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        發(fā)動機試制輔助工裝的設計及應用

        2018-05-24 03:26:52葉鵬博士王森
        汽車實用技術 2018年2期
        關鍵詞:油封缸蓋水道

        葉鵬,博士,王森

        (安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心,安徽 合肥 230022)

        前言

        按照規(guī)定的技術要求,將若干個零件接合成部件或?qū)⑷舾蓚€零件和部件接合成產(chǎn)品的過程,稱為裝配,前者稱為部件裝配,后者稱為總裝配。發(fā)動機裝配是整個發(fā)動機制造過程中的最后一個階段,占有重要的地位。發(fā)動機的質(zhì)量最終由裝配工作保證,裝配過程不是將合格零件簡單地連接起來的過程,而是根據(jù)各級部裝和總裝的技術要求,通過校正、調(diào)整、平衡、配作以及反復檢驗來保證產(chǎn)品質(zhì)量的復雜過程。若裝配不當,即使零件的制造質(zhì)量都合格,也不一定裝配出合格的產(chǎn)品,反之,當零件的質(zhì)量不十分良好,只要在裝配中采取合適的工藝措施,也能使產(chǎn)品達到或基本達到規(guī)定的要求。

        在發(fā)動機裝配過程中,為保證發(fā)動機的裝配工藝性及裝配質(zhì)量,一些結構比較特殊的零件,常規(guī)裝配工具無法達到裝配要求,必須設計制作專用的工裝,才能完成發(fā)動機的裝配。

        1 各類輔助工裝的識別、設計及應用

        1.1 缸體水道試漏工裝

        2.0T+ 發(fā)動機的缸體作為發(fā)動機的核心零部件,為檢測缸體機加工質(zhì)量,需對缸體水道氣密性進行檢查,根據(jù)2.0T+發(fā)動機缸體水道的分布特點,設計制作專用工裝,如下:

        圖1 缸體火力面水道密封板

        如圖 1,設計制作缸體火力面的水道密封板,圖中的小圓孔與缸體火力面上的缸蓋螺栓安裝孔正好對齊,完全封閉缸體火力面的所有水道孔。

        圖2 排氣側(cè)水道密封板

        如圖 2,設計制作排氣側(cè)水道密封板,此位置用于裝配水泵模塊組件,完全封閉缸體排氣側(cè)的所有水道孔。

        圖3 出水口水道密封板

        如圖 3,設計制作出水口水道密封板,圖中的小圓孔與裝配出水口時的螺栓安裝孔正好對齊,完全封閉出水口處的水道。

        圖4 進氣側(cè)水道密封板

        如圖 4,設計制作缸體進氣側(cè)水道密封板,此位置用于裝配機油濾清器支架組件,部分封閉缸體進氣側(cè)的水道孔,在缸體上留有一個水道孔不封閉。

        進行缸體水道試漏時,首先將缸體的前后端面的兩處水道口使用碗形塞(1003105FA)密封,并將缸體的火力面、進氣側(cè)、排氣側(cè)和出水口處的水道口使用專用工裝進行密封,在進氣側(cè)預留的一個水道孔處砸入一個φ16的中空尼龍棒,尼龍棒的內(nèi)徑為φ10,并在尼龍棒上裝配一根細長的橡膠軟管,將缸體完全沒入水中(橡膠軟管的末端伸出水面),使用高壓氣槍往橡膠軟管內(nèi)吹氣,看是否有氣泡冒出,用以判斷缸體水道的加工鑄造質(zhì)量。

        1.2 缸孔變形量測量工裝

        2.0T+ 發(fā)動機的缸體作為發(fā)動機的核心零部件,為檢測缸體成品的圓柱度是否符合技術要求,缸體各缸孔傅立葉變形數(shù)據(jù)是否均在標準值之下,缸體加工質(zhì)量是否合格,分析缸孔變形對機油耗和發(fā)動機性能的影響。設計制作專用工裝,如下:

