柴油机气缸盖喷油器铜套压装技术分析研究

2010-02-20马慧斌邓贤森黄翃修潘韦周

装备制造技术 2010年6期

马慧斌，邓贤森，陈华，黄翃修，潘韦周，宁琨

（1.广西玉柴机器股份有限公司，广西玉林537005；2.厦门大学物理与机电工程学院，福建厦门361005）

发动机是汽车的心脏，柴油机以其功率大、排放低、易实现电子控制等显著优点，在汽车中得到了广泛的应用[1]。柴油机是依靠活塞压缩缸内混合气（柴油和空气），使其燃烧完成做功[2]。柴油机气缸盖，位于气缸体的上方，与气缸体密封构成燃烧室。气缸盖内装有喷油器铜套、进气和排气门座、气门导管等零件，用于安装喷油器、进气和排气门等零部件。

喷油器铜套的主要作用，是承载喷油器以及密封气缸盖内部水腔。铜套的压装质量，直接影响到柴油机气缸盖的气密性和柴油机的燃烧性能。

1 压装设备及压装工艺方法

目前压装喷油器铜套的设备，主要有两种：一种是通用压力机，另外一种是压铜套专用机床[3]。

如图1所示，压装喷油器铜套的工步大致如下[4]：

图1 喷油器铜套压装示意图

（1）清理干净气缸盖喷油器孔及喷油器铜套；

（2）将涂上润滑油的O型密封圈放入喷油器孔密封环槽内；

（3）将喷油器铜套放入喷油器孔，手工预压喷油器铜套穿过O型密封圈；

（4）压装喷油器铜套。分两个步骤完成：第一步是将喷油器铜套下端平面（以下简称“铜套下端平面”）与喷油器孔下端平面压贴合；第二步通过压钢球挤压铜套下端变形，将喷油器铜套下端（以下简称“铜套下端”）挤压至喷油器孔下端环槽内；

（5）检查喷油器铜套压装质量。

2 现行做法及优缺点分析

在钢球挤压铜套下端时，如何防止铜套下端平面变形反弹（如图1“压装后”所示位置）是保证喷油器铜套压装质量的关键，也是本文重点分析研究的问题。下面通过介绍几种比较常见的方案，进而分析比较其优缺点。

2.1 方案一：通过弹簧来实现[5]

图2是一种在压力机上使用的弹簧式压铜套工装的压头结构示意图，主要由套筒、高强度压缩弹簧、复位弹簧、中心压杆、压杆座等部分组成。其工作过程是：

（1）开启压力机，在规定压力下，通过压压杆座将铜套下端平面与喷油器孔下端平面压贴合并撤销压力；

（2）将钢球放入压杆座的中心孔，并将中心压杆放入压杆座中，开启压力机将钢球压出，进而将铜套下端挤压至喷油器孔下端环槽中固定铜套。

图2 弹簧式压铜套工装压头结构示意图

在压装喷油器铜套过程中，高强度压缩弹簧的主要作用，是防止在钢球挤压铜套下端变形填充至喷油器孔环槽过程中铜套下端平面变形反弹。

此结构一次只能压装一个铜套。其优点是简便、快捷；缺点是高强度压缩弹簧易失效，使用寿命不长，工作效率不高。

2.2 方案二：通过螺纹副的自锁性来实现[6]

图3是一种在压力机上使用的螺纹副式压铜套工装的压头结构示意图，主要由滚珠压杆、高度限位块、复位弹簧、压紧螺母、螺套、挡圈、手柄、压套、压缩弹簧、导向钢球等部分组成。其工作过程是：

（1）将钢球放入压套内孔，由挡圈保证钢球不会掉出，将压套及滚珠压杆机构放入压紧螺母内孔中（放前保证高度限位块与滚珠压杆在同一平面，起到限位作用，防止滚珠压杆先压钢球），开启压力机，在规定压力下，将铜套下端平面与喷油器孔下端平面压贴合，保持压力，旋转手柄，带动压紧螺母压紧压套上的凸台，限制压套轴向窜动，然后撤除压力机压力；

（2）高度限位块顺时针旋转90°（取消其限位作用），开启压力机压滚珠压杆将钢球压出，进而将铜套下端挤压至喷油器孔下端环槽中。

图3 螺纹副式压铜套工装压头结构示意图

该压头结构是在工装上设置一个压紧螺母和螺套，在压钢球过程中，旋转压紧螺母来压紧压套上的凸台，利用螺纹的自锁性来防止在钢球挤压铜套下端变形填充至喷油器孔下端环槽过程中铜套下端平面变形反弹。

此种结构也是一次只能压装一个铜套。其优点是产品质量稳定、可靠；缺点是操作复杂、工作效率低下。

2.3 方案三：通过液压系统来实现[7]

图4是一种在压铜套专机上使用的液压式压铜套工装的压头结构示意图，主要由双活塞杆专用液压缸、限位套、推杆、接套、压杆、压套、感应开关、发令挡圈等部分组成。专用液压缸设置第一和第二两个活塞杆，分步动作压贴铜套下端平面和压钢球挤压铜套下端。其工作过程是：

预先将钢球放入压套内孔，开启控制开关，专用液压缸第一活塞杆先动作，通过推压套将铜套下端平面与喷油器孔端面压贴，系统继续供液，使第一活塞杆继续保持压力，第二缸活塞杆紧跟着动作，通过推压杆压钢球，将铜套下端挤压填充至喷油器孔下端环槽中。压装完喷油器铜套后，第二活塞杆先动作返回到原位，然后第一活塞杆再动作回到原位[8]。