发动机试制辅助工装的设计及应用

2018-05-24叶鹏博士王森

汽车实用技术 2018年2期

叶鹏，博士，王森

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥 230022）

前言

按照规定的技术要求，将若干个零件接合成部件或将若干个零件和部件接合成产品的过程，称为装配，前者称为部件装配，后者称为总装配。发动机装配是整个发动机制造过程中的最后一个阶段，占有重要的地位。发动机的质量最终由装配工作保证，装配过程不是将合格零件简单地连接起来的过程，而是根据各级部装和总装的技术要求，通过校正、调整、平衡、配作以及反复检验来保证产品质量的复杂过程。若装配不当，即使零件的制造质量都合格，也不一定装配出合格的产品，反之，当零件的质量不十分良好，只要在装配中采取合适的工艺措施，也能使产品达到或基本达到规定的要求。

在发动机装配过程中，为保证发动机的装配工艺性及装配质量，一些结构比较特殊的零件，常规装配工具无法达到装配要求，必须设计制作专用的工装，才能完成发动机的装配。

1 各类辅助工装的识别、设计及应用

1.1 缸体水道试漏工装

2.0T+ 发动机的缸体作为发动机的核心零部件，为检测缸体机加工质量，需对缸体水道气密性进行检查，根据2.0T+发动机缸体水道的分布特点，设计制作专用工装，如下：

图1 缸体火力面水道密封板

如图 1，设计制作缸体火力面的水道密封板，图中的小圆孔与缸体火力面上的缸盖螺栓安装孔正好对齐，完全封闭缸体火力面的所有水道孔。

图2 排气侧水道密封板

如图 2，设计制作排气侧水道密封板，此位置用于装配水泵模块组件，完全封闭缸体排气侧的所有水道孔。

图3 出水口水道密封板

如图 3，设计制作出水口水道密封板，图中的小圆孔与装配出水口时的螺栓安装孔正好对齐，完全封闭出水口处的水道。

图4 进气侧水道密封板

如图 4，设计制作缸体进气侧水道密封板，此位置用于装配机油滤清器支架组件，部分封闭缸体进气侧的水道孔，在缸体上留有一个水道孔不封闭。

进行缸体水道试漏时，首先将缸体的前后端面的两处水道口使用碗形塞（1003105FA）密封，并将缸体的火力面、进气侧、排气侧和出水口处的水道口使用专用工装进行密封，在进气侧预留的一个水道孔处砸入一个φ16的中空尼龙棒，尼龙棒的内径为φ10，并在尼龙棒上装配一根细长的橡胶软管，将缸体完全没入水中（橡胶软管的末端伸出水面），使用高压气枪往橡胶软管内吹气，看是否有气泡冒出，用以判断缸体水道的加工铸造质量。

1.2 缸孔变形量测量工装

2.0T+ 发动机的缸体作为发动机的核心零部件，为检测缸体成品的圆柱度是否符合技术要求，缸体各缸孔傅立叶变形数据是否均在标准值之下，缸体加工质量是否合格，分析缸孔变形对机油耗和发动机性能的影响。设计制作专用工装，如下：

图5 缸孔变形量测量夹具

图6 缸孔变形量测量芯棒

如图 5，缸孔变形量测量夹具根据缸体上两个主轴承挡之间的距离，以及缸孔的直径进行设计制作，夹具上的四个螺纹孔，可以与主轴承挡上螺纹孔完全对齐。

进行缸体缸孔变形量测量时，首先将缸盖螺栓按照20Nm+90°－180°（反向松开）+20Nm+90°+90°的拧紧方式拧紧（装配气缸垫），将缸孔变形量测量夹具放入主轴承挡相应两个挡之间，放入缸孔变形量测量芯棒，调整夹具的相对位置，保证夹具与缸孔的同轴度，并将夹具用螺栓固定在缸孔的四周，螺栓的拧紧力矩不宜过大，一般为20Nm，避免此螺栓力矩对缸孔变形造成影响，之后用专门的设备对缸孔的变形量进行测量和分析。

1.3 压缩比测量工装

压缩比作为 2.0T+发动机的重要参数，需在发动机装配过程中分别测量缸体、缸盖的燃烧室容积，折算出压缩比。由于 2.0T+发动机各缸活塞在上止点的位置时，活塞最高点

突出缸体火力面，需单独设计制作压缩比测量工装。

理论计算：

V缸体测：图a打剖面线部分，测量得出，已知

V凸：图a标红线以上活塞突出部分的容积

V凹：图a标红线以下活塞凹陷部分的容积

V工装：图a标红线以上绿色框线一下的容积，已知

V缸盖测：图b标红线以上蓝色框线以下的容积，测量得出，已知

V燃烧室：图b中总燃烧室容积，待求；

V缸体测＝V工装＋V凹－V凸①

V燃烧室＝V缸盖测＋ V凹－V凸②

整理①、②得出：V燃烧室＝V缸体测＋V缸盖测－V工装（不考虑缸垫）

设计制作装用工装如下：

图7 压缩比测量工装

如图7，使用有机玻璃，设计制作长宽高分别为100mm，100mm和8mm的长方体，在该长方体的正中间加工一个直径为85mm，深度为4mm的凹槽。另外，在凹槽的内部再加工4个直径为3mm的通孔，通孔的上下端面均加工出倒角。

