汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管通用型裝配工具設(shè)計及應(yīng)用

王森，博士，葉思源

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230022）

汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管通用型裝配工具設(shè)計及應(yīng)用

王森，博士，葉思源

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230022）

目前，傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管裝配多采用手動人工方式，或設(shè)計專用的工具進(jìn)行裝配，裝配效率較低，通用性較差；文章介紹了一種發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管通用型裝配工具。

發(fā)動機(jī)裝配；氣門導(dǎo)管裝配技術(shù)；通用型工具

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-98-03

1、常規(guī)汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管裝配方法

氣門導(dǎo)管是發(fā)動機(jī)氣門的導(dǎo)向裝置，在發(fā)動機(jī)運(yùn)行時，氣門導(dǎo)管對氣門提供導(dǎo)向，并使氣門桿上的熱量經(jīng)氣門導(dǎo)管傳遞至缸蓋。因此，在裝配發(fā)動機(jī)時，需要將氣門導(dǎo)管裝配于缸蓋上。

圖1

圖2

傳統(tǒng)技術(shù)中，需要針對所需裝配機(jī)型的缸蓋的尺寸，以及相應(yīng)氣門導(dǎo)管的尺寸進(jìn)行實際測量，并設(shè)計制作專用的氣門導(dǎo)管砸裝工具。該砸裝工具的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，使用該工具時，首先將氣門導(dǎo)管放入砸裝工具的套筒a中，然后將套筒a放置在缸蓋上的氣門導(dǎo)管裝配孔位處，人工用橡皮錘敲擊砸裝工具的芯軸b的尾部，以此將氣門導(dǎo)管砸裝到氣門導(dǎo)管安裝孔位中。

2、常規(guī)汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管裝配方法的缺陷分析

由于需要裝s配的機(jī)型眾多，每一種機(jī)型便需要配備一種專用的氣門導(dǎo)管砸裝工具，造成不必要的成本浪費(fèi)，還會導(dǎo)致操作人員的勞動強(qiáng)度較大；且多種尺寸的砸裝工具混雜在一起不便于管理；由于采用人力敲擊，芯軸的受力不均，且其受到氣門導(dǎo)管尺寸的限制，工作部分尺寸較小，易發(fā)生變形，導(dǎo)致砸裝工具報廢。

3、汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管通用型裝配工具設(shè)計方案

3.1 汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管通用型裝配工具零部件設(shè)計方案

附圖3為汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管通用型裝配工具的裝配工具剖視圖。其標(biāo)記說明為：11-殼體，12-氣缸活塞桿，13-壓裝芯軸，14-可調(diào)式泄壓閥，15-芯軸套管，16-彈性復(fù)位件，17-磁性墊片。

一種氣門導(dǎo)管的裝配工具包括殼體（11）、安裝于所述殼體（11）內(nèi)的氣缸活塞桿（12）以及可拆卸安裝于所述殼體（11）上的壓裝芯軸（13），所述壓裝芯軸（13）的一端與氣缸活塞桿（12）傳動連接，所述壓裝芯軸（13）的另一端為氣門導(dǎo)管作用端，所述氣缸活塞桿（12）的移動方向為氣門導(dǎo)管的壓裝方向；

所述裝配工具還包括芯軸套管（15），所述芯軸套管（15）的一端可拆卸固定于所述殼體（11）內(nèi)，另一端外伸于所述殼體（11），所述壓裝芯軸（13）的氣門導(dǎo)管作用端滑動配合于所述芯軸套管（15）的內(nèi)孔中。

所述殼體（11）上具有泄壓口，所述泄壓口上安裝有可調(diào)式泄壓閥（14），殼體（11）為分體式結(jié)構(gòu)，其至少包括兩部分，此兩部分可通過螺紋緊固件連接，以保證氣缸活塞桿（12）以及壓裝芯軸（13）能夠順利安裝于殼體（11）上。殼體（11）上具有進(jìn)氣口，該進(jìn)氣口位于氣缸活塞桿（12）的一側(cè)，當(dāng)氣體由進(jìn)氣口進(jìn)入殼體內(nèi)后，氣缸活塞桿（12）將在殼體（11）內(nèi)移動。

所述芯軸套管（15）的內(nèi)孔為階梯孔，所述階梯孔包括靠近所述氣缸活塞桿（12）的第一孔段和遠(yuǎn)離所述氣缸活塞桿（12）的第二孔段，所述第一孔段的孔徑大于所述第二孔段的孔徑，所述壓裝芯軸（13）包括靠近所述氣缸活塞桿（12）的第一軸段和遠(yuǎn)離所述氣缸活塞桿（12）的第二軸段，所述第一軸段的軸徑大于所述第二軸段的軸徑。

所述壓裝芯軸（13）上與所述氣缸活塞桿（12）相連的一端具有限位凸部，所述限位凸部與所述芯軸套管（15）的外端面之間設(shè)置彈性復(fù)位件。

所述芯軸套管（15）上靠近所述氣缸活塞桿（12）的一端為凸起端頭，所述芯軸套管（15）的中部具有輔助定位凸部，所述凸起端頭和所述輔助定位凸部均與所述殼體（11）的內(nèi)壁相擋接。

