發(fā)動機連桿拆蓋工裝設計及難點探討

陳湛軍

(柳州職業(yè)技術學院機電工程系，廣西 柳州 545006)

0 引言

連桿是汽車發(fā)動機里面的一種重要零件，一般為鍛件。據有關資料統(tǒng)計顯示，國內市場中，汽車發(fā)動機連桿的年需求量大約在5000萬左右。目前，汽車發(fā)動機生產批量大，對其配件連桿生產效率要求也非常高。發(fā)動機連桿內孔加工完成以后，必須將連桿和連桿蓋拆開，以便下一道工序鑲套。因此，要求連桿蓋拆卸工裝的工作效率極高，一般要求拆卸連桿蓋的故障率不高于1/1000。

1 連桿的結構特點分析

如圖1所示為發(fā)動機連桿的零件圖，連桿和連桿蓋采用的是銷釘螺栓的連接方式，由于連桿蓋兩端的孔與銷釘螺栓的配合為過渡配合，裝配過程中連桿蓋兩端的孔與銷釘螺栓的配合難免有松有緊;另外，內孔的加工時也會引起零件微量的變形。因此，頂開或者拉開連桿蓋的過程中作用力的大小、作用點及方向的確定很關鍵，尤其是接觸面積大小和方向，少差微量都很難同時頂開。在設計工裝時既要考慮效率，也要考慮工裝結構和定位形式以及工裝加工的工藝性，從而避免設計缺陷和加工、裝配調整的困難，并最終保證工裝的定位精度和使用的可靠性。

圖1 發(fā)動機連桿零件圖

2 工裝結構設計要點

2.1 總體結構及工作原理

2.1.1 工裝總體結構

該工裝利用銷和軸定位，采用氣動鎖緊和氣動頂出結構。總體結構分為三大部分:一是工裝體(見圖2)和撐架車部分(圖略)，工裝體采用的是焊接件結構，同時為了減小工裝體的變形，采用局部點焊方式;二是定位和裝夾裝置部分(見圖3)，采用可調菱形銷和固定式銷軸法蘭盤定位方式;三是氣動和頂出裝置部分(見圖4)，采用擺動式氣動鎖緊機構，利用滾珠直線導軌導向氣動頂出結構。

2.1.2 工作原理

圖4 氣動和頂出部件

將兩件連桿同時套進工裝，轉動鎖緊氣閥Ⅰ(圖略)正向通氣，氣缸6推動鎖緊機構，壓緊卡板14鎖死連桿體端面。再轉動頂出氣閥Ⅱ(圖略)正向通氣，氣缸4推動滑塊連接板5和頂塊連接板8沿滾珠直線導軌10向上移動，頂塊連接板8上的紫銅頂塊22頂開連桿蓋。轉動頂出氣閥Ⅱ反向通氣，頂塊連接板8收回，再轉動鎖緊氣閥Ⅰ反向通氣，氣缸6拉回鎖緊機構，壓緊卡板14離開連桿，將連桿和連桿蓋從工裝上取下，工作結束。

2.2 裝夾及氣動結構

由于拆連桿蓋主要受徑向力，軸向只要壓平連桿，使連桿大孔端面貼平固定式銷軸法蘭盤22定位面，保證連桿在軸向不傾斜就行，因此鎖緊機構采用擺動式結構(見圖5)，裝夾既簡單又可靠。為防止氣閥沖擊和安全起見，調試時可將進氣速度調小并在壓緊卡板14接觸面上粘上橡膠。

氣缸6進氣活塞杠17和活動調節(jié)連接桿16，推轉鉸鏈15和壓緊卡板14慢速壓緊連桿體端面。當氣缸6反向進氣時，整個裝夾動作快速縮回。

圖5 鎖緊機構

2.3 連桿定位方式

如圖6所示，利用固定式銷軸法蘭盤上的法蘭端面和軸的圓柱面為主要定位面，限制連桿大孔在徑向和軸向的兩個自由度，用可調菱形銷定位連桿小孔，限制徑向轉動自由度，配合均為間隙配合，經多次反復實驗，取間隙為0.05～0.08mm的配合方便零件的裝拆并能滿足定位要求。

3 加工、裝配和調試難點

3.1 工裝體的加工工藝難點

由于拆連桿蓋的工裝定位精度要求較高，而使用時要求的工裝體剛性相對不高，因此工裝體的加工關鍵是焊接變形量不能過大。采用氣體保護焊焊接方式，焊前要在筋板與連接面上打工藝孔，用螺釘連接固定，校好各面的垂直度后再進行焊接。如果變形較大，必須上工裝精磨工裝體的基準面A和B兩面(見圖2)，基準面B的背面滾珠直線導軌安裝面必須上數控銑銑平，保證導軌安裝面與基準面B的平行度在0.02mm內。

3.2 可調菱形銷和固定式銷軸法蘭盤的加工工藝難點

如圖7所示，可調菱形銷必須打中心孔經半精加工、熱處理調質HRC28～32后上工具磨保證垂直度要求;固定式銷軸法蘭盤經半精加工、熱處理調質HRC28～32后上工具磨保證同軸度和端面跳動量要求，否則在裝配時很難達到裝配精度要求。

3.3 頂塊連接板的調整和連桿蓋頂出塊修配調試要點

頂塊連接板8的調整必須在可調菱形銷20、固定式銷軸法蘭盤21、滾珠直線導軌10安裝、調試、檢測合格后，才能與滑塊連接板5和紫銅頂塊22一起配裝，安裝時要保證頂塊22兩側面不能與固定式銷軸法蘭盤21凹槽側面接觸，并將連桿試裝，檢查銅頂塊22與連桿內孔的接觸情況，合理微調頂塊連接板8的位置，檢查無誤后擰緊螺釘打銷釘孔配銷裝配。接下來進行紫銅頂塊22頂出面的研刮修配。修配過程中，用連桿和自制直徑41中心距20的腰形孔檢具配合使用檢測行程15mm范圍內的接觸面，要保證紫銅頂塊22升降行程15mm范圍內與連桿蓋內孔表面接觸面積不少與80%，并用杠桿千分表全行程檢測紫銅頂塊頂面母線直線度，直線度誤差小于0.01mm。

3.4 氣缸位置裝配、調試要點

氣缸的安裝，要注意氣缸活塞桿往復運動一定盡可能與直線導軌平行，否則會產生阻塞現象，影響頂出效果，因此安裝氣缸4時要調整好墊板，保證整個氣動部件上下運動輕松自如。通氣調試中，要注意接頭的安裝避免漏氣現象，調整好進氣速度，保證在0.6MPa氣壓的安全范圍內，尤其是氣缸6的進氣速度要控制在操作者轉動鎖緊氣閥后2～3秒安全反應時間內。

4 結束語

該工裝設計在認真分析了工裝結構、加工和裝配調整等技術難點基礎之上，從效率、定位形式以及加工工藝性多方面著手，避免了設計上的缺陷，并最終保證工裝的定位精度和使用的可靠性。該工裝設計合理、緊湊簡潔，效率高，基本上能滿足大批量生產的要求。

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