发动机(DA465Q)气缸盖进、排气门组自动检验装置的设计

1第1章绪论1.1汽车的概述1.1.1汽车的概念与组成汽车工业，在二次世界大战后，特别是进入80年代以来，无论在生产规模，生产数量，生产车型种类方面都有飞跃的发展。在工业发达国家中，轿车的产量和牌型增加很快。重型载货车、特种车的应用领域日广，发展就业很快。汽车，这个有上万个零件组合的机电产品，凝结了人类智慧的结晶，和谐地将科学技术与艺术相统一，并绽放出绚丽的文化光芒。文化是人类在社会历史实际过程中所创造的精神财富和物质财富，是人类行为的精神内涵。人们在制造和使用汽车的实践过程中，形成的一套行为方式、习俗、法规、价值观念等构成了汽车文化。汽车文化以汽车产品为载体并与之结合，影响着人们的思想观点与行为。汽车，是指自带能源的机动轮式无轨车辆，它是世界上使用最广泛的交通运输工具。它由发动机、底盘、车身、电气设备四大部分组成。其中发动机与底盘是最主要的部分。汽车发动机分柴油机和汽油机。底盘由如下几个部分组成：传动系、行驶系、转向系和制动系[1]。1.1.2汽车的分类汽车从总体上分为汽车与拖拉机两大类。1.汽车的分类如下：（1）按用途分类可分为运输汽车和特种汽车两大类。其中，运输汽车分类如下：1）轿车2）客车3）货车4）牵引汽车特种汽车分类如下：1）娱乐汽车22）竞赛汽车3）特种作业汽车（2）按动力装置型式分类1）内燃机汽车2）电力汽车（3）按对道路条件的适应性分类1）公路汽车2）越野汽车[2]1.2汽车工业的概述1.2.1汽车工业在机械制造业中的地位汽车工业是加工设备工业的最大用户，大量生产汽车的特殊要求，对高度专用的加工设备的设计和发展具有深远的影响。从汽车工业的长远发展情况来看，汽车发动机的自动化装配程度，在一定程度上限制了汽车的自动化生产水平，同时又影响到汽车工业的整体竞争实力与技术水准。因此，提高汽车发动机的自动装配与检验生产线的自动化程度及其相应技术水准，是目前我们势必解决的重要难题[3]。1.2.2汽车工业的发展工业发达国家都十分注意汽车制造工业的发展，为了用先进技术和工艺装备汽车制造业，机械制造装备工业将势必得到优先发展。对比之下，我国目前汽车制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺设备，数控机床与自动化装配设备在汽车制造过程中的实用比重还比较低；自动化程度基本上还基本维持在“一个工人、一把刀、一个机床、一个枪”，导致了劳动生产率降低，产品质量不稳定；机械装备主要是用来代替和放大人的体力，其工作尽管比人熟练和精确，并有一定的自动化程度，但由于其缺乏存储和灵活处理信息的能力，智能化程度差，导致了生产率低、加工精度的进一步提高受到限制。上述情况，只是我国汽车制造产业落后的一个缩影，而汽车发动机制造装备产业的萎靡不振，又严重影响了汽车制造业、乃至整个汽车工业及机械制造业的振兴。故振兴我国汽车及其发动机制造装备产业，以及自动装配与检验产业，提高我国制造业的总体技术水平和市场竞争力，是当前进行各企业改组、改革、改造的当务之急[4]。31.3汽车生产线顾名思义，生产线是指生产或其他行为方式的流水线作业。生产线包括生产、销售、物流、组织管理、服务等多种方式与环节。其中，以汽车、车用发动机、食品、服装、电子等产品的生产线最具规模与发展潜力。近几十年来，国内外汽车工业在应用微电子技术和计算机技术方面发展很快，在汽车产品的开发设计、模拟分析、零部件的加工贮运、装配试验、生产的组织管理以及销售服务等方面都得到了广泛应用，实现了一系列的自动化与系列化。随着市场对汽车品种需要的多样化，欧、美、日各大集团公司都已实现了多品种混线生产，节约了物流资金、提高了产品质量、满足了产品的使用性能与预期效果，满足了用户多种要求之目的[5]。1.4发动机1.4.1发动机的概述发动机就是将燃料的化学能转换成机械能的机器。在现代汽车上主要应用的是内燃机。内燃机是一种动力机械，它是通过是燃料在机器内部燃烧，并将其释放出的热能直接转换为动力的热力发动机。