所述氣缸活塞桿（12）與所述壓裝芯軸（13）的端面之間設(shè)置磁性墊片（17）。

使用該工具時，將壓裝芯軸對準(zhǔn)缸蓋上的氣門導(dǎo)管安裝孔位，驅(qū)動氣缸活塞桿，使得氣缸活塞桿帶動壓裝芯軸運(yùn)動，當(dāng)壓裝芯軸的氣門導(dǎo)管作用端與氣門導(dǎo)管接觸時，氣門導(dǎo)管受到驅(qū)動力，隨著氣缸活塞桿的進(jìn)一步運(yùn)動，氣門導(dǎo)管即可被壓裝于缸蓋上。同時，根據(jù)不同型號的發(fā)動機(jī)，可制作對應(yīng)的壓裝芯軸，在使用過程中僅需更換壓裝芯軸，無須整個更換裝配工具。顯然，相比于背景技術(shù)中所介紹的內(nèi)容，該裝配工具無須人工施加驅(qū)動力，且更換裝配工具的一部分即可，因此，該裝配工具可降低操作人員的勞動強(qiáng)度。

圖3

3.2 汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管通用型裝配工具實施方案

使用汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管通用型裝配工具時，將壓裝芯軸（13）對準(zhǔn)缸蓋上的氣門導(dǎo)管安裝孔位，驅(qū)動氣缸活塞桿（12），使得氣缸活塞桿（12）帶動壓裝芯軸（13），當(dāng)壓裝芯軸（13）的氣門導(dǎo)管作用端與氣門導(dǎo)管接觸時，氣門導(dǎo)管受到驅(qū)動力，隨著氣缸活塞桿（12）的進(jìn)一步運(yùn)動，氣門導(dǎo)管即可被壓裝于缸蓋上。

采用氣缸活塞桿（12）施加驅(qū)動力，同時，根據(jù)不同型號的發(fā)動機(jī)，可制作對應(yīng)的壓裝芯軸（13），在使用過程中僅需更換壓裝芯軸（13），無須整個更換裝配工具。顯然，相比于背景技術(shù)中所介紹的內(nèi)容，該裝配工具無須人工施加驅(qū)動力，且更換裝配工具的一部分即可，因此，該裝配工具可降低操作人員的勞動強(qiáng)度。另外，該裝配工具上需要更換的部件減少后，裝配工具的管理更為便利，成本更低，而采用氣缸驅(qū)動，還可以保證驅(qū)動力的均勻性，使得壓裝芯軸（13）不容易出現(xiàn)變形。

為了進(jìn)一步適應(yīng)氣門導(dǎo)管的型號變化，上述殼體（11）上可開設(shè)泄壓口，該泄壓口處安裝可調(diào)式泄壓閥（14），該可調(diào)式泄壓閥（14）位于殼體（11）上靠近其進(jìn)氣口的一側(cè)。此種結(jié)構(gòu)下，即可根據(jù)不同機(jī)型調(diào)整可調(diào)式泄壓閥（14），以此調(diào)節(jié)氣缸活塞桿（12）的輸出壓力及其運(yùn)動速度，以此更好地實現(xiàn)不同型號的氣門導(dǎo)管的壓裝。

圖4

請同時參照圖4，進(jìn)一步地，汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管通用型裝配工具還可包括芯軸套管（15），該芯軸套管（15）的一端可拆卸固定于殼體（11）內(nèi)，另一端外伸于殼體(11)，壓裝芯軸(13)的氣門導(dǎo)管作用端滑動配合于芯軸套管(15)的內(nèi)孔中。壓裝芯軸(13)上外伸于殼體(11)的部分可以與缸蓋相接觸，以此根據(jù)氣門導(dǎo)管安裝孔位的位置為壓裝芯軸(13)提供更準(zhǔn)確的導(dǎo)向，使得氣門導(dǎo)管的壓裝精度更高。另外，相比于壓裝芯軸(13)與殼體(11)滑動配合的方式，壓裝芯軸(13)與芯軸套管(15)的接觸面積更大，壓裝芯軸(13)的位置精度更加準(zhǔn)確。

壓裝芯軸(13)的外表面和芯軸套管(15)的內(nèi)孔均可采用直筒型結(jié)構(gòu)，此時兩者的接觸面積較大，但隨著壓裝芯軸(13)在芯軸套管(15)內(nèi)的移動行程加長，兩者之間將產(chǎn)生較大的磨損，導(dǎo)致壓裝芯軸(13)的氣門導(dǎo)管作用端變小，無法可靠地壓裝氣門導(dǎo)管。為了緩解這一問題，可將芯軸套管(15)的內(nèi)孔設(shè)置為階梯孔，該階梯孔包括靠近氣缸活塞桿(12)的第一孔段和遠(yuǎn)離氣缸活塞桿(12)的第二孔段，該第一孔段的孔徑大于第二孔段的孔徑，而壓裝芯軸(13)則包括靠近氣缸活塞桿(12)的第一軸段和遠(yuǎn)離氣缸活塞桿(12)的第二軸段，該第一軸段的軸徑大于第二軸段的軸徑。

