汽车发动机缸盖自动装配生产线设计

陆璐

摘 要：近些年来汽车行业迅猛发展，其中发动机是汽车的灵魂所在。今时代，车辆的轻量化环保性发展成为了发动机技术发展的主要趋势，而发动机新型材料的研发更是提升发动机各项性能的重要途径，缸体和缸盖作为发动机最为复杂的机体组，其材料性能的发展很大程度地影响发动机整体性能。根据目前情况，本着提高生产效率、提高质量和互换性、节约成本的思想尝试设计一种自动化生产线，主要要解决生产线工艺的设计、装配生产线的布局、传动系统和动力系统设计等问题。本文就汽车发动机缸盖自动装配生产线设计展开探讨。

关键词：汽车发动机;生产线;装配检验

0 引言

为了适应市场需求，公司发动机厂不断建设新的生产线来满足产能要求。在新生产线的规划过程中合理地进行工艺设计，即机床设备要满足使用且投资合理;刀具要能满足尺寸精度和一致性的要求;工艺流程要便于稳定地生产且维护费用低。为新生产线的规划提供参考。

1 汽车发动机的缸体与缸盖材料其地位要求

随着汽车工业技术的发展，我们对汽车发动机的需求也开始增加。发动机缸体和气缸盖主体组的尺寸和质量很大，并且铸造过程复杂。因此，作为发动机制造业的强大竞争力，汽车行业在市场上不断竞争和改进其铸造工艺。对于发动机缸体和气缸盖材料的选择，最原始的起点是高强度，良好的热疲劳性能，良好的紧凑性和轻质条件。

2 发动机缸盖自动装配生产线总体方案设计

2.1 生产工艺的设计

根据国内外现有成型的装配工艺，整个流程设计如下：（1）进出气门的装配。在完成发动机缸盖加工以后，按顺序先安装进出气门，注意气门必须排列规整，气门对正后，机械手压弹簧，将锁夹置于气门杆凹槽处。反之弹簧压紧锁夹，楔型嵌入斜面并锁住。（2）进出气门的装配检验。检验锁块位置的正确，丢失或锁夹没有嵌入槽内属不合格产品返厂返修，反复检验，合格为止。（3）进出气门的清洗。除去气门的杂质和灰尘对于气密性而言极其重要，经过对比振动清洗和高压空气清洗的优劣，最终确定采用高压空气清洗气门达到标准。（4）进出气门的清洗检验。检验清洗气密性是至关重要的一道工序，合格则进入下一工序，不合格则返回，直到合格为止。（5）螺栓的装配。本工序为自动安装螺栓的工步，通过振动整料器使垫片和螺栓对准发动机缸盖上的螺孔，用机械手放置入垫片，然后拧紧螺栓。（6）螺栓的装配检验。检验螺栓装配效果，分析各种装配错误的情况，并由高度传感器检测。

2.2 加工中心

加工中心的特点是柔性好，产品发生变化时只需要更换夹具、刀具，调整和编制新的加工程序即可满足新产品的生产。加工中心适用于复杂、工序多、精度要求高、需用多种类型普通机床和种类较多且复杂的刀具、工装，经过多次装夹和调整才能完成加工的具有适当批量的零件。其主要加工对象是箱体类零件，如汽车的发动机气缸体、气缸盖等。箱体类零件在加工中心上加工，一次装夹可以完成普通机床60%～95%的工序内容，零件各项精度一致性好，质量稳定，同时可缩短生产周期，降低成本。对于加工工位较多且工作台需多次旋转角度才能完成的零件，一般选用卧式加工中心;当加工的工位较少且跨距不大时，可选立式加工中心。目前，规划的发动机气缸体、气缸盖生产线，由于其加工内容较多，加工中需要多次旋转，各发动机厂优先选择卧式高速加工中心进行组线。

2.3 试漏機工作

在工业生产中，一般都使用“泄漏率”来衡量被检测件的密封程度。如果实际的泄漏率小于被检测件所允许的泄漏率，则被检测件合格。试漏仪器是用压缩空气或真空检测被测部件的泄漏点，即将压缩空气充入被检测的部件或者将被检件抽成真空。在操作结束后，把检验室和充气单元分离开，然后测量检测室中随着测量时间而产生的压力变化。如果被测的物件不密封，被测部件的压力会逐渐降低（在压力降测量时）或逐渐升高（在真空测量时）。流量检测气密试漏机主要用于发动机缸盖气门、油封等零部件的测漏，干燥的空气介质通过测漏仪器，对被测工件内腔自动进行充气、平衡、饱压、测量、排气，显示气体泄漏率大小。该测量方法简单、可靠。泄漏试验所需要的试验参数，主要包括工件的材料和几何形状、工件的状态、试验压力、试验时间（生产节拍）、所允许的泄漏率、被检测的温度及试验空气温度和环境温度。如显示的结果符合工艺要求，工件经自动排气、松夹后，被自动送到下道工序。

3 发动机的缸体缸盖材料发展趋势

发动机缸体的材料一般为铝合金、优质灰铸铁，蠕墨铸铁等。一般所说全铝发动机指的是缸体和缸盖采用的铝合金材料，但缸盖由铝合金制作，缸体由铸铁制作的发动机仍成为是铸铁发动机。全铝发动机一度被大量的车型采用，国外有罗孚K系列发动机，还有宝马M52直列6缸发动机。国内采用铝合金制造的多为小排量发动机，例如国产铃木系列G13、K14等。铝合金其优点在于导热性相对好，有助于提升压缩比，但由于成本相对铸铁较高，刚度较低，以及对车辆功率的要求，铝合金的使用随着与其它材料的对比，比例逐渐地减少，灰铸铁如今更为车辆产业广泛接受。近年来，蠕墨铸铁，作为一种刚度强度，以及抗疲劳性能都优于灰铸铁的材料，开始逐渐成为新的趋势。蠕墨铸铁的高刚度强度，说明汽缸可以在压力更高的环境下工作，更能容易实现尾气排放的要求，其次，发动机更能满足轻量化的需求，更具紧凑性，从而更符合重型柴油机缸体材料的发展趋势。中国第二汽车厂投产蠕墨铸铁排气管的流水线，代表着中国蠕墨铸铁的生产已经达到了极高水平。

4 结语

发动机机械加工生产线在工艺设计时要根据实际情况，结合市场、资金、人员、成本、质量等因素，合理进行机床、刀具和工艺流程的设计，使设计的生产线既适应未来的生产需求和产品需要，又降低加工过程中的使用成本和维护费用，在保证生产效率的前提下，提高产品的竞争力。

参考文献：

[1]纪鑫.大直径薄壁铝合金零件的加工研究[J].科技创新与应用，2018（29）：136-137.

[2]吴宗泽.机械设计师手册[M].北京：机械工业出版社，2018.

[3]何世禹.机械工程材料[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2018.