王 超，許可會

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島266555）

發(fā)動機裝配線三槽鎖夾壓裝機構的設計

王 超，許可會

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島266555）

對發(fā)動機氣門三槽鎖夾壓裝機的壓裝機構進行了分析，針對其壓裝結構缺陷，設計了另一種壓裝機構和壓裝原理，解決了壓裝過程中三槽鎖夾壓裝不到位、芯軸磨損等一系列問題。

三槽鎖夾；壓裝機構；發(fā)動機裝配

三槽鎖夾壓裝設備是對發(fā)動機氣門鎖夾進行組裝的自動化組裝設備，此設備的壓裝機構是設備的核心設計，本文根據(jù)作者所在工廠設備壓裝FTQ（一次下線合格率）的統(tǒng)計和對設備進行研究，發(fā)現(xiàn)其壓裝機構存在一定的設計缺陷，壓裝原理也過于復雜。為此，針對其壓裝機構做了新的設計，解決了壓裝鎖夾后壓裝不到位和只有一個鎖夾壓裝到位等技術難題。

1　三槽鎖夾壓裝機工作原理

發(fā)動機的氣門結構分為五部分組成，分別是氣門桿、氣門油封、氣門彈簧、彈簧座圈、鎖夾。三槽鎖夾壓裝機是將三槽鎖夾、座圈壓在氣門桿上。座圈采用真空吸附的方式吸附在壓頭上，兩片三槽鎖夾由吹氣裝置從料道內吹入壓頭內，壓頭內的壓爪吸附兩片三槽鎖夾，然后伺服壓裝系統(tǒng)驅動壓裝機構，將座圈壓裝在氣門彈簧上，與此同時氣門桿將壓裝機構內的芯軸向上頂起，當壓裝到合適深度后，壓頭和壓爪停止吸附，壓爪將三槽鎖夾壓在氣門桿的三個凸起的環(huán)帶中，壓裝機構垂直向上升起，座圈在氣門彈簧的作用下，垂直向上將三槽鎖夾卡在氣門桿的三個環(huán)帶上，設備回原點完成一個壓裝循環(huán)。

2　故障描述及原因分析

設備在正式投產(chǎn)后，三槽鎖夾壓裝機的每月FTQ在84%～90%之間波動，影響現(xiàn)場發(fā)動機的正常生產(chǎn)（98%），成為發(fā)動機生產(chǎn)線的瓶頸工位。根據(jù)歷史故障總結發(fā)現(xiàn)，主要問題是出現(xiàn)在壓裝機構上，主要為：（1）三槽鎖夾在壓裝完成后高于或低于氣門桿上的三道凸起環(huán)帶；（2）只有一個鎖夾壓裝到位，另外一片掉落在彈簧座圈上；（3）兩片鎖夾都未壓裝到氣門桿上。

因兩片三槽鎖夾是吹氣裝置吹入壓頭內，由芯軸低端的擋片擋住鎖夾，然后兩只壓爪上的吸附口吸住鎖夾的圓錐形外壁，在吸附時不能保證每次吸附都是鎖夾外壁的同一位置，且會因為在壓裝時芯軸向上移動芯軸擋片將鎖夾撞偏或撞掉，從而導致兩片鎖夾壓裝后高于或低于氣門桿上的三道環(huán)帶、只有一個鎖夾壓裝到位和兩片鎖夾都未壓裝到氣門桿上。原因分析過程如圖1所示。

圖1　原因分析過程

分析結論為壓裝機構不能保證每次壓裝都能將鎖夾壓在氣門桿的三道凸起的環(huán)帶上。

三槽鎖夾原始壓裝機構的裝配圖如圖2所示；原壓裝機構爆炸圖如圖3所示。

圖2　裝配圖

圖3　原壓裝機構爆炸圖

1.壓裝機構上壓爪的真空吸附口1（1口和2口貫通）

2.芯軸（三槽鎖夾沿著芯軸滑落到底端擋片上）

3.芯軸底端的擋片（用來擋住鎖夾，然后吸附口1、2進行吸附）

4.壓爪上的真空吸附口2（1口和2口貫通）

5.壓爪（左右兩只壓爪對稱用來吸附三槽鎖夾）

3　改進措施

壓裝機構是保證每次壓裝合格的關鍵部件，經(jīng)過分析和研究，需改進壓裝機構內部機構，降低壓裝機構的復雜程度，重新設計壓裝原理。壓裝機構硬件做了如下改進設計（見圖4）：（1）由于壓裝機構的外觀是依據(jù)發(fā)動機缸蓋的結構進行設計的，本設計不改動壓裝機構的外觀結構；（2）將壓裝機構上的兩只壓爪的真空吸氣孔消除；（3）壓裝機構內的芯軸底部的擋片去掉。重新設計的壓裝原理如下［1］：（1）座圈吸附到壓裝機構壓頭上，壓裝機構開始壓裝；（2）當彈簧座圈壓裝到位后吹氣裝置將鎖夾吹入壓裝機構內，滑落到彈簧座圈的水平面上；（3）用彈簧座圈的水平面來保證鎖夾的高度一致；（4）壓爪將兩片鎖夾壓到氣門桿的三道環(huán)帶后，壓裝機構升起，座圈在氣門彈簧的作用力下，向上移動，將鎖夾卡在氣門桿上，壓裝完成一個循環(huán)。重新設計后的壓裝機構，爆炸圖如圖4所示。

圖4　爆炸圖

重新設計后的壓裝機構具有如下技術特點：（1）利用彈簧座圈作為三槽鎖夾壓裝前的基準平面，定位精準可靠；

（2）壓裝機構內的新壓爪取消了吸附口，易于保證壓爪的加工精度，也能避免因吸附口磨損導致的鎖夾不能吸附到位的問題，提高壓爪的使用壽命［2］；

（3）取消壓裝機構的吸附口減少設備故障率，提高設備可靠性；

（4）去除芯軸底端的擋片，芯軸不易磨損，便于拆裝和檢查維護；

（5）三槽鎖夾由壓裝機構滑落時，直接定位掉落在彈簧座圈上，不會對芯軸造成磨損。

4　結束語

原壓裝機構中對三槽鎖夾的固定采用了真空吸附的方式，兩片鎖夾的位置不能保證一致，由于鎖夾較小不能保證每次都吸附成功，壓裝原理也過于復雜，綜合導致壓裝的FTQ較低的各元素，改進后的壓裝原理簡單，壓裝機構的復雜程度也大大減少，設備運行可靠，維護方便。設備改進后經(jīng)5個月的現(xiàn)場驗證，壓裝FTQ穩(wěn)定在99%以上，解決了三槽鎖夾壓裝不到位和只有一個鎖夾壓裝到位，另外一片掉落在彈簧座圈上等故障現(xiàn)象，也顯著提高了壓裝機構的使用壽命。

［1］聞邦椿.機械設計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［2］鄧文英，郭曉鵬.金屬工藝學［M］.第五版.北京：高等教育出版社，2008.

Three Cotter Press Mechanism Design on Engine Assembly Line

WANG Chao，XU Ke-hui
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.Ltd，QingDao Branch，Qingdao Shandong 266555，China）

Analysis the three cotter press mechanism in this article，and according to its structure defects，design another press mechanism and principles，it solved a series of problems as for assembly reject and core shaft attrition.

three cotter；press mechanism；engine assembly

TK406

A

1672-545X（2016）07-0171-02

檢測與測試

2016-04-05

王超（1988-，男，山東青島人，大專，助理工程師，研究方向：機械制造及其自動化。