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式内燃机，也包括叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，通常所说的内燃机就是指活塞式内燃机。内燃机具有热效率高、功率范围广、适应性好、结构紧凑、尺寸较小、使用方便、启动迅速等优点，所以被广泛地应用于各种机械[6]。回顾发动机产生和发展的历史，它经历了外燃机和内燃机两个发展阶段。四行程汽油机的一个工作循环包括有四个活塞行程（所谓活塞行程就是指活塞由上止点到下止点之间的距离的过程）：进气行程、压缩行程、膨胀行程（做功行程）和排气行程。1.4.2发动机的分类内燃机的类型很多，通常按不同的特征作如下分类：1.按所用燃料分：汽油机、柴油机、石油液化气机、沼气机等。2.按每循环行程数分：二行程发动机、四行程发动机。3.按气缸数分：单缸发动机、多缸发动机。4.按冷却方式分：水冷却发动机、风冷却发动机。45.按着火方式分：点燃式发动机、压燃式发动机。6.按转速分：高速发动机、低速发动机。7.按气缸排列方式分：立式发动机、卧式发动机、V型发动机、对置式发动机等[7]。1.4.3发动机的构造根据组成发动机各部分零部件的作用不同，发动机主要由如下八大部分（柴油机污点火系）所组成，见图1.1[8]。1.机体2.曲柄连杆机构3.换气系统4.燃油供给系统5.润滑系统6.冷却系统7.点火系统8.启动系统机体是构成发动机的骨架，是发动机个机构和各系统的安装的基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和部件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由汽缸体、汽缸套、汽缸盖和汽缸垫等零件组成。汽缸盖安装在汽缸体的上面，从上部密封汽缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的汽缸盖内部有冷却水套，缸盖下端面得冷却水孔与缸体的冷却水相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。缸盖上还装有进、排气门座，气门导向管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等，汽油机的汽缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的汽缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的汽缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用于以安装凸轮轴。汽缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金汽缸盖被采用得越来越多。汽缸盖是燃烧室的组成部分，燃烧室的形状对发动机的工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其汽缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在汽缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。5图1.1发动机的构造1.5本课题所要解决的问题本设计所要完成的任务是《汽车气缸盖进、排气门组自动检验装置的设计》。1.6本课题的研究意义当前，国内的汽车及车用发动机的生产线水准，几乎还停留在人工化、半人工化、半机械化、半自动化的生产与装配程度。以哈尔滨东安汽车发动机厂为例，其技术水平可堪称国内发动机技术最为先进的企业，其装配与检验技术与哈飞齐名、甚至超出。其最为先进的生产线才刚刚上码不久，并未能实现全部自动装配与检验的程度。就生产线的整体形象而言，只能利用诸如其外形、价格、尺寸、性能、质量和技术内涵来表明产品的特点。不同级别生产线的界限有互相重叠的趋势，级别界限适宜淡化。但按客户的喜爱程度来划分产品的类别则变的较为重要，为了满足每类客户的不同需要，每一基本类型的生产线及其配额数量都会不断的增加。