馬慧斌，鄧賢森，陳 華，黃翃修，潘韋周，寧 琨

（1.廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西玉林537005；2.廈門(mén)大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院，福建廈門(mén)361005）

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，柴油機(jī)以其功率大、排放低、易實(shí)現(xiàn)電子控制等顯著優(yōu)點(diǎn)，在汽車中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。柴油機(jī)是依靠活塞壓縮缸內(nèi)混合氣（柴油和空氣），使其燃燒完成做功[2]。柴油機(jī)氣缸蓋，位于氣缸體的上方，與氣缸體密封構(gòu)成燃燒室。氣缸蓋內(nèi)裝有噴油器銅套、進(jìn)氣和排氣門(mén)座、氣門(mén)導(dǎo)管等零件，用于安裝噴油器、進(jìn)氣和排氣門(mén)等零部件。

噴油器銅套的主要作用，是承載噴油器以及密封氣缸蓋內(nèi)部水腔。銅套的壓裝質(zhì)量，直接影響到柴油機(jī)氣缸蓋的氣密性和柴油機(jī)的燃燒性能。

1 壓裝設(shè)備及壓裝工藝方法

目前壓裝噴油器銅套的設(shè)備，主要有兩種：一種是通用壓力機(jī)，另外一種是壓銅套專用機(jī)床[3]。

如圖1所示，壓裝噴油器銅套的工步大致如下[4]：

圖1 噴油器銅套壓裝示意圖

（1）清理干凈氣缸蓋噴油器孔及噴油器銅套；

（2）將涂上潤(rùn)滑油的O型密封圈放入噴油器孔密封環(huán)槽內(nèi)；

（3）將噴油器銅套放入噴油器孔，手工預(yù)壓噴油器銅套穿過(guò)O型密封圈；

（4）壓裝噴油器銅套。分兩個(gè)步驟完成：第一步是將噴油器銅套下端平面（以下簡(jiǎn)稱“銅套下端平面”）與噴油器孔下端平面壓貼合；第二步通過(guò)壓鋼球擠壓銅套下端變形，將噴油器銅套下端（以下簡(jiǎn)稱“銅套下端”）擠壓至噴油器孔下端環(huán)槽內(nèi)；

（5）檢查噴油器銅套壓裝質(zhì)量。

2 現(xiàn)行做法及優(yōu)缺點(diǎn)分析

在鋼球擠壓銅套下端時(shí)，如何防止銅套下端平面變形反彈（如圖1“壓裝后”所示位置）是保證噴油器銅套壓裝質(zhì)量的關(guān)鍵，也是本文重點(diǎn)分析研究的問(wèn)題。下面通過(guò)介紹幾種比較常見(jiàn)的方案，進(jìn)而分析比較其優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1 方案一：通過(guò)彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)[5]

圖2是一種在壓力機(jī)上使用的彈簧式壓銅套工裝的壓頭結(jié)構(gòu)示意圖，主要由套筒、高強(qiáng)度壓縮彈簧、復(fù)位彈簧、中心壓桿、壓桿座等部分組成。其工作過(guò)程是：

（1）開(kāi)啟壓力機(jī)，在規(guī)定壓力下，通過(guò)壓壓桿座將銅套下端平面與噴油器孔下端平面壓貼合并撤銷壓力；

（2）將鋼球放入壓桿座的中心孔，并將中心壓桿放入壓桿座中，開(kāi)啟壓力機(jī)將鋼球壓出，進(jìn)而將銅套下端擠壓至噴油器孔下端環(huán)槽中固定銅套。

圖2 彈簧式壓銅套工裝壓頭結(jié)構(gòu)示意圖

在壓裝噴油器銅套過(guò)程中，高強(qiáng)度壓縮彈簧的主要作用，是防止在鋼球擠壓銅套下端變形填充至噴油器孔環(huán)槽過(guò)程中銅套下端平面變形反彈。

此結(jié)構(gòu)一次只能壓裝一個(gè)銅套。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便、快捷；缺點(diǎn)是高強(qiáng)度壓縮彈簧易失效，使用壽命不長(zhǎng)，工作效率不高。

2.2 方案二：通過(guò)螺紋副的自鎖性來(lái)實(shí)現(xiàn)[6]

圖3是一種在壓力機(jī)上使用的螺紋副式壓銅套工裝的壓頭結(jié)構(gòu)示意圖，主要由滾珠壓桿、高度限位塊、復(fù)位彈簧、壓緊螺母、螺套、擋圈、手柄、壓套、壓縮彈簧、導(dǎo)向鋼球等部分組成。其工作過(guò)程是：

