氣門(mén)鎖片帶料自動(dòng)撥裝式壓頭設(shè)計(jì)

宋佳，柏松，王宏娟

（1.中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110168；2.中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

氣門(mén)鎖片帶料自動(dòng)撥裝式壓頭設(shè)計(jì)

宋佳1，柏松2，王宏娟1

（1.中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110168；2.中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車核心部件，決定汽車性能最關(guān)鍵因素。缸蓋氣門(mén)彈簧座與鎖片的裝配采用傳統(tǒng)手動(dòng)的工藝形式，勞動(dòng)強(qiáng)度大、難度高，裝配質(zhì)量得不到保證。近幾年在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造行業(yè)，氣門(mén)鎖片壓裝機(jī)被廣泛地應(yīng)用，氣門(mén)鎖片不帶料自動(dòng)推壓式壓頭存在的局限性難以避免。為了解決先預(yù)裝后推壓工藝、推壓短氣門(mén)桿質(zhì)量差效率低的問(wèn)題，本文提供一種氣門(mén)鎖片帶料自動(dòng)撥裝式壓頭的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了氣門(mén)鎖片一次性壓裝到位撥推工藝。

氣門(mén)鎖片；氣門(mén)頂桿；鎖片壓頭

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車核心部件，決定汽車性能最關(guān)鍵因素。缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零部件之一，肩負(fù)著發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和配氣機(jī)構(gòu)，也是發(fā)動(dòng)機(jī)工作最惡劣的部件，承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷，因此其加工和裝配質(zhì)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能具有很大的影響。

氣門(mén)鎖片不帶料自動(dòng)推壓式壓頭，雖然解決了人工壓裝存在的問(wèn)題，但因汽車發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)零部件種類繁多，存在的局限性也難以避免。比如進(jìn)入壓裝機(jī)前需要預(yù)壓，保證壓裝機(jī)分別對(duì)進(jìn)氣、排氣兩側(cè)氣門(mén)旋轉(zhuǎn)壓裝時(shí)彈簧座和鎖片不至于脫落；氣門(mén)彈簧自由高度大于氣門(mén)桿伸出長(zhǎng)度，預(yù)壓工藝很難滿足實(shí)際工況需求，推壓式壓頭導(dǎo)致彈簧擠飛，降低了壓裝質(zhì)量和壓裝效率。因此，本文設(shè)計(jì)了一種氣門(mén)鎖片帶料自動(dòng)撥裝式的壓頭。

1 工作原理

為了克服現(xiàn)有的人工壓裝存在的不足，設(shè)計(jì)了一種氣門(mén)鎖片帶料自動(dòng)拔裝式壓頭，解決了先預(yù)裝后推壓兩工藝、推壓短氣門(mén)桿質(zhì)量差效率低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了氣門(mén)鎖片一次性壓裝到位撥推工藝。

該壓頭采用彈簧系統(tǒng), 利用彈簧的壓力來(lái)保證氣門(mén)彈簧蓋、氣門(mén)鎖片、氣門(mén)頂桿的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)效率高、裝配質(zhì)量穩(wěn)定壓裝效果。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)作實(shí)現(xiàn)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在圖1、2中，氣門(mén)鎖片帶料自動(dòng)撥裝式壓頭結(jié)構(gòu)包括頂芯、撥套、永磁體、彈簧、撥片、壓頭體及驅(qū)動(dòng)裝置，其中壓頭體為中空結(jié)構(gòu)，壓頭體的上端與鎖片壓裝機(jī)的基板連接，下端設(shè)有多個(gè)永磁體，永磁體用于磁吸帶有氣門(mén)鎖片的氣門(mén)彈簧座。撥套和頂芯由外到內(nèi)依次插設(shè)于壓頭體的腔體內(nèi)、撥套和頂芯可相對(duì)滑動(dòng)，彈簧容置于壓頭體的腔體內(nèi)、并位于頂芯的上方，頂芯的下端通過(guò)氣門(mén)鎖片軸向限位。撥片的一端與撥套的上端連接，另一端與安裝在基板上的驅(qū)動(dòng)裝置連接。

圖1 整體外型等軸側(cè)圖

圖2 整體外型側(cè)視圖

壓頭體的側(cè)壁上沿軸向設(shè)有與腔體連通的條形孔，撥片容置于條形孔內(nèi)，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)可在該條形孔內(nèi)滑動(dòng)。撥套的下端和壓頭體的下端內(nèi)壁為錐面配合，壓頭體的下端端面上沿周向設(shè)有多個(gè)凹槽，多個(gè)永磁體分別容置于多個(gè)凹槽內(nèi)。

撥套和頂芯由壓頭體的上端口插設(shè)于壓頭體的腔體內(nèi)，頂芯上下貫穿壓頭體內(nèi)部。壓頭體的腔體上端螺紋連接有螺堵，螺堵配合頂芯，提供滑動(dòng)定位，同時(shí)給予彈簧上支撐力，彈簧的兩端分別與螺堵和頂芯抵接，即彈簧上連螺堵，下推頂芯，提供頂芯的彈性力，保證頂芯有足夠上下滑動(dòng)空間；撥推初始，頂芯的下端頭頂住氣門(mén)鎖片，撥推時(shí)頂氣門(mén)桿；撥套介于頂芯外層、并位于壓頭體內(nèi)部，上部連接撥片，下部緊貼壓頭體的錐孔，上下有滑動(dòng)空間。

本結(jié)構(gòu)中，述永磁體為八個(gè)，八個(gè)述永磁體嵌入壓頭體下端面的凹槽內(nèi)，該凹槽為斜槽。永磁體磁吸氣門(mén)彈簧座，使氣門(mén)彈簧座的位置不發(fā)生改變。八個(gè)永磁體提供足夠含銜氣門(mén)鎖片和氣門(mén)彈簧座的磁力。

