一种汽车塑料气缸盖罩热嵌机的设计研制

丁继军

摘 要：汽车塑料气缸盖罩热嵌机作为一种新型技术，主要是应用在汽车发动机塑料气缸盖罩上嵌入螺母的设备。基于此，本文从一种塑料气缸盖罩热嵌机的研发目的入手，对汽车塑料气缸盖罩热嵌机的设计研制进行了简单的论述。

关键词：塑料；汽缸盖罩；热嵌机；研制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.022

1 课题的目的与意义

目前，汽车发动机气缸盖罩材料普遍采用工程塑料制作而成。由于塑料件自身的特性，当利用其自身的孔直接安装时，其联接强度及扭矩测试等方面的物理性能很难达到设计要求。而如果利用一种汽车塑料气缸盖罩热嵌机将嵌件热嵌在塑料气缸盖罩上，不仅便于安装使用，还能使其联接强度及扭矩测试等方面的物理性能符合相应的设计要求。同时，依托于热嵌机将带有内螺纹的铜螺母加热并镶嵌到塑料气缸盖罩上，既可以增加螺纹连接部分，便于塑料气缸盖罩的安装固定，还能有效提高螺纹联接强度。另外，利用汽车塑料气缸盖罩热嵌机可以实现自动送料、自动加热以及自动嵌入以及气缸盖罩螺母热嵌自动化等功能，且其嵌入精度高、嵌入时间短、热嵌质量稳定，可大大提高汽车塑料气缸盖罩的生产效率。总之，使用汽车塑料气缸盖罩热嵌机可以大大减少材料的浪费，提高原材料的利用率，降低工作人员的劳动强度，节约人力资源，为公司创造更大的经济效益。

2 汽车塑料气缸盖罩热嵌机设计方案路线

本设计可分为四部分（如图1），分别为主体机架、铜螺母自动送料机构、铜螺母加热装置以及取料嵌入装置。

汽车塑料气缸盖罩热嵌机主要设计方案为：人工将塑料气缸盖罩置于工作台，双手启动按钮，防护安全门降下；由振动盘出料及直线送料器将铜螺母送至加热部位，高频加热设备在5秒内将铜螺母加热到设定的温度300℃左右；X-Y轴伺服系统带动电动缸及取料嵌入装置到高频加热位置取料，再移动至塑料气缸盖罩需要嵌入铜螺母的位置；电动缸驱动取料嵌入装置，将加热的铜螺母嵌入塑料气缸盖罩内完成热嵌。

3 汽车塑料气缸盖罩热嵌机设计与实施

（1）主体机架。塑料气缸盖罩热嵌机主体机架的上部由HH4040标准铝型材做框架，四周为封闭的透明有机玻璃；为了便于维护设备内部的元器件，在侧面开有可开闭的防护门；在面向操作者一侧，设置升降式安全防护门、双手启动按钮及两个料框；在人员上、下塑料气缸盖罩时，安全防护门会升起开启，其他时间内安全防护门降下关闭；在主体机架右侧，是电柜箱及操作面板，顶部装有三色报警灯；主体机架下部是由60X60X4的空心结构方钢制作的框架，左右两侧封闭，前后是可开闭的门；相关的气动元器件放在下机架的内部。（2）铜螺母自动送料机构。利用振动盘出料、直线送料器将热嵌用的铜螺母送到加热部位，再利用高精度传感器来检测铜螺母是否到位；推料杆在气缸作用下，将铜螺母推向加热位置的同时，将振动盘及直线送料器送来的铜螺母隔开，保证每次只能有一个铜螺母被送到加热部位。

（3）铜螺母加热装置。铜螺母自动送料机构将铜螺母送至料座后端孔内，由顶升气缸带动顶料杆，将铜螺母顶升定位至环形感应线圈中心，再由高频加热设备输出强交变频（30～100KHz）电流到感应线圈，通过感应线圈产生强交变磁场。在磁场作用下，铜螺母表面会形成涡旋电流，从而使得铜螺母在5秒内加热到所需要的嵌入温度（300℃左右）。（4）取料嵌入装置。铜螺母在感应线圈中加热到设定温度后，由X-Y轴伺服系统带动电动缸及取料嵌入装置，进行取料及热嵌嵌入，其具体步骤有以下两点：1）取料，由X-Y轴伺服系统带动电动缸精确定位至铜螺母位置，再由电动缸驱动取料嵌入装置取料，具体过程为：取料嵌入装置中的取料头下表面贴紧铜螺母的上端面及内胀头，在伸入铜螺母M6的螺纹孔内后，气动手指使两只内胀头分开，胀紧M6内螺纹孔，从而实现取料动作；如果X-Y伺服系统在移动的过程中，铜螺母脱落，则气动手指带动内胀头会继续张开至极限位置，由气动手指自带感应开关来检测这一位置，输出信号反馈到设备PLC控制系统；再由PLC控制系统发出指令至X-Y伺服系统，重新返回加热位置取料。2）热嵌，X-Y轴伺服系统带动电动缸及取料嵌入装置至热嵌位置，电动缸驱动取料嵌入装置嵌入铜螺母，具体过程是为：在铜螺母嵌入之前，有高精度温度传感器检测铜螺母温度是否在设定范围内，如温度下降到设定范围外，不合格的铜螺母将被X-Y伺服系统送到收集盒内，并重新返回取料；电缸驱动取料嵌入装置使铜螺母与塑料气缸盖罩接触时，气动手指带动内胀头回原位，内胀头与铜螺母M6螺纹孔分离，电动缸带动取料嵌入装置下压并将铜螺母嵌入塑料气缸盖罩内；在嵌入所要求的深度后，取料嵌入装置由X-Y轴伺服系统驱动至加热位置取料，进行下一个铜螺母的取料及嵌入；铜螺母的嵌入深度可由电动缸来保证，电动缸精确的速度及压力控制性能结合铜螺母的温度反馈参数，使塑料气缸盖罩与铜螺母接触位置边熔解，铜螺母边嵌入，由于高温而产生的溢料会进入铜螺母外表面的专用溢料槽并紧紧包裹住铜螺母，避免了在铜螺母嵌入后的外露端面产生溢料而影响使用的情况；在每个铜螺母热嵌到位后，取料嵌入装置上的吹气管会对热嵌部位进行吹压缩空气冷却，使铜螺母与塑料气缸盖罩快速结合并达到所需的联接强度及扭矩；而带弹簧的取料嵌入装置所具有的浮动功能就可以很好的弥补塑料气缸盖罩热嵌部位的尺寸偏差。

4 结语

本文中所提出的汽车塑料气缸盖罩热嵌机设计方案可进一步提高生产企业的自动化水平，并且这项新技术的出现不仅能有效提高产品的质量，还能大大节约人力资源，降低了生产成本，为企业的发展提供了可靠的技术保障。

参考文献：

[1]王塑.如何选择塑料部件组装工艺[J].橡塑技术与装备，2015（10）：39-43.