发动机连杆拆盖工装设计及难点探讨

时间：2024-07-28

陈湛军

(柳州职业技术学院机电工程系，广西柳州 545006)

0 引言

连杆是汽车发动机里面的一种重要零件，一般为锻件。据有关资料统计显示，国内市场中，汽车发动机连杆的年需求量大约在5000万左右。目前，汽车发动机生产批量大，对其配件连杆生产效率要求也非常高。发动机连杆内孔加工完成以后，必须将连杆和连杆盖拆开，以便下一道工序镶套。因此，要求连杆盖拆卸工装的工作效率极高，一般要求拆卸连杆盖的故障率不高于1/1000。

1 连杆的结构特点分析

如图1所示为发动机连杆的零件图，连杆和连杆盖采用的是销钉螺栓的连接方式，由于连杆盖两端的孔与销钉螺栓的配合为过渡配合，装配过程中连杆盖两端的孔与销钉螺栓的配合难免有松有紧;另外，内孔的加工时也会引起零件微量的变形。因此，顶开或者拉开连杆盖的过程中作用力的大小、作用点及方向的确定很关键，尤其是接触面积大小和方向，少差微量都很难同时顶开。在设计工装时既要考虑效率，也要考虑工装结构和定位形式以及工装加工的工艺性，从而避免设计缺陷和加工、装配调整的困难，并最终保证工装的定位精度和使用的可靠性。

图1 发动机连杆零件图

2 工装结构设计要点

2.1 总体结构及工作原理

2.1.1 工装总体结构

该工装利用销和轴定位，采用气动锁紧和气动顶出结构。总体结构分为三大部分:一是工装体(见图2)和撑架车部分(图略)，工装体采用的是焊接件结构，同时为了减小工装体的变形，采用局部点焊方式;二是定位和装夹装置部分(见图3)，采用可调菱形销和固定式销轴法兰盘定位方式;三是气动和顶出装置部分(见图4)，采用摆动式气动锁紧机构，利用滚珠直线导轨导向气动顶出结构。

2.1.2 工作原理

图4 气动和顶出部件

将两件连杆同时套进工装，转动锁紧气阀Ⅰ(图略)正向通气，气缸6推动锁紧机构，压紧卡板14锁死连杆体端面。再转动顶出气阀Ⅱ(图略)正向通气，气缸4推动滑块连接板5和顶块连接板8沿滚珠直线导轨10向上移动，顶块连接板8上的紫铜顶块22顶开连杆盖。转动顶出气阀Ⅱ反向通气，顶块连接板8收回，再转动锁紧气阀Ⅰ反向通气，气缸6拉回锁紧机构，压紧卡板14离开连杆，将连杆和连杆盖从工装上取下，工作结束。

2.2 装夹及气动结构

由于拆连杆盖主要受径向力，轴向只要压平连杆，使连杆大孔端面贴平固定式销轴法兰盘22定位面，保证连杆在轴向不倾斜就行，因此锁紧机构采用摆动式结构(见图5)，装夹既简单又可靠。为防止气阀冲击和安全起见，调试时可将进气速度调小并在压紧卡板14接触面上粘上橡胶。

气缸6进气活塞杠17和活动调节连接杆16，推转铰链15和压紧卡板14慢速压紧连杆体端面。当气缸6反向进气时，整个装夹动作快速缩回。

图5 锁紧机构

2.3 连杆定位方式

如图6所示，利用固定式销轴法兰盘上的法兰端面和轴的圆柱面为主要定位面，限制连杆大孔在径向和轴向的两个自由度，用可调菱形销定位连杆小孔，限制径向转动自由度，配合均为间隙配合，经多次反复实验，取间隙为0.05～0.08mm的配合方便零件的装拆并能满足定位要求。

3 加工、装配和调试难点

3.1 工装体的加工工艺难点

由于拆连杆盖的工装定位精度要求较高，而使用时要求的工装体刚性相对不高，因此工装体的加工关键是焊接变形量不能过大。采用气体保护焊焊接方式，焊前要在筋板与连接面上打工艺孔，用螺钉连接固定，校好各面的垂直度后再进行焊接。如果变形较大，必须上工装精磨工装体的基准面A和B两面(见图2)，基准面B的背面滚珠直线导轨安装面必须上数控铣铣平，保证导轨安装面与基准面B的平行度在0.02mm内。

3.2 可调菱形销和固定式销轴法兰盘的加工工艺难点

如图7所示，可调菱形销必须打中心孔经半精加工、热处理调质HRC28～32后上工具磨保证垂直度要求;固定式销轴法兰盘经半精加工、热处理调质HRC28～32后上工具磨保证同轴度和端面跳动量要求，否则在装配时很难达到装配精度要求。

3.3 顶块连接板的调整和连杆盖顶出块修配调试要点

顶块连接板8的调整必须在可调菱形销20、固定式销轴法兰盘21、滚珠直线导轨10安装、调试、检测合格后，才能与滑块连接板5和紫铜顶块22一起配装，安装时要保证顶块22两侧面不能与固定式销轴法兰盘21凹槽侧面接触，并将连杆试装，检查铜顶块22与连杆内孔的接触情况，合理微调顶块连接板8的位置，检查无误后拧紧螺钉打销钉孔配销装配。接下来进行紫铜顶块22顶出面的研刮修配。修配过程中，用连杆和自制直径41中心距20的腰形孔检具配合使用检测行程15mm范围内的接触面，要保证紫铜顶块22升降行程15mm范围内与连杆盖内孔表面接触面积不少与80%，并用杠杆千分表全行程检测紫铜顶块顶面母线直线度，直线度误差小于0.01mm。

3.4 气缸位置装配、调试要点

气缸的安装，要注意气缸活塞杆往复运动一定尽可能与直线导轨平行，否则会产生阻塞现象，影响顶出效果，因此安装气缸4时要调整好垫板，保证整个气动部件上下运动轻松自如。通气调试中，要注意接头的安装避免漏气现象，调整好进气速度，保证在0.6MPa气压的安全范围内，尤其是气缸6的进气速度要控制在操作者转动锁紧气阀后2～3秒安全反应时间内。