壓頭進(jìn)一步包括導(dǎo)向軸，導(dǎo)向軸的上端與基板固定連接，導(dǎo)向軸的下端插設(shè)于撥片上設(shè)有的導(dǎo)向孔內(nèi)。驅(qū)動(dòng)裝置為氣缸，氣缸安裝在基板上、輸出端與撥片通過(guò)螺栓連接。氣缸提供驅(qū)動(dòng)時(shí)，撥片被上下帶動(dòng)，使撥套瞬間沖推氣門(mén)鎖片。

壓頭同時(shí)包括固定安裝在基板上的檢測(cè)開(kāi)關(guān)，該檢測(cè)開(kāi)關(guān)用于反饋氣門(mén)鎖片撥推到位信號(hào)，采用光電形式開(kāi)關(guān)。

壓頭為多個(gè)并同步動(dòng)作，相鄰兩個(gè)壓頭中的撥片共同與一個(gè)氣缸的輸出軸連接，一氣缸的瞬間沖擊推力可撥推兩個(gè)氣門(mén)鎖片分別卡入兩個(gè)氣門(mén)桿的環(huán)形定位槽內(nèi)；采用一列八壓頭形式，如圖1所示。

氣門(mén)鎖片為錐形結(jié)構(gòu)、并嵌設(shè)于氣門(mén)彈簧座上設(shè)有的環(huán)形錐臺(tái)孔內(nèi)，氣門(mén)鎖片的內(nèi)壁上端沿周向設(shè)有環(huán)形凸起，該環(huán)形凸起用于與氣門(mén)桿上的環(huán)形定位槽卡接，如圖3所示。

圖3 應(yīng)用的帶有氣門(mén)鎖片的氣門(mén)彈簧座的結(jié)構(gòu)示意圖

該結(jié)構(gòu)采用推撥于壓頭內(nèi)一次完成，極大地縮短裝配時(shí)間，降低工作強(qiáng)度，體現(xiàn)該結(jié)構(gòu)在氣門(mén)鎖片壓裝機(jī)上高效性。

2.2 動(dòng)作實(shí)現(xiàn)

該壓頭的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：氣門(mén)鎖片帶料自動(dòng)撥裝式壓頭結(jié)構(gòu)，初始狀態(tài)時(shí)，壓頭體通過(guò)八個(gè)永磁體磁吸氣門(mén)鎖片及氣門(mén)彈簧座，如圖4所示。

帶料的壓頭結(jié)構(gòu)沿氣門(mén)桿方向靠近鎖片壓裝機(jī)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋，氣門(mén)桿反推頂芯，壓頭結(jié)構(gòu)內(nèi)彈簧被壓縮，氣門(mén)桿進(jìn)入壓頭體內(nèi)部。氣缸處于待機(jī)狀態(tài)，撥片處于上極限位，撥套自然狀態(tài)。受局部摩擦影響，氣門(mén)鎖片離開(kāi)氣門(mén)彈簧座環(huán)形錐臺(tái)孔。撥套受重力影響，壓頭體內(nèi)部空間緊湊，氣門(mén)鎖片不會(huì)翻轉(zhuǎn)或側(cè)滾，如圖4所示。

圖4 撥裝氣門(mén)鎖片的初始狀態(tài)圖

氣門(mén)桿進(jìn)入壓頭體內(nèi)一定深度，壓頭結(jié)構(gòu)靜止，氣缸撥推撥片，撥片瞬間沖擊撥套，撥套沿頂芯的軸向擠壓氣門(mén)鎖片的上表面，使氣門(mén)鎖片卡卡入氣門(mén)桿的環(huán)形定位槽內(nèi)，如圖6所示。

圖6 撥裝氣門(mén)鎖片完成狀態(tài)圖

壓頭體完成撥裝氣門(mén)鎖片，此時(shí)檢測(cè)開(kāi)關(guān)反饋氣門(mén)鎖片的到位信號(hào)，氣缸泄氣，撥片回退至初始位置。壓頭結(jié)構(gòu)沿氣門(mén)桿的軸線方向離開(kāi)鎖片壓裝機(jī)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋。氣門(mén)彈簧推住氣門(mén)鎖片，環(huán)形錐臺(tái)孔單向卡住氣門(mén)彈簧座，完成氣門(mén)鎖片裝配。撥套在重力作用下回到初始位置，頂芯重新被壓頭體內(nèi)彈簧推下。

3 結(jié)語(yǔ)

氣門(mén)鎖片帶料自動(dòng)撥裝式壓頭采用推撥于壓頭內(nèi)一次完成，極大地縮短裝配時(shí)間，降低工作強(qiáng)度，在氣門(mén)鎖片壓裝機(jī)上具有高效性，該結(jié)構(gòu)適用于任何氣門(mén)鎖片壓裝機(jī)，且針對(duì)長(zhǎng)、短型氣門(mén)開(kāi)發(fā)，提供良好的系統(tǒng)兼容性。壓頭體內(nèi)部空間緊湊，運(yùn)動(dòng)時(shí)序、空間互不干涉，體現(xiàn)該結(jié)構(gòu)可靠性、穩(wěn)定性。針對(duì)氣門(mén)彈簧長(zhǎng)度大于氣門(mén)桿伸出長(zhǎng)度的工況，可快速有效地完成氣門(mén)鎖片帶料撥裝。

[1]高毅華．發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)鎖片壓裝方案優(yōu)化[J]．航空精密制造技術(shù)，2015，51(4)：56～59.

[2]趙天明，李經(jīng)茂，韓秀茄．一種缸蓋氣門(mén)彈簧蓋、鎖片壓裝頭[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2013(6)：93～95.

U464.132

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