发动机装配线三槽锁夹压装机构的设计

王 超，许可会

（上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东 青岛266555）

发动机装配线三槽锁夹压装机构的设计

王 超，许可会

（上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东 青岛266555）

对发动机气门三槽锁夹压装机的压装机构进行了分析，针对其压装结构缺陷，设计了另一种压装机构和压装原理，解决了压装过程中三槽锁夹压装不到位、芯轴磨损等一系列问题。

三槽锁夹；压装机构；发动机装配

三槽锁夹压装设备是对发动机气门锁夹进行组装的自动化组装设备，此设备的压装机构是设备的核心设计，本文根据作者所在工厂设备压装FTQ（一次下线合格率）的统计和对设备进行研究，发现其压装机构存在一定的设计缺陷，压装原理也过于复杂。为此，针对其压装机构做了新的设计，解决了压装锁夹后压装不到位和只有一个锁夹压装到位等技术难题。

1　三槽锁夹压装机工作原理

发动机的气门结构分为五部分组成，分别是气门杆、气门油封、气门弹簧、弹簧座圈、锁夹。三槽锁夹压装机是将三槽锁夹、座圈压在气门杆上。座圈采用真空吸附的方式吸附在压头上，两片三槽锁夹由吹气装置从料道内吹入压头内，压头内的压爪吸附两片三槽锁夹，然后伺服压装系统驱动压装机构，将座圈压装在气门弹簧上，与此同时气门杆将压装机构内的芯轴向上顶起，当压装到合适深度后，压头和压爪停止吸附，压爪将三槽锁夹压在气门杆的三个凸起的环带中，压装机构垂直向上升起，座圈在气门弹簧的作用下，垂直向上将三槽锁夹卡在气门杆的三个环带上，设备回原点完成一个压装循环。

2　故障描述及原因分析

设备在正式投产后，三槽锁夹压装机的每月FTQ在84%～90%之间波动，影响现场发动机的正常生产（98%），成为发动机生产线的瓶颈工位。根据历史故障总结发现，主要问题是出现在压装机构上，主要为：（1）三槽锁夹在压装完成后高于或低于气门杆上的三道凸起环带；（2）只有一个锁夹压装到位，另外一片掉落在弹簧座圈上；（3）两片锁夹都未压装到气门杆上。

因两片三槽锁夹是吹气装置吹入压头内，由芯轴低端的挡片挡住锁夹，然后两只压爪上的吸附口吸住锁夹的圆锥形外壁，在吸附时不能保证每次吸附都是锁夹外壁的同一位置，且会因为在压装时芯轴向上移动芯轴挡片将锁夹撞偏或撞掉，从而导致两片锁夹压装后高于或低于气门杆上的三道环带、只有一个锁夹压装到位和两片锁夹都未压装到气门杆上。原因分析过程如图1所示。

图1　原因分析过程

分析结论为压装机构不能保证每次压装都能将锁夹压在气门杆的三道凸起的环带上。

三槽锁夹原始压装机构的装配图如图2所示；原压装机构爆炸图如图3所示。

图2　装配图

图3　原压装机构爆炸图

1.压装机构上压爪的真空吸附口1（1口和2口贯通）

2.芯轴（三槽锁夹沿着芯轴滑落到底端挡片上）

3.芯轴底端的挡片（用来挡住锁夹，然后吸附口1、2进行吸附）

4.压爪上的真空吸附口2（1口和2口贯通）

5.压爪（左右两只压爪对称用来吸附三槽锁夹）

3　改进措施

压装机构是保证每次压装合格的关键部件，经过分析和研究，需改进压装机构内部机构，降低压装机构的复杂程度，重新设计压装原理。压装机构硬件做了如下改进设计（见图4）：（1）由于压装机构的外观是依据发动机缸盖的结构进行设计的，本设计不改动压装机构的外观结构；（2）将压装机构上的两只压爪的真空吸气孔消除；（3）压装机构内的芯轴底部的挡片去掉。重新设计的压装原理如下［1］：（1）座圈吸附到压装机构压头上，压装机构开始压装；（2）当弹簧座圈压装到位后吹气装置将锁夹吹入压装机构内，滑落到弹簧座圈的水平面上；（3）用弹簧座圈的水平面来保证锁夹的高度一致；（4）压爪将两片锁夹压到气门杆的三道环带后，压装机构升起，座圈在气门弹簧的作用力下，向上移动，将锁夹卡在气门杆上，压装完成一个循环。重新设计后的压装机构，爆炸图如图4所示。

图4　爆炸图

重新设计后的压装机构具有如下技术特点：（1）利用弹簧座圈作为三槽锁夹压装前的基准平面，定位精准可靠；

（2）压装机构内的新压爪取消了吸附口，易于保证压爪的加工精度，也能避免因吸附口磨损导致的锁夹不能吸附到位的问题，提高压爪的使用寿命［2］；

（3）取消压装机构的吸附口减少设备故障率，提高设备可靠性；

（4）去除芯轴底端的挡片，芯轴不易磨损，便于拆装和检查维护；

（5）三槽锁夹由压装机构滑落时，直接定位掉落在弹簧座圈上，不会对芯轴造成磨损。

4　结束语

原压装机构中对三槽锁夹的固定采用了真空吸附的方式，两片锁夹的位置不能保证一致，由于锁夹较小不能保证每次都吸附成功，压装原理也过于复杂，综合导致压装的FTQ较低的各元素，改进后的压装原理简单，压装机构的复杂程度也大大减少，设备运行可靠，维护方便。设备改进后经5个月的现场验证，压装FTQ稳定在99%以上，解决了三槽锁夹压装不到位和只有一个锁夹压装到位，另外一片掉落在弹簧座圈上等故障现象，也显著提高了压装机构的使用寿命。

［1］闻邦椿.机械设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［2］邓文英，郭晓鹏.金属工艺学［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

检测与测试

2016-04-05

王超（1988-，男，山东青岛人，大专，助理工程师，研究方向：机械制造及其自动化。