        圖5 缸孔變形量測量夾具

        圖6 缸孔變形量測量芯棒

        如圖 5,缸孔變形量測量夾具根據(jù)缸體上兩個主軸承擋之間的距離,以及缸孔的直徑進行設計制作,夾具上的四個螺紋孔,可以與主軸承擋上螺紋孔完全對齊。

        進行缸體缸孔變形量測量時,首先將缸蓋螺栓按照20Nm+90°-180°(反向松開)+20Nm+90°+90°的擰緊方式擰緊(裝配氣缸墊), 將缸孔變形量測量夾具放入主軸承擋相應兩個擋之間,放入缸孔變形量測量芯棒,調(diào)整夾具的相對位置,保證夾具與缸孔的同軸度,并將夾具用螺栓固定在缸孔的四周,螺栓的擰緊力矩不宜過大,一般為20Nm,避免此螺栓力矩對缸孔變形造成影響,之后用專門的設備對缸孔的變形量進行測量和分析。

        1.3 壓縮比測量工裝

        壓縮比作為 2.0T+發(fā)動機的重要參數(shù),需在發(fā)動機裝配過程中分別測量缸體、缸蓋的燃燒室容積,折算出壓縮比。由于 2.0T+發(fā)動機各缸活塞在上止點的位置時,活塞最高點

        突出缸體火力面,需單獨設計制作壓縮比測量工裝。

        理論計算:

        V缸體測:圖a打剖面線部分,測量得出,已知

        V凸:圖a標紅線以上活塞突出部分的容積

        V凹:圖a標紅線以下活塞凹陷部分的容積

        V工裝:圖a標紅線以上綠色框線一下的容積,已知

        V缸蓋測:圖b標紅線以上藍色框線以下的容積,測量得出,已知

        V燃燒室:圖b中總?cè)紵胰莘e,待求;

        V缸體測=V工裝+V凹-V凸①

        V燃燒室=V缸蓋測+ V凹-V凸②

        整理①、②得出:V燃燒室=V缸體測+V缸蓋測-V工裝(不考慮缸墊)

        設計制作裝用工裝如下:

        圖7 壓縮比測量工裝

        如圖7,使用有機玻璃,設計制作長寬高分別為100mm,100mm和8mm的長方體,在該長方體的正中間加工一個直徑為85mm,深度為4mm的凹槽。另外,在凹槽的內(nèi)部再加工4個直徑為3mm的通孔,通孔的上下端面均加工出倒角。

        進行 2.0T+缸體燃燒室容積測量時,首先使用干凈的棉布將缸孔,活塞頂部等擦拭干凈,并用百分表調(diào)整活塞的上止點位置,在缸孔的四周均勻涂抹黃油,用于固定壓縮比測量工裝,將壓縮比測量工裝帶凹槽的一面緊貼缸孔,因2.0T+的缸孔內(nèi)徑為 85mm,可以保證測量工裝上的凹槽正好與缸孔對齊。使用滴定管將煤油均勻、緩慢地從4個通孔滴入,根據(jù)滴定管上前后兩次的讀數(shù),得出缸體的燃燒室容積。

        進行 2.0T+缸蓋燃燒室容積測量時,事先在缸蓋上預裝好氣門、氣門彈簧,氣門彈簧下座,氣門彈簧上座,氣門鎖夾,氣門油封,火花塞,使用干凈的棉布將缸蓋每缸的燃燒室擦拭干凈,在缸蓋燃燒室四周的火力面上均勻涂抹黃油,用于固定壓縮比測量工裝,將壓縮比測量工裝不帶凹槽的一面緊貼缸孔。使用滴定管將煤油均勻、緩慢地從4個通孔滴入,根據(jù)滴定管上前后兩次的讀數(shù),得出缸蓋的燃燒室容積。

        根據(jù)理論計算,得出壓縮比。

        1.4 旋轉(zhuǎn)曲軸專用工裝

        在 2.0T+發(fā)動機的裝配過程中,需要測量曲軸裝配完全后的靜扭矩,以及在前端正時系統(tǒng)裝配過程中,都需要旋轉(zhuǎn)曲軸,使用一般工具無法旋轉(zhuǎn)曲軸,需要設計制作旋轉(zhuǎn)曲軸專用工裝。