（1）將鋼球放入壓套內(nèi)孔，由擋圈保證鋼球不會(huì)掉出，將壓套及滾珠壓桿機(jī)構(gòu)放入壓緊螺母內(nèi)孔中（放前保證高度限位塊與滾珠壓桿在同一平面，起到限位作用，防止?jié)L珠壓桿先壓鋼球），開(kāi)啟壓力機(jī)，在規(guī)定壓力下，將銅套下端平面與噴油器孔下端平面壓貼合，保持壓力，旋轉(zhuǎn)手柄，帶動(dòng)壓緊螺母壓緊壓套上的凸臺(tái)，限制壓套軸向竄動(dòng)，然后撤除壓力機(jī)壓力；

（2）高度限位塊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°（取消其限位作用），開(kāi)啟壓力機(jī)壓滾珠壓桿將鋼球壓出，進(jìn)而將銅套下端擠壓至噴油器孔下端環(huán)槽中。

圖3 螺紋副式壓銅套工裝壓頭結(jié)構(gòu)示意圖

該壓頭結(jié)構(gòu)是在工裝上設(shè)置一個(gè)壓緊螺母和螺套，在壓鋼球過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)壓緊螺母來(lái)壓緊壓套上的凸臺(tái)，利用螺紋的自鎖性來(lái)防止在鋼球擠壓銅套下端變形填充至噴油器孔下端環(huán)槽過(guò)程中銅套下端平面變形反彈。

此種結(jié)構(gòu)也是一次只能壓裝一個(gè)銅套。其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可靠；缺點(diǎn)是操作復(fù)雜、工作效率低下。

2.3 方案三：通過(guò)液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)[7]

圖4是一種在壓銅套專機(jī)上使用的液壓式壓銅套工裝的壓頭結(jié)構(gòu)示意圖，主要由雙活塞桿專用液壓缸、限位套、推桿、接套、壓桿、壓套、感應(yīng)開(kāi)關(guān)、發(fā)令擋圈等部分組成。專用液壓缸設(shè)置第一和第二兩個(gè)活塞桿，分步動(dòng)作壓貼銅套下端平面和壓鋼球擠壓銅套下端。其工作過(guò)程是：

預(yù)先將鋼球放入壓套內(nèi)孔，開(kāi)啟控制開(kāi)關(guān)，專用液壓缸第一活塞桿先動(dòng)作，通過(guò)推壓套將銅套下端平面與噴油器孔端面壓貼，系統(tǒng)繼續(xù)供液，使第一活塞桿繼續(xù)保持壓力，第二缸活塞桿緊跟著動(dòng)作，通過(guò)推壓桿壓鋼球，將銅套下端擠壓填充至噴油器孔下端環(huán)槽中。壓裝完噴油器銅套后，第二活塞桿先動(dòng)作返回到原位，然后第一活塞桿再動(dòng)作回到原位[8]。

圖4 液壓式壓銅套工裝的壓頭結(jié)構(gòu)示意圖

在壓裝銅套過(guò)程中，第一活塞桿先動(dòng)作將銅套端面與噴油器孔端面壓貼后，系統(tǒng)繼續(xù)供液，使第一活塞桿保持一定壓力，至第二缸活塞桿動(dòng)作將鋼球壓出，正是利用液壓系統(tǒng)良好的保壓穩(wěn)定性，來(lái)防止在鋼球擠壓銅套下端變形填充至噴油器孔下端環(huán)槽過(guò)程中銅套下端平面變形反彈。

此種結(jié)構(gòu)能夠一次全部壓裝完成一個(gè)缸蓋的所有銅套。其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，工作效率高，適合于大批量生產(chǎn)；缺點(diǎn)是制造成本高，專機(jī)制造周期長(zhǎng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，上述3種方案均能滿足噴油器銅套壓裝要求，保證噴油器銅套壓裝質(zhì)量。在加工生產(chǎn)中，建議從產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)及成本控制等方面因素考慮，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇使用。

[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2]周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]陳心昭.機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[4]王先逵.機(jī)械加工工藝手冊(cè)（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[5]邱宣懷，郭可謙，等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2002.

[6]蒲林祥.金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[7]左鍵民.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[8]吳 麒，王詩(shī)密.自動(dòng)控制原理（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，1998.