賈向偉

摘 要：隨著人們生活水平的提高，對(duì)汽車(chē)的需求量也在逐年增多。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的心臟，為汽車(chē)的行駛提供動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)直接決定著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體堵片壓裝機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線中重要的輔機(jī)設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)堵片壓裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然是依靠傳統(tǒng)材料力學(xué)簡(jiǎn)化計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，實(shí)踐生產(chǎn)證明這種設(shè)計(jì)方法具有一定的可靠性，但存在著一些弊端，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，材料用量大、成本高、效益低。本文就發(fā)動(dòng)機(jī)缸體堵蓋自動(dòng)壓裝機(jī)的設(shè)計(jì)展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體;堵蓋;壓裝

0 引言

在汽車(chē)制造領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)永遠(yuǎn)都是汽車(chē)生產(chǎn)的核心部件，目前，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料多采用鑄鐵或者鋁合金，無(wú)論采用什么材料，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體都是鑄造出來(lái)的，在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，為了便于鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體有些地方會(huì)留有孔洞，其中一些孔洞用于清洗維修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，能方便地清洗水路的結(jié)垢;有些孔洞在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作的時(shí)候是不應(yīng)該有的，這些孔洞分布在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的周?chē)?。所以，設(shè)計(jì)了缸體堵片進(jìn)行封堵，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體堵片是一個(gè)圓形杯狀金屬塞，安裝堵片采用專(zhuān)用壓裝機(jī)來(lái)完成，要求堵片壓裝后具有良好的密封性和穩(wěn)定性。所以，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)堵片壓裝的精度和質(zhì)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能有著至關(guān)重要的影響，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)堵片壓裝也是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裝配技術(shù)的關(guān)鍵所在。

1 組合式濾清器蓋板

濾清器蓋板的種類(lèi)較多，組合式通常采用焊接或鉚接結(jié)構(gòu)。組合式濾清器蓋板由螺紋蓋板和薄蓋板組成，為鉚合結(jié)構(gòu)。濾清器的工況條件存在振動(dòng)、溫度變化等多種情況，要求蓋板的連接具有較高的強(qiáng)度、耐熱性，在螺紋蓋板和薄蓋板壓合過(guò)程中不應(yīng)產(chǎn)生斷裂等問(wèn)題。為了保證鉚接的質(zhì)量，薄蓋板的鉚接齒和螺紋蓋板的鉚接槽之間需采用過(guò)盈配合，以提高工作可靠性，因此對(duì)蓋板零件的形狀、尺寸精度等提出了較高的要求。針對(duì)產(chǎn)品的壓裝工藝，不能采用一次成型壓裝，而是需分三個(gè)工位實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的鉚合，具體包括：（1）初步鉚合。（2）預(yù)成型鉚合。（3）成型-完成蓋板壓裝鉚合。

2 壓裝裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

壓裝裝置總體設(shè)計(jì)比較合理，解決了傳統(tǒng)的壓裝機(jī)涂膠和壓裝堵片分開(kāi)完成，保證了工藝的連續(xù)性，提高了工作效率。壓裝裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：（1）為了提高工作效率，上料裝置采用振動(dòng)加篩選的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)機(jī)構(gòu)對(duì)堵片的方向進(jìn)行篩選，并通過(guò)振動(dòng)上料器將堵片單批輸出分兩批輸送到左右壓裝機(jī)的隔料器中。（2）壓裝裝置的移動(dòng)采用伺服電機(jī)結(jié)合滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌并通過(guò)光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行定位，保證了壓裝的精準(zhǔn)度，減少了因定位不準(zhǔn)造成壓裝對(duì)工件及設(shè)備的損害。（3）涂膠裝置采用了氣動(dòng)原理，合理的利用了壓裝裝置的空間，與壓頭、壓桿平行工作，提高了工作效率，降低了工作成本。（4）壓裝過(guò)程使用液壓油缸，液壓油缸能提供足夠的壓裝力，并且通過(guò)位移傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了壓裝的精確性。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體堵蓋自動(dòng)壓裝機(jī)的設(shè)計(jì)

3.1 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體堵片壓裝機(jī)構(gòu)裝置的模態(tài)分析

由于機(jī)械結(jié)構(gòu)在工作時(shí)存在振動(dòng)現(xiàn)象，振動(dòng)會(huì)造成結(jié)構(gòu)的共振或疲勞，從而使結(jié)構(gòu)遭到破壞。為了避免共振，需要分析壓頭、壓桿和壓裝箱體的固有頻率是否大于工作頻率。模態(tài)分析頻率的大小只是一個(gè)相對(duì)的量值，它表達(dá)的是在某一點(diǎn)固有頻率上振動(dòng)量值之間的相對(duì)比值，反映該固有頻率上振動(dòng)的傳遞情況，并不反映實(shí)際振動(dòng)的變形數(shù)值。

