1、汽车发动机生产线缸盖典型压装设备 【摘要】介绍了国内发动机生产行业的压装设备应用现状，论述了发动机生产线缸盖压装装备的重要地位，并详细论述了一例典型发动机缸盖压装的控制过程和压装动作。 【关键词】汽车 发动机 缸盖 压装 引言 “十二五”期间，国民经济重点产业的转型升级、战略性新兴产业的培育壮大和能源资源环境的约束，对装备制造产业提出了更高的要求，并提供了巨大的市场空间。未来510年，我国装备制造产业将迎来发展的重要战略机遇期。装备制造是提高中国制造业核心竞争力的关键要素，是其他高端装备制造业快速发展的基石。由于装备制造业的战略地位，以及在推动制造业产业结构调整和升级中的重要作用，“十二五”期
2、间国家持续加大对装备制造研发的财政支持力度。智能化、绿色化、自动化成为未来我国高端装备制造业科技突破的重点方向。但是，装备制造业自主开发能力薄弱等问题依然突出。汽车产业是国民经济重要的支柱产业，产业链长、关联度高、就业面广、消费拉动大，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。进入21世纪以来，我国汽车产业高速发展，形成了多品种、全系列的各类整车和零部件生产及配套体系，产业集中度不断提高，产品技术水平明显提升，已经成为世界汽车生产大国。为配合汽车发动机升级换代，以及多品种柔性化生产，随着汽车发动机生产线的改造，以及新生产线的建设，发动机柔性压装设备需求量迅猛增加。 发动机是汽车领域技术最密集的关键
3、部件，汽车发动机装配线是对发动机顺序装配的流水线工艺过程，每个工位之间都是流水线生产，因此各个环节的控制都必须具备高可靠性和一定的灵敏度，才能保证生产的连续性和稳定性。加之被装配零件的多样性、工艺的繁琐性，汽车发动机装配线就显得更为重要。 一、发动机生产线缸盖压装设备的重要性 近几年，我国机电产品出口逐步增长，已接近全部出口额的30%，机电产品的增长对全国GDP的增长起着相当重要的作用。长期以来，我国机床辅机制造一直处于滞后状态，在汽车制造业尤其明显，高端装配技术及设备几乎被进口产品占据。由于价格昂贵，一般企业使用的是自制简易装备，加工质量无法保障，致使发动机质量性能下降。随着国民经济的高速发
4、展，人民生活水平日益提高，人们环保意识不断增强，促使汽车行业向环保性、安全性、多品种、优质化及个性化方向发展。为了适应汽车行业的发展需要，汽车零部件行业必须全面提升零部件特别是主要零部件（发动机、气缸盖、连杆、曲轴、凸轮轴等）的加工精度和多品种柔性化生产能力。汽车发动机缸盖智能压装装备及系统的成功开发迫在眉睫，我国发动机行业提供了新型压装机控制理念的提出和技术及装备的研发，对提高汽车发动机产品质量提升、降低排放、增加效能具有推动作用。 缸盖是发动机的重要部件，它的装配精度直接影响发动机的工作性能。气门导管与气缸盖压配在一起，对气门运动起导向作用。气门导管作为气门的重要组成部分如出现装配缺陷，将
5、直接影响到整个发动机的工作状态。发动机工作时，缸盖燃烧室压缩后点燃可燃气体，致使气门阀座承受很高的热负荷和机械负荷，因此对阀座的密封性也产生了很高的要求。综上所述，气门导管和阀座的装配是发动机缸盖装配的关键技术。 二、自动压装设备 目前，国内压装机智能化程度较低，主要为纯机械压装，采用液压缸驱动压头，压装精度低，液压缸容易泄漏造成污染，无法进行实时监测，一般只能进行单一型号发动机气门导管与阀座的压装。由于控制系统的局限性，压装产品的废品率较高，工作效率和稳定性较差。 （一）压装设备的控制。 本文介绍的压装设备整套压装动作主要由PLC、伺服驱动器、伺服电动缸、光栅尺和触摸屏等控制和完成。PLC进
6、行逻辑处理后向伺服驱动器发出位置和压力指令，其中位置指令包括导管孔位置、阀座孔位置、导管压入位置和阀座压入位置。伺服驱动器接收PLC发出的位置指令及压力指令后，控制伺服电机完成相应的定位控制和压力控制。随着动作的进行，利用光栅尺检测伺服电机所带执行机构的最终位置，利用压力传感器检测工件实际所受到的压力，并将检测值反馈给伺服驱动器和PLC，进行位置和压力的PID闭环运算，最终完成精确的定位任务和恒定的压力控制。 （二）压装设备的动作。 压装过程中，传统的压装设备位置和压力控制精度较低，造成废品率较高，甚至会对发动机性能产生影响。本文的压装设备在压装过程中控制系统给电缸发出命令，首先将上部导管压装
7、单元向下移动接触到缸盖，抬起下部阀座压装单元将阀座装入上料夹具中，上料夹具自动打开，电缸抬起“C”型夹具并压装阀座；由控制系统判断上述动作完成，控制导管压头解锁，压头下降并压装导管，结束压装；控制系统发出指令，缸盖向前移动一个工位，同时将导管送入上压头，依次重复以上工序完成其它气门阀座和导管压装。 该压装机适用于各类发动机缸盖气门导管与阀座的精密压装工艺。整个压装过程中力、位移均为闭环量化控制，判断过程参数是否符合工艺要求，实时反馈数据、调节精度，同时可呈现/存储相关参数。采用现场总线使整个系统响应速度达到1.5Mbps，伺服驱动控制使系统重复定位精度达到0.02mm。实时监控工艺参数变化，从
8、而判断整个过程中各参数是否满足工艺要求。能够有效降低废品率。 三、结束语 传统压装设备采用纯机械化手段进行生产，废品率较高，造成材料和能源的极大浪费，无法进行多型号发动机缸盖气门导管和阀座的混线生产，降低了生产效率，制约了企业的发展。另外，压装精度也无法实现实时检测和控制，严重影响发动机装配质量。此外，液压装置容易泄露，对环境造成恶劣影响。本文介绍的典型压装设备虽在一定程度上实现了自动控制，但智能化程度还较低。针对目前国内压装设备发展现状，汽车发动机缸盖压装装备与技术的智能化和柔性化是发动机装配线亟待解决的问题。 参考文献： 1 金延安，付卫元.缸体缸盖柔性生产线的规划与实践J.天津汽车，2008（5）. 2 吕希胜，朱军.新型汽车变速箱压装机控制系统的设计J.天津汽车，2008（5）.第 5 页 共 5 页
