陳昆鵬（上海柴油機(jī)股份有限公司，上海200438）

油封壓裝機(jī)壓頭設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陳昆鵬
（上海柴油機(jī)股份有限公司，上海200438）

根據(jù)H系列柴油機(jī)曲軸前、后油封壓裝的特點(diǎn)和要求，設(shè)計(jì)了曲軸前、后油封壓裝的專(zhuān)用設(shè)備，有效保證了壓裝一致性、生產(chǎn)節(jié)拍及預(yù)防漏裝的要求，滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

油封壓裝一致性預(yù)防漏裝生產(chǎn)節(jié)拍

1 前言

在柴油機(jī)裝配過(guò)程中，曲軸前、后油封裝配質(zhì)量非常重要。如果油封安裝不到位，將直接導(dǎo)致機(jī)油泄漏，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐刹裼蜋C(jī)報(bào)廢。傳統(tǒng)的油封安裝方式一般采用手工壓裝，壓裝工裝以曲軸端面為定位，通過(guò)絲桿和螺母將壓頭緩緩壓入，這種方式工作效率較低，壓入的一致性也較差。我公司H系列柴油機(jī)，油封壓裝尺寸要求嚴(yán)格，裝配線生產(chǎn)節(jié)拍較快，防錯(cuò)等級(jí)高，傳統(tǒng)壓裝方式已很難滿(mǎn)足生產(chǎn)線的要求。本文詳細(xì)介紹了一種前、后油封同時(shí)壓裝的油封壓裝機(jī)壓頭的設(shè)計(jì)方案，可以滿(mǎn)足生產(chǎn)一致性、防錯(cuò)及節(jié)拍等要求。

2 壓裝要求

前油封：油封外圈與曲軸前端面的距離為31.25±0.4mm，相隔90°的四點(diǎn)測(cè)量值的差值在0.2mm范圍內(nèi)；后油封：油封外圈與飛輪殼后端面的距離為2.5±0.3mm，相隔90°的四點(diǎn)測(cè)量值的差值在0.2mm范圍內(nèi)。前、后油封壓裝要求參見(jiàn)圖1。壓裝機(jī)需要有對(duì)應(yīng)的防錯(cuò)功能，在油封安裝至壓裝機(jī)之前，前工位的發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法到達(dá)本工位。油封壓裝需要與裝配線聯(lián)動(dòng)，當(dāng)壓裝機(jī)沒(méi)有進(jìn)行油封壓裝時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)托盤(pán)不能放行。二者共同預(yù)防油封漏裝。

圖1 前、后油封的壓裝尺寸要求

3 前、后壓頭設(shè)計(jì)

3.1 方案設(shè)計(jì)

油封壓裝機(jī)設(shè)計(jì)為前、后油封同時(shí)壓裝，以缸蓋上面為頂面定位確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)油封的縱向位置，兩個(gè)浮動(dòng)的油封壓頭中心分別對(duì)心曲軸前后端中心。壓頭可沿曲軸中心移動(dòng)，根據(jù)壓入力的大小，調(diào)整壓頭壓入的順序。壓頭到達(dá)壓裝位置時(shí)，后端機(jī)械死檔可以避免油封壓入過(guò)深。

前油封壓頭結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。壓頭導(dǎo)向柱9通過(guò)固定小螺母7安裝在前油封壓頭8內(nèi)，并可以在前油封壓頭8內(nèi)滑動(dòng)。固定大螺母5安裝在前油封壓頭8的另一端，兩固定螺母中間安裝有壓縮彈簧11。通過(guò)壓縮彈簧11可保持在非工作狀態(tài)下壓頭導(dǎo)向柱9始終伸出壓頭，保證工作前前油封14可套裝至壓頭導(dǎo)向柱9上。光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)可以檢測(cè)壓頭上是否安裝有油封14，避免油封漏裝。壓力傳感器安裝板4通過(guò)螺釘安裝至前油封壓頭8上，可有效防止固定大螺母5的返松和進(jìn)行壓力傳感器10的安裝，整個(gè)前油封壓頭裝置安裝在前油封壓頭推架6上，O型橡膠密封圈12可以保證前油封壓頭8在前油封壓頭推架6內(nèi)的浮動(dòng)。前油封壓頭后端安裝有推頭座3，推頭座3上安裝有推頭2和滑動(dòng)塊1?；瑒?dòng)塊1與前油封壓頭推架6通過(guò)外部導(dǎo)向裝置連接并可以在工作時(shí)沿導(dǎo)向裝置同步移動(dòng)。