        設計制作旋轉(zhuǎn)曲軸專用工裝如下:

        圖8 旋轉(zhuǎn)曲軸專用工裝

        如圖8,曲軸上裝有半圓鍵,旋轉(zhuǎn)曲軸工裝上設計30×5×2.5的凹槽,φ32的內(nèi)徑正好與曲軸前端的外徑相同,40的孔深滿足了專用工裝完全與曲軸前端接觸,專用工裝的另一端面設計一長方體凹槽,正好與世達工具里的大號棘輪扳手相匹配,只要轉(zhuǎn)動棘輪扳手時,即可通過該專用工裝帶動曲軸一并旋轉(zhuǎn)。

        1.5 氣門油封安裝專用工裝

        裝配 2.0T+氣門油封,用以防止機油順著氣門導管進入到燃燒室,從而起到防止燒機油的現(xiàn)象,裝配氣門油封,普通世達工具無法滿足,需設計制作專用工裝。

        因缸蓋加工過程中,進排氣門導管突出缸蓋的長度不同,而進排氣門油封相同,為保證進排氣門都能有效起到密封作用,進排氣門油封砸入的深度不一致,需設計制作不同的專用工裝,如圖9和圖10。

        圖9 進氣門油封安裝專用工裝

        圖10 排氣門油封安裝專用工裝

        該專用工裝包括工作部分和手柄部分,兩者通過過盈配合的方式組合在一起,工作部分的一端內(nèi)部有臺階孔,直徑較大的孔用來保證氣門油封的安裝到位;另一頭用于與手柄部分接觸,保證與手柄部分的同軸度。手柄部分的一端有一細長的臺階,用于穿過氣門油封和氣門導管,起導向作用,另一端能在工作時與施力工具(如榔頭)直接接觸并傳遞力,安裝氣門油封時,首先將手柄部分的細長端蘸取少量機油,防止安裝過程中損壞氣門油封,將氣門油封套入手柄部分的細長端,另一端施加力,并同時輕輕轉(zhuǎn)動專用安裝工具,保證受力均勻,完成裝配。

        1.6 氣門鎖夾安裝專用工裝

        2.0T+氣門鎖夾呈空心倒椎臺狀,內(nèi)部有三凸緣用以與氣門桿配合,固定與氣門彈簧上座的相對位置,通過彈簧的彈性實現(xiàn)彈簧上座與氣門桿同時往復運動。裝配氣門油封,普通世達工具無法滿足,需設計制作專用工裝。

        如圖11,1為氣門鎖夾安裝專用工裝的執(zhí)行機構,2為氣門鎖夾安裝專用工裝的固定機構,3為氣門鎖夾安裝專用工裝的主體結構。執(zhí)行機構1通過螺栓與主體機構3配合,通過旋轉(zhuǎn)螺紋,可調(diào)節(jié)執(zhí)行機構1的上下位置。

        裝配氣門鎖夾時,首先將執(zhí)行機構1向上調(diào)節(jié)至最高處,將主體機構3伸入缸蓋,保證執(zhí)行機構1和固定機構2分別放置在缸蓋的上下端,將固定機構2頂住氣門的傘端,調(diào)節(jié)執(zhí)行機構1上的螺紋,保證其下端正好與氣門彈簧上座完全接觸,繼續(xù)擰緊螺紋,壓縮氣門彈簧,保證氣門桿頂端與氣門彈簧上座支架留有合適距離,放入氣門鎖夾,再反方向旋動執(zhí)行機構1上的螺紋,完成裝配。

        2 結論

        本論文通過對 2.0T+發(fā)動機三維數(shù)模和裝配過程的識別,設計制作專用的工裝輔具,用于樣機裝配。在設計過程中,借助計算機三維建模軟件Pro-E對各專用工裝進行建模,并生成二維圖,用于指導工裝的制作。

        參考文獻

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        [5] 鐘平.液壓與氣壓傳動[m].哈爾濱∶哈爾濱工業(yè)大學出版社,2008(2).

        [6] 汪凱.機械工業(yè)基礎標準應用手冊[m].北京∶機械工業(yè)出版社,2004.

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