3.2 壓裝與噴膠機(jī)構(gòu)

壓裝頭與噴膠頭之間的相對(duì)位置固定，安裝在十字形滑臺(tái)上，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲桿傳動(dòng)，可以在豎直平面內(nèi)上下、左右調(diào)整其相對(duì)缸體的位置，定位精度±0.02mm。壓裝頭、涂膠頭安裝在伺服缸上，可以精確控制其壓入孔的深度。壓裝頭、涂膠頭內(nèi)部安裝有壓力傳感器，壓裝頭、涂膠頭未對(duì)準(zhǔn)安裝孔或其他原因?qū)е聣毫^(guò)大時(shí)，給出信號(hào)、電機(jī)停止，起過(guò)載保護(hù)的作用。壓頭內(nèi)部有負(fù)壓通道孔，在對(duì)準(zhǔn)壓裝機(jī)待料槽時(shí)通過(guò)負(fù)壓吸住堵蓋。涂膠頭上部安裝有噴嘴，噴膠時(shí)涂膠頭旋轉(zhuǎn)，壓縮空氣帶著霧狀的膠均勻噴在涂膠頭圓周面上。

3.3 控制流程及控制策略

自動(dòng)壓裝系統(tǒng)采用回轉(zhuǎn)托盤(pán)結(jié)構(gòu)，采用步進(jìn)切換工位。系統(tǒng)主要由進(jìn)料、定位、壓裝、出料四部分組成。詳細(xì)流程步驟如下：（1）將蓋板零件放入回轉(zhuǎn)托盤(pán)上的定位裝置中，零件隨著托盤(pán)旋轉(zhuǎn)到壓裝工位。（2）當(dāng)轉(zhuǎn)到固定工位后，由控制程序?qū)毫Ω纵斎朊?，各工位同時(shí)進(jìn)行蓋板的壓裝。（3）蓋板通過(guò)多個(gè)工位完成壓裝后轉(zhuǎn)到移出位置，再由移出裝置將蓋板移出。控制系統(tǒng)主要包含控制機(jī)構(gòu)、傳感機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、人機(jī)界面?？刂茩C(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的關(guān)鍵，常采用PLC作為控制機(jī)構(gòu)的核心。傳感機(jī)構(gòu)的作用是感應(yīng)零件是否到達(dá)準(zhǔn)確位置、各氣缸是否處于原位還是到位狀態(tài)等，并將這些信號(hào)輸入到控制機(jī)構(gòu)PLC中。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)托盤(pán)進(jìn)行回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)托盤(pán)回轉(zhuǎn);壓力缸由氣體系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn)模頭的下行壓裝，其控制閥選用三位五通閥。人機(jī)界面采用按鈕結(jié)合面板的形式，便于操作和控制。

3.4 主機(jī)部分

主機(jī)部分包括旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、舉升與支撐機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)。工作臺(tái)為圓形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，動(dòng)力源為伺服電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為斜齒輪傳動(dòng)，能保證缸體在4個(gè)壓裝工位的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)和精確分度。缸體底部采用一面兩孔的定位方式，圓形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上安裝有一短圓柱銷(xiāo)和菱形銷(xiāo)，與定位氣缸連接，能實(shí)現(xiàn)缸體在圓形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上定位。舉升機(jī)構(gòu)由氣缸驅(qū)動(dòng)，可將工作臺(tái)舉升至壓裝的位置高度。支撐機(jī)構(gòu)由氣液增壓缸驅(qū)動(dòng)，布置在壓裝與噴膠機(jī)構(gòu)的對(duì)面，其作用為平衡壓裝力。上下料機(jī)構(gòu)裝置也由氣缸驅(qū)動(dòng)，上料時(shí)輥筒軌道輸送缸體進(jìn)入壓裝機(jī)，上料氣缸將其頂入回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。下料時(shí)上料氣缸將其帶入輥筒輸送軌道。

4 結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體堵片壓裝機(jī)可以對(duì)缸體進(jìn)行上料、涂膠、壓裝堵片，對(duì)樣機(jī)的調(diào)整改進(jìn)以及輕量化設(shè)計(jì)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)缸體堵片壓裝機(jī)更加完善，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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