將芯軸套管(15)的內(nèi)孔設(shè)置為階梯孔后，壓裝芯軸(13)的第二軸段與芯軸套管(15)的第一孔段之間由于尺寸差距互不接觸，而該第二軸段僅與芯軸套管(15)的第二孔段滑動配合，此時即可保證壓裝芯軸(13)與芯軸套管(15)之間的作用面積處于合理范圍內(nèi)，既能實現(xiàn)壓裝芯軸(13)的運(yùn)動導(dǎo)向，還能夠有效控制兩者之間的磨損量，保證氣門導(dǎo)管的有效壓裝。

當(dāng)壓裝芯軸(13)包括第一軸段和第二軸段時，隨著壓裝芯軸(13)的運(yùn)動，第二軸段將與第二孔段接觸。這一過程中，如果第二孔段與第一孔段的連接處為孔徑突變結(jié)構(gòu)，那么壓裝芯軸(13)將不容易與第二孔段配合。據(jù)此，前述階梯孔還可包括連接于第一孔段和第二孔段之間的過渡孔段，該過渡孔段相對于壓裝芯軸(13)的軸線傾斜。顯然，此過渡孔段可為壓裝芯軸(13)的運(yùn)動提供導(dǎo)向。

在本實施方案中，壓裝芯軸(13)上與氣缸活塞桿(12)相連的一端可設(shè)置限位凸部，該限位凸部與芯軸套管(15)的外端面之間設(shè)置彈性復(fù)位件(16)。彈性復(fù)位件(16)具體可采用彈簧，壓裝芯軸(13)穿過該彈簧。通過該彈性復(fù)位件(16)能夠可靠地實現(xiàn)壓裝芯軸(13)的復(fù)位，繼而保證氣門導(dǎo)管的壓裝流水線更加流暢。

芯軸套管(15)可通過螺紋緊固件固定于殼體(11)上，但采用螺紋緊固件后，由于螺紋緊固件的成本和安裝操作，會導(dǎo)致裝配工具的成本較高，裝配效率較低。有鑒于此，芯軸套管(15)上靠近氣缸活塞桿(12)的一端為凸起端頭，且該芯軸套管(15)的中部具有輔助定位凸部，該凸起端頭和輔助定位凸部均與殼體(11)的內(nèi)壁相擋接。此結(jié)構(gòu)下，殼體(11)可以以芯軸套管(15)的軸面為切割面，而形成兩部分，此兩部分可通過螺紋緊固件固定。凸起端頭和輔助定位凸部卡置于上述兩部分中，即可實現(xiàn)芯軸套管(15)的安裝。如此設(shè)置后，即可省去螺紋緊固件，亦無須復(fù)雜的安裝操作。

可選擇地，氣缸活塞桿(12)與壓裝芯軸(13)之間還可設(shè)置磁性墊片(17)，兩者通過該磁性墊片(17)連接在一起。磁性墊片(17)的設(shè)置使得氣缸活塞桿(12)與壓裝芯軸(13)之間的連接更加簡單、快速；同時，磁性墊片(17)可防止甚至避免氣缸活塞桿(12)與壓裝芯軸(13)工作時受到突然的沖擊載荷，繼而減小裝配工具受到的沖擊載荷，延長裝配工具的使用壽命。

4、結(jié)論

本文介紹了一種新型汽車發(fā)動機(jī)氣門導(dǎo)管通用型裝配工具的設(shè)計方案，及在實際操作過程中的使用方案，對該工具零部件設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理進(jìn)行了介紹，同時對本工具的使用情況進(jìn)行了技術(shù)方案進(jìn)行了介紹。

[1] 機(jī)械零件設(shè)計手冊(第二版)/中冊.東北工學(xué)院《機(jī)械零件設(shè)計手冊》編寫組編,冶金工業(yè)出版社,1982.

[2] 機(jī)械設(shè)計手冊/上冊，機(jī)械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組編.化學(xué)工業(yè)出版社,1979.

[3] 機(jī)械設(shè)計(第七版),濮良貴、紀(jì)名剛主編.北京:高等教育出版社,2001.

[4] 畫法幾何及工程制圖.中國紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室等編.上海科學(xué)技術(shù)出版社.1984.

Design and application of general assembly tool for automotive engine valve guide

Wang Sen, Bo Shi, Ye Siyuan
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230022 )

At present, the engine valve guide assembly commonly used in traditional manual way, or design a special tool assembly, the assembly efficiency is low, and the generality is poor. This paper introduces a kind of engine valve guide general assembly tool.

Engine assembly; Valve assembly technology; Universal tool

U462.1

A

1671-7988 (2017)10-98-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.032

王森，(1988-)，學(xué)士學(xué)位，助理工程師，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。主要從事發(fā)動機(jī)試制工藝優(yōu)化、機(jī)械設(shè)計及開發(fā)工作。