，將座圈壓裝在氣門彈簧上，與此同時氣門桿將壓裝機構(gòu)內(nèi)的芯軸向上頂起，當(dāng)壓裝到合適深度后，壓頭和壓爪停止吸附，壓爪將三槽鎖夾壓在氣門桿的三個凸起的環(huán)帶中，壓裝機構(gòu)垂直向上升起，座圈在氣門彈簧的作用下，垂直向上將三槽鎖夾卡在氣門桿的三個環(huán)帶上，設(shè)備回原點完成一個壓裝循環(huán)。

2　故障描述及原因分析

設(shè)備在正式投產(chǎn)后，三槽鎖夾壓裝機的每月FTQ在84%～90%之間波動，影響現(xiàn)場發(fā)動機的正常生產(chǎn)（98%），成為發(fā)動機生產(chǎn)線的瓶頸工位。根據(jù)歷史故障總結(jié)發(fā)現(xiàn)，主要問題是出現(xiàn)在壓裝機構(gòu)上，主要為：（1）三槽鎖夾在壓裝完成后高于或低于氣門桿上的三道凸起環(huán)帶；（2）只有一個鎖夾壓裝到位，另外一片掉落在彈簧座圈上；（3）兩片鎖夾都未壓裝到氣門桿上。

因兩片三槽鎖夾是吹氣裝置吹入壓頭內(nèi)，由芯軸低端的擋片擋住鎖夾，然后兩只壓爪上的吸附口吸住鎖夾的圓錐形外壁，在吸附時不能保證每次吸附都是鎖夾外壁的同一位置，且會因為在壓裝時芯軸向上移動芯軸擋片將鎖夾撞偏或撞掉，從而導(dǎo)致兩片鎖夾壓裝后高于或低于氣門桿上的三道環(huán)帶、只有一個鎖夾壓裝到位和兩片鎖夾都未壓裝到氣門桿上。原因分析過程如圖1所示。

圖1　原因分析過程

分析結(jié)論為壓裝機構(gòu)不能保證每次壓裝都能將鎖夾壓在氣門桿的三道凸起的環(huán)帶上。

三槽鎖夾原始壓裝機構(gòu)的裝配圖如圖2所示；原壓裝機構(gòu)爆炸圖如圖3所示。

圖2　裝配圖

圖3　原壓裝機構(gòu)爆炸圖

1.壓裝機構(gòu)上壓爪的真空吸附口1（1口和2口貫通）

2.芯軸（三槽鎖夾沿著芯軸滑落到底端擋片上）

3.芯軸底端的擋片（用來擋住鎖夾，然后吸附口1、2進行吸附）

4.壓爪上的真空吸附口2（1口和2口貫通）

5.壓爪（左右兩只壓爪對稱用來吸附三槽鎖夾）

3　改進措施

壓裝機構(gòu)是保證每次壓裝合格的關(guān)鍵部件，經(jīng)過分析和研究，需改進壓裝機構(gòu)內(nèi)部機構(gòu)，降低壓裝機構(gòu)的復(fù)雜程度，重新設(shè)計壓裝原理。壓裝機構(gòu)硬件做了如下改進設(shè)計（見圖4）：（1）由于壓裝機構(gòu)的外觀是依據(jù)發(fā)動機缸蓋的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的，本設(shè)計不改動壓裝機構(gòu)的外觀結(jié)構(gòu)；（2）將壓裝機構(gòu)上的兩只壓爪的真空吸氣孔消除；（3）壓裝機構(gòu)內(nèi)的芯軸底部的擋片去掉。重新設(shè)計的壓裝原理如下［1］：（1）座圈吸附到壓裝機構(gòu)壓頭上，壓裝機構(gòu)開始壓裝；（2）當(dāng)彈簧座圈壓裝到位后吹氣裝置將鎖夾吹入壓裝機構(gòu)內(nèi)，滑落到彈簧座圈的水平面上；（3）用彈簧座圈的水平面來保證鎖夾的高度一致；（4）壓爪將兩片鎖夾壓到氣門桿的三道環(huán)帶后，壓裝機構(gòu)升起，座圈在氣門彈簧的作用力下，向上移動，將鎖夾卡在氣門桿上，壓裝完成一個循環(huán)。重新設(shè)計后的壓裝機構(gòu)，爆炸圖如圖4所示。

圖4　爆炸圖

重新設(shè)計后的壓裝機構(gòu)具有如下技術(shù)特點：（1）利用彈簧座圈作為三槽鎖夾壓裝前的基準(zhǔn)平面，定位精準(zhǔn)可靠；

（2）壓裝機構(gòu)內(nèi)的新壓爪取消了吸附口，易于保證壓爪的加工精度，也能避免因吸附口磨損導(dǎo)致的鎖夾不能吸附到位的問題，提高壓爪的使用壽命［2］；

（3）取消壓裝機構(gòu)的吸附口減少設(shè)備故障率，提高設(shè)備可靠性；

（4）去除芯軸底端的擋片，芯軸不易磨損，便于拆裝和檢查維護；

（5）三槽鎖夾由壓裝機構(gòu)滑落時，直接定位掉落在彈簧座圈上，不會對芯軸造成磨損。

4　結(jié)束語

原壓裝機構(gòu)中對三槽鎖夾的固定采用了真空吸附的方式，兩片鎖夾的位置不能保證一致，由于鎖夾較小不能保證每次都吸附成功，壓裝原理也過于復(fù)雜，綜合導(dǎo)致壓裝的FTQ較低的各元素，改進后的壓裝原理簡單，壓裝機構(gòu)的復(fù)雜程度也大大減少，設(shè)備運行可靠，維護方便。設(shè)備改進后經(jīng)5個月的現(xiàn)場驗證，壓裝FTQ穩(wěn)定在99%以上，解決了三槽鎖夾壓裝不到位和只有一個鎖夾壓裝到位，另外一片掉落在彈簧座圈上等故障現(xiàn)象，也顯著提高了壓裝機構(gòu)的使用壽命。

［1］聞邦椿.機械設(shè)計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［2］鄧文英，郭曉鵬.金屬工藝學(xué)［M］.第五版.北京：高等教育出版社，2008.

Three Cotter Press Mechanism Design on Engine Assembly Line

WANG Chao，XU Ke-hui
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.Ltd，QingDao Branch，Qingdao Shandong 266555，China）

Analysis the three cotter press mechanism in this article，and according to its structure defects，design another press mechanism and principles，it solved a series of problems as for assembly reject and core shaft attrition.

three cotter；press mechanism；engine assembly

TK406

A

1672-545X（2016）07-0171-02

檢測與測試

2016-04-05

王超（1988-，男，山東青島人，大專，助理工程師，研究方向：機械制造及其自動化。