圖2 前油封壓頭結(jié)構(gòu)圖

后油封壓頭結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。后油封初定位套3通過(guò)固定小螺母5安裝在后油封壓頭4內(nèi)，并可以在后油封壓頭4內(nèi)滑動(dòng)。固定大螺母8安裝在后油封壓頭4的另一端，兩個(gè)固定螺母中間安裝有壓縮彈簧14。通過(guò)壓縮彈簧14可保持后油封初定位套3在非工作狀態(tài)下始終伸出壓頭，保證工作前后油封可套裝至后油封初定位套3上。光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)12可以檢測(cè)壓頭上是否安裝有油封，從而避免油封的漏裝。

后端頂尖柱1通過(guò)頂尖柱防脫板2用螺栓固定在后油封初定位套3上，頂尖柱防脫板2和固定小螺母5中間有壓縮彈簧13。通過(guò)壓縮彈簧13可保持后端頂尖柱1在非工作狀態(tài)下始終伸出后油封初定位套3，起到初步定位曲軸后端的作用。壓力傳感器安裝板9通過(guò)螺釘安裝至后油封壓頭4上，有效防止固定大螺母8的返松和進(jìn)行壓力傳感器16的安裝，整個(gè)后油封壓頭裝置安裝在后油封壓頭推架6上，O型橡膠密封圈15可以保證后油封壓頭4在后油封壓頭推架6內(nèi)的浮動(dòng)。前油封壓頭后端安裝有推頭座10，推頭座10上安裝有推頭11和滑動(dòng)塊17?；瑒?dòng)塊17與前油封壓頭推架6通過(guò)外部導(dǎo)向裝置連接并可以在工作時(shí)沿導(dǎo)向裝置同步移動(dòng)。3.2主要部件設(shè)計(jì)[1]

圖3 后油封壓頭結(jié)構(gòu)圖

前油封壓頭結(jié)構(gòu)中主要部件為前油封壓頭和壓頭導(dǎo)向柱兩部分：（1）前油封壓頭的主要材料是45鋼，熱處理硬度為HRC 28～32，并進(jìn)行穩(wěn)定性處理。壓頭前端的臺(tái)階面為0.5mm～0.6mm，有效保證了油封壓入時(shí)油封內(nèi)外圈之間的高度差。壓裝面對(duì)基準(zhǔn)A和基準(zhǔn)B的圓跳動(dòng)為0.015mm，保證了油封壓入時(shí)整個(gè)平面的傾斜度。壓頭內(nèi)孔配合部分尺寸為Φ60H7，如圖4所示。（2）壓頭導(dǎo)向柱主要材料為45鋼，熱處理后硬度為HRC28～32，并進(jìn)行穩(wěn)定性處理。導(dǎo)向柱內(nèi)孔尺寸為，有效長(zhǎng)度30mm，保證了曲軸的精確導(dǎo)向。導(dǎo)柱外緣配合部分尺寸為保證了導(dǎo)柱和壓頭之間的精確配合。導(dǎo)柱外圓相對(duì)于基準(zhǔn)A和基準(zhǔn)B的圓跳動(dòng)為0.015mm，導(dǎo)柱內(nèi)孔相對(duì)于外圓基準(zhǔn)C的同軸度為0.01mm，如圖5所示。