进行 2.0T+缸体燃烧室容积测量时，首先使用干净的棉布将缸孔，活塞顶部等擦拭干净，并用百分表调整活塞的上止点位置，在缸孔的四周均匀涂抹黄油，用于固定压缩比测量工装，将压缩比测量工装带凹槽的一面紧贴缸孔，因2.0T+的缸孔内径为 85mm，可以保证测量工装上的凹槽正好与缸孔对齐。使用滴定管将煤油均匀、缓慢地从4个通孔滴入，根据滴定管上前后两次的读数，得出缸体的燃烧室容积。

进行 2.0T+缸盖燃烧室容积测量时，事先在缸盖上预装好气门、气门弹簧，气门弹簧下座，气门弹簧上座，气门锁夹，气门油封，火花塞，使用干净的棉布将缸盖每缸的燃烧室擦拭干净，在缸盖燃烧室四周的火力面上均匀涂抹黄油，用于固定压缩比测量工装，将压缩比测量工装不带凹槽的一面紧贴缸孔。使用滴定管将煤油均匀、缓慢地从4个通孔滴入，根据滴定管上前后两次的读数，得出缸盖的燃烧室容积。

根据理论计算，得出压缩比。

1.4 旋转曲轴专用工装

在 2.0T+发动机的装配过程中，需要测量曲轴装配完全后的静扭矩，以及在前端正时系统装配过程中，都需要旋转曲轴，使用一般工具无法旋转曲轴，需要设计制作旋转曲轴专用工装。

设计制作旋转曲轴专用工装如下：

图8 旋转曲轴专用工装

如图8，曲轴上装有半圆键，旋转曲轴工装上设计30×5×2.5的凹槽，φ32的内径正好与曲轴前端的外径相同，40的孔深满足了专用工装完全与曲轴前端接触，专用工装的另一端面设计一长方体凹槽，正好与世达工具里的大号棘轮扳手相匹配，只要转动棘轮扳手时，即可通过该专用工装带动曲轴一并旋转。

1.5 气门油封安装专用工装

装配 2.0T+气门油封，用以防止机油顺着气门导管进入到燃烧室，从而起到防止烧机油的现象，装配气门油封，普通世达工具无法满足，需设计制作专用工装。

因缸盖加工过程中，进排气门导管突出缸盖的长度不同，而进排气门油封相同，为保证进排气门都能有效起到密封作用，进排气门油封砸入的深度不一致，需设计制作不同的专用工装，如图9和图10。

图9 进气门油封安装专用工装

图10 排气门油封安装专用工装

该专用工装包括工作部分和手柄部分，两者通过过盈配合的方式组合在一起，工作部分的一端内部有台阶孔，直径较大的孔用来保证气门油封的安装到位；另一头用于与手柄部分接触，保证与手柄部分的同轴度。手柄部分的一端有一细长的台阶，用于穿过气门油封和气门导管，起导向作用，另一端能在工作时与施力工具（如榔头）直接接触并传递力，安装气门油封时，首先将手柄部分的细长端蘸取少量机油，防止安装过程中损坏气门油封，将气门油封套入手柄部分的细长端，另一端施加力，并同时轻轻转动专用安装工具，保证受力均匀，完成装配。

1.6 气门锁夹安装专用工装

2.0T+气门锁夹呈空心倒椎台状，内部有三凸缘用以与气门杆配合，固定与气门弹簧上座的相对位置，通过弹簧的弹性实现弹簧上座与气门杆同时往复运动。装配气门油封，普通世达工具无法满足，需设计制作专用工装。

如图11,1为气门锁夹安装专用工装的执行机构，2为气门锁夹安装专用工装的固定机构，3为气门锁夹安装专用工装的主体结构。执行机构1通过螺栓与主体机构3配合，通过旋转螺纹，可调节执行机构1的上下位置。

装配气门锁夹时，首先将执行机构1向上调节至最高处，将主体机构3伸入缸盖，保证执行机构1和固定机构2分别放置在缸盖的上下端，将固定机构2顶住气门的伞端，调节执行机构1上的螺纹，保证其下端正好与气门弹簧上座完全接触，继续拧紧螺纹，压缩气门弹簧，保证气门杆顶端与气门弹簧上座支架留有合适距离，放入气门锁夹，再反方向旋动执行机构1上的螺纹，完成装配。