鄭波+王松鋒+辛建豪

【摘 要】本文結(jié)合當(dāng)前發(fā)動機制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，通過對伺服壓力機在發(fā)動機氣門座圈壓裝工藝的應(yīng)用的介紹，剖析了當(dāng)前伺服壓力機在發(fā)動機制造中的應(yīng)用優(yōu)缺點。

【關(guān)鍵詞】伺服壓機；發(fā)動機制造；氣門座圈

【Abstract】Combined with current trends of engine manufacturing technology， and by introducing the application of servo presses in engine valve-guide-pressing process， the advantage and weakness of servo press applications in engine manufacturing are analyzed in this paper.

【Key words】Servo press； Engine manufacturing； Valve seat press

0 前言

伺服壓力機作為一種新的技術(shù)，有著傳統(tǒng)液壓壓力機不具備的優(yōu)勢，在汽車制造環(huán)節(jié)如缸蓋氣門座圈和導(dǎo)管壓裝、缸體水道堵蓋壓裝、變速器軸承壓裝、輪轂軸承壓裝等工藝中，正隨著設(shè)備更新等方式逐步替代傳統(tǒng)的液壓壓力機，有效提升了汽車制造工藝水平。

1 伺服壓力機結(jié)構(gòu)和工作原理

作者所在的工廠主要生產(chǎn)兩個系列多種型號小排量發(fā)動機，其中缸體水道堵蓋壓裝和缸蓋氣門座圈氣門導(dǎo)管均用到伺服壓力機。

伺服壓力機主要由滾珠絲桿、滑塊、壓軸、殼體、力傳感器、齒形同步傳動裝置（精密型系列除外）、伺服電機（無刷直流電機）組成，如圖1。

伺服電機是整個伺服壓力機的驅(qū)動裝置，電機的解析編碼器能產(chǎn)生數(shù)字信號，分辨率高達0.1微米，精度高，測量速度快，適合較大的軸向速度。

應(yīng)變式力傳感器是通過靜態(tài)的彈性形變實現(xiàn)電阻的測量，具有穩(wěn)定性好、成本低、應(yīng)用范圍廣、操作簡單等優(yōu)勢。

滾珠絲桿、齒形同步傳動裝置都是完成伺服電機到壓軸的傳動，特點是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、精度高、故障率低。

PROMESS公司的UFM軟件可以通過OCX控件（可選）生成各種客戶化的界面。UFM軟件主要用于創(chuàng)建壓機工藝程序及記錄、顯示和保存壓裝過程中的數(shù)據(jù)。所有這些數(shù)據(jù)保存在默認的ACCESS數(shù)據(jù)庫里，對壓裝過程實現(xiàn)100%可追溯。

伺服壓力機控制執(zhí)行過程：通過PROMESS UFM軟件編程運動過程控制，傳輸?shù)綌?shù)控應(yīng)用模塊，再通過伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機的運動，經(jīng)過傳動裝置實現(xiàn)輸出端的運動控制。壓軸壓出后壓力傳感器通過形變量反饋模擬量信號，經(jīng)過放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字量信號輸出到PLC，實現(xiàn)壓力監(jiān)控；通過伺服電機解析編碼器反饋位置信號，實現(xiàn)位置監(jiān)控。

2 氣門座圈壓裝工藝要求

氣門座圈的壓裝對質(zhì)量要求比較高，相應(yīng)的對壓裝力要求非常高。壓裝力過小會出現(xiàn)座圈不能壓裝到座圈孔底部，造成座圈與座圈孔之間存在間隙，導(dǎo)致座圈在發(fā)動機長期運行中掉落，壓裝力過大則會導(dǎo)致氣門座圈邊緣崩裂甚至缸蓋內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，必將導(dǎo)致發(fā)動機壽命大大降低。

3 Promess壓力機應(yīng)用于氣門座圈壓裝

我公司發(fā)動機工廠缸蓋線目前使用的是德國JWFrolich品牌的導(dǎo)管座圈壓裝機對氣門座圈進行壓裝，下面簡析該壓裝機壓裝氣門座圈的過程：①機械手抓取缸蓋；②機械手旋轉(zhuǎn)73.5度（保證座圈底孔與水平面垂直）；③機械手移動到探測工位（判斷座圈底孔是否存在座圈）；④機械手移動到壓裝工位；⑤導(dǎo)管壓裝導(dǎo)套（在缸蓋的對側(cè)同軸）伸出頂住彈簧座圈面，使座圈壓裝時機械手Y方向保持不動，保證座圈的壓裝力和深度；⑥氣門座圈經(jīng)分料器分料至座圈壓頭，壓頭上集成的磁鐵可保證座圈與底孔平行且壓裝過程不會掉落；⑦座圈伺服壓力機動作完成壓裝，同時完成對座圈壓裝過程中壓力和位移的監(jiān)控。

4 伺服壓力機的優(yōu)缺點

伺服壓力機的優(yōu)點主要有：

1）能實現(xiàn)高精度的壓入深度、壓入力控制；

2）調(diào)整方便——可通過程序控制壓入深度，隨時進行調(diào)整；

3）體積小——取消傳統(tǒng)壓力機的液壓系統(tǒng)，設(shè)備體積明顯減小；

4）能耗低——不再需要配備能耗較大的液壓系統(tǒng)，傳動效率也提高。

伺服壓力機的缺點主要有：

1）控制系統(tǒng)復(fù)雜，技術(shù)相對較難掌握；

2）設(shè)備一次性投資成本較高；

3）目前實際應(yīng)用的壓力機均為半閉環(huán)控制，控制準(zhǔn)確度仍有提升空間。

5 結(jié)論

本文以JWFrolich壓裝機為研究對象，從氣門座圈的壓裝過程到伺服壓力機的壓裝及控制原理方面入手，簡單的分析了伺服壓力機在氣門座圈壓裝工藝中的使用。伺服壓力機不僅可以快速有效的壓裝氣門座圈，更能可靠地保障氣門座圈的壓裝質(zhì)量，伺服壓力機技術(shù)將會成為該行業(yè)的主流趨勢。

【參考文獻】

[1]余君蘭.全數(shù)字電動執(zhí)行器的開發(fā)與應(yīng)用[D].中南大學(xué)，2004.

[2]任登安.基于數(shù)字控制技術(shù)的電動執(zhí)行器的研究與開發(fā)[D].重慶大學(xué)，2008.

[3]P.ChironisSclater NicholasNeil.2013.機械設(shè)計實用機構(gòu)與裝置圖冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013， ISBN： 9787111207375.

[4]成大先.2008.機械設(shè)計手冊3[M].5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008，ISBN：9787122014108.

[5]崔培雪，馮憲琴.2011.典型液壓氣動回路600例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2011，ISBN：9787122112309.

[6]Davies C. Electric actuator for remote position control[J]. Control and Instrumentation， 1978， 10（9）： 13.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]