圖4 前油封壓頭

圖5 壓頭導(dǎo)向柱

后油封壓頭結(jié)構(gòu)中主要部件為后油封壓頭和后端初定位套兩部分：（1）后油封壓頭的主要材料是45鋼，熱處理后硬度為HRC28～32，并進(jìn)行穩(wěn)定性處理。壓頭頭部外徑尺寸為壓頭和外部定位圈的臺(tái)階面深度為，保證了油封的壓入深度。壓頭上與后端初定位臺(tái)配合孔尺寸為Φ80H7頭部孔直徑為配合孔相對(duì)于基準(zhǔn)A和基準(zhǔn)B的圓跳動(dòng)為0.02 mm，保證了壓頭和后端初定位套之間的精確配合，如圖6所示。（2）后端初定位套材料為Cr12MoV，熱處理后硬度為HRC58～62，并進(jìn)行穩(wěn)定性處理。定位套頭部外徑為Φ130g6，頭部端面相對(duì)于基準(zhǔn)A的垂直度為0.03mm，與曲軸配合部分角度為50°，深度為保證了壓頭與曲軸對(duì)接時(shí)二者之間的配合，使后油封更加容易壓入，防止油封唇口翻邊，如圖7所示。

3.3 工作過(guò)程[2]

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)壓裝工位前，裝配工把前、后油封裝至對(duì)應(yīng)的壓裝頭上，并涂抹相應(yīng)的潤(rùn)滑脂。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)壓裝工位后，舉升插銷(xiāo)定位機(jī)構(gòu)啟動(dòng)定位發(fā)動(dòng)機(jī)，確認(rèn)壓頭在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣方向上的位置，隨后設(shè)備啟動(dòng)，壓裝機(jī)構(gòu)下降，利用發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋頂面與曲軸中心的距離定位壓頭在豎直方向上的位置。前、后壓頭與曲軸前后端對(duì)接定位，按照適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度和進(jìn)給順序，在保持發(fā)動(dòng)機(jī)前后壓力均衡的基礎(chǔ)上，緩慢壓入至油封安裝孔，直至壓頭壓裝至可調(diào)整死檔塊，利用壓力、位移等條件，確定油封的壓裝完成并保壓，壓裝好后壓裝機(jī)恢復(fù)至初始位置，發(fā)動(dòng)機(jī)放行。在此過(guò)程中，壓裝機(jī)壓頭結(jié)構(gòu)的合理性直接決定了油封的壓裝質(zhì)量。

圖6 后油封壓頭

圖7 后端初定位套

4 結(jié)束語(yǔ)

油封的壓裝是發(fā)動(dòng)機(jī)裝配中都要遇到的問(wèn)題，其壓裝方法也各有不同。本文介紹了前、后油封壓裝一體機(jī)前、后壓頭的設(shè)計(jì)方案，前油封壓頭壓裝的是盒式油封，后油封壓頭壓裝的為PTFE普通油封，油封壓裝后均有壓入深度和傾斜度的要求。該壓裝機(jī)壓頭最初的設(shè)計(jì)為只通過(guò)伺服位置和壓入力確認(rèn)壓入深度和傾斜度，由于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的尺寸誤差，導(dǎo)致壓入尺寸存在超差的情況，無(wú)法滿(mǎn)足壓裝要求。通過(guò)分析，增加了壓入死檔的控制，并通過(guò)控制方式與壓裝力和伺服位移相結(jié)合，消除了發(fā)動(dòng)機(jī)本身的公差導(dǎo)致的壓裝誤差。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，壓裝機(jī)壓裝合格率達(dá)到99%以上。

目前該壓裝機(jī)已投入使用，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了壓裝的不合格率，提高了工作效率。

[1]劉美玲，雷振德.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[2]芮延年.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

Design and Application ofOilSealPressRam

Chen Kunpeng
（ShanghaiDieselEngine Co.,Ltd.,Shanghai200438,China）

According to the H-series diesel engine crankshaft front and rear oil seal pressure characteristics and requirements,a special equipment is designed for frontand rear oil seal press-fit,then requirementof pressing consistency,cycle time and preventivemissing part ismet,so does the production requirement.

oilseal,pressing,consistency,preventivem issing part,cycle time

10.3969/j.issn.1671-0614.2017.02.013

來(lái)稿日期：2016-08-11

陳昆鵬（1987），男，本科，主要研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線工藝規(guī)劃。