解析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配夾具設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)重要三大組成部分之一。其按照工序集中原則研制，主要加工集中在精密定位、數(shù)控銑榫頭和數(shù)控銑型面工序。解決如何使葉片快速準(zhǔn)確地定位問題，對于提升葉片制造能力，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)，都具有非常重要的意義。圖1為發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室組成部分局部示意圖。本夾具設(shè)計(jì)的目的是為了裝配主燃燒室內(nèi)部的螺母，它位于軸頸頂部下方320mm處，直徑在Ф195圓周上，力矩要求在1500N·cm左右，從圖1中可以看出，裝配是在近似于倒立的喇叭口狀腔體內(nèi)進(jìn)行，上端Ф120止口為扳手進(jìn)、出位置，由于裝配位置在Ф195圓上，通常扳手很難伸到內(nèi)部，也達(dá)不到力矩要求，因此設(shè)計(jì)了本夾具以達(dá)到裝配目的和限力要求。

 圖1  發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室組成部分局部示意圖

根據(jù)工藝要求， 首先在螺母限力前，靜子部分與轉(zhuǎn)子部分要保持相對位置不動(dòng)，靜子部分首先固定于安裝架上，因此首先設(shè)計(jì)了固定盤與轉(zhuǎn)子部分連接，設(shè)計(jì)反扭架，反扭架上加工了20個(gè)圓孔，用來套裝轉(zhuǎn)子部分上的螺母，反扭架通過螺栓與固定盤連接，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)靜子部分，轉(zhuǎn)子部分、固定盤、反扭架固定在一起，通過靜子部分的20個(gè)螺母的反作用力實(shí)現(xiàn)了靜子部分和轉(zhuǎn)子部分的相對靜止。

圖2為夾具固定部分（不包括發(fā)動(dòng)機(jī)零件）。其次，設(shè)計(jì)螺母限力扳手，扳手要有足夠的長度和強(qiáng)度，要在施加大扭矩的時(shí)候不會變形甚至斷裂，扳手主體部分采用Ф30X6X301的冷拔鋼管，一端焊接扳手頭，扳手頭加工有與擰緊螺母配合的12角孔，鋼管另一端焊有一個(gè)轉(zhuǎn)接塊，用于與折疊扳手塊連接，轉(zhuǎn)接塊上加工了與折疊扳手塊配合的導(dǎo)軌槽，折疊扳手塊伸直時(shí)將扳手組件伸進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，套進(jìn)限力螺母，折疊扳手塊合上，插上限位插銷，則扳手組件處于擰緊狀態(tài)。

 圖2  固定部分

1-固定盤   2-銜接盤   3-反扭架

圖3為限力扳手示意圖。第三，在施加力矩時(shí)，為避免力矩?fù)p失，必須保證力矩旋轉(zhuǎn)中心與12角螺母中心基本重合，因此夾具還設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)接盤，轉(zhuǎn)接盤上加工有24處于擰緊螺母對應(yīng)的圓孔，圓孔與折疊扳手塊上的圓凸臺配合，這樣就保證了力矩旋轉(zhuǎn)中心與螺母旋轉(zhuǎn)中心重合，避免力矩?fù)p失而達(dá)不到限力要求。

圖3  限力扳手組件

4-限力扳手   5-限位插銷   6-扳手塊

設(shè)計(jì)的夾具，經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，每個(gè)螺母都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的條件，夾具結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，而且第一次實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部安裝螺母，根據(jù)操作者反應(yīng)，夾具最大優(yōu)點(diǎn)是使用方便快捷，限力效果好，節(jié)省時(shí)間，生產(chǎn)效率高。圖4為夾具使用裝配示意圖。

圖4  夾具使用裝配示意圖

下面介紹一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配夾具的應(yīng)用

1、夾具板的設(shè)計(jì)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配夾具是用來使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器在生產(chǎn)線中可以靈活安裝生產(chǎn)，在維修時(shí)可以配合維修的要求，自由轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)的一種設(shè)備。所以設(shè)計(jì)裝配夾具，不僅要考慮檢修、拆裝以及運(yùn)輸?shù)姆奖阈?，同時(shí)還要考慮對不規(guī)則物體定位的方法，而且它在工作時(shí)，還要求翻轉(zhuǎn)一定角度后，能夠定位?？紤]到這些要求，在整體設(shè)計(jì)上把它定為一個(gè)可自由活動(dòng)的臺架，高度要適應(yīng)人們檢修的方便，為1m左右。原來的夾具板如圖5。因?yàn)檫@種夾具夾板的設(shè)計(jì)受到螺栓孔位置的限制，不能完全滿足各種型號發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝要求，所以要求改變夾板的結(jié)構(gòu)。在夾板上開4個(gè)槽，使螺栓孔的位置可以在槽間自由移動(dòng)，適應(yīng)不同型號發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸要求，同時(shí)還可以減少夾板的厚度。改進(jìn)后的夾板形狀如圖6所示，可自由調(diào)動(dòng)，且工作時(shí)能固定。力臂與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接處有凸臺，可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)連接處有突出部分的安裝。夾具板用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)套筒和外套筒相配合，使夾具板可以自由的轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖6  夾具示意圖

1-夾具板    2-力臂

2、夾具的設(shè)計(jì)與分析

圖7  夾具方案示意圖

1-搖柄   2-蝸桿減速器   3-上支架   4-外套筒   5-止動(dòng)銷  6-轉(zhuǎn)動(dòng)套筒   7-夾具板   8-力臂   9-下支架   10-千斤頂  11-萬向輪   12-托盤   13-底架

此方案采用蝸桿減速器，這不僅方便工作人員操作，更重要的是它的轉(zhuǎn)動(dòng)是不可逆的，即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣減速器既可起到省力的作用，又起鎖緊裝置的作用。為降低成本，減輕重量，支架及底架都采用常見的鋼板軋壓而成。然后進(jìn)行焊接。為了能調(diào)整臺架的高度，在下支架中設(shè)計(jì)一液壓千斤頂，由它可以少量地調(diào)整臺架的高度，以適應(yīng)不同的工作要求。為了能使臺架運(yùn)動(dòng)、方便操作，在減速器下方設(shè)計(jì)一推車手柄，操作人員可利用此手柄推著整個(gè)臺架移動(dòng)到所需地點(diǎn)。在推車手柄同一高度設(shè)計(jì)有工具臺，可臨時(shí)放置拆裝發(fā)動(dòng)機(jī)的工具和從發(fā)動(dòng)機(jī)上拆下來的零件。這個(gè)工具臺高度適宜，更富有人性化。

在裝夾發(fā)動(dòng)機(jī)的下方設(shè)計(jì)有一托盤，它能防止發(fā)動(dòng)機(jī)上的機(jī)油亂流和發(fā)動(dòng)機(jī)零件的丟失。整個(gè)臺架設(shè)計(jì)有4個(gè)推車輪，在靠近減速器一端的是兩個(gè)萬向輪，它能起到轉(zhuǎn)向的功能，在萬向輪上有鎖緊裝置，利用此裝置可以使臺架固定在任何地方不動(dòng)。整個(gè)裝置在設(shè)計(jì)過程中充分考慮到既經(jīng)濟(jì)、又適用的原則，最大限度體現(xiàn)人性化功能。