绝大多数厂家都是根据产品性能的竞争力的分析与评估，结合其内部成本及用户的承受能力来制定产品的价格，可根据产品性能（发动机及其零部件的结构、尺寸、数量，设备的水平及选用装置等）的差异对价格进行调整[9]。于此，基于东安465型发动机的自动装配与检验生产线技术，我们对其进行了现场技术数据调研与现场运作与流程的考察，自主设计并研发出一整套或一系列的适应目前我国现行生产条件与技术下的生产线；力求实现经济、社会价值等最优化。因此，不论是在设计理论研究上，还是在研究成果实用化与通用化方面，都具有一定的现实6与战略意义。1.7预计本课题将取得的研究成果本课题将完成:1、设计说明书；2、检查装置设计图纸：（1）检查装置总装图；（2）检查装置部件图；（3）检查装置零件图。7第2章工艺设计2.1生产线的可行性分析2.1.1市场调研我国汽车工业已有50年的历史了，正在快速的发展成为世界的汽车大国。改革开放以来,特别车工业的健康发展和准备进入WTO起了重要的作用。2000年是中国汽车工业发展史上有重要意义的又一年，汽车产量突破了300万辆大关，轿车产量突破100万辆。正因为汽车行业的迅猛发展，而发动机是汽车中的动力元件，也是汽车的核心，汽车的灵魂。目前炙手可热的词汇如“节能”、“环保”、“大马力”等无疑都是对发动机提出的更高的要求。可以这么说，汽车科技的发展创新就是指发动机的发展和创新，提高发动机的生产效率和质量就是提高了汽车的生产效率和质量。目前，我国有很多发动机制造厂家还停留在用手工装配发动机盖和气缸，这样无疑有很多弊端。(1)手工的效率非常低(2)质量不能得到保证(3)发动机的互换性差(4)需要人力资源所以，我们试着去研发一种自动化生产线，这样不仅可以大大提高生产效率，还可以提高质量和互换性，同时也可以雇佣很少的人员来操作。下面是初步构想发动机装配生产线。装配生产线，如图2.1所示：1．如何确定汽车及其发动机的自动装配与检验生产线，是一个非常复杂的问题，它包括下述几个主要方面：(1）产品的质量(2）市场的需求量(3）产品的名称及牌号(4）产品所处的地位及价格(5）需要获得的长期与短期销售供货能力(6）供货灵活性82．由于欧洲汽车的换代周期较长，因此对于欧洲的汽车制造商来说，产品生产线的发展战略更为重要。如下，我们就以欧洲汽车及发动机的生产线为例，进一步阐述汽车生产线的发展与战略问题。图2.1装配生产线3．与日本生产轿车制造商相比，对于类似的发动机而言，欧洲厂家的工程时数要多70%，开发时间要长25%。一般来说，欧洲批量生产汽车及其发动机的换型时间平均为5年左右，从另一方面来说，为了最大限度地减小风险性，欧洲汽车与发动机制造厂家对其生产线的依赖性极大。由于欧洲厂家非常注重新产品的推出，因此在推出每种新产品时，自然要通过采取一系列措施来最大限度地降低每一新产品因失败而带来的风险。(1）进行大量的市场调查及潜在客户的研究，特别是那些即将使用换型的客户。(2）自换型引用过来的部件，以及自其他换型引用过来的资料。(3）对目前市场地位的依赖性。2.1.2装配工艺1．进排气门的装配2．进排气门的装配检验3．进排气门的清洗4．进排气门的清洗检验5．螺栓的装配返修返修返修进排气门的装配进排气门的装配检验进排气门的清洗进排气门的清洗检验螺栓的装配螺栓的装配检验96．螺栓的装配检验(1）进排气门的装配发动机气缸盖生产好后，按顺序先安装进、排气门。通过震动给料器得到的整列好的气门放到正确的位置，机械手按顺序压住弹簧，加上垫片，然后把锁片放到气门杆上有凹槽的位置。机械手松开，弹簧回弹，把垫片紧紧压到止动销上，使止动销底部的楔型刚好嵌入垫片中间的斜面，使其紧紧锁住。(2）进、排气门的装配检验在进、排气门组的装配完成后，需要检验锁片是否到了正确的位置。有时由于机械的失误出现一些装配错误现象，可能出现丢失一个或两个半锁片的情况，或锁片没正好嵌入气门杆的凹处，这些都是不合格的，那么必须返回进行人工处理。所以可以采用数字测长仪来检验气门是否安装合格。(3）进、排气门的清洗由于气门要求很高的气密性，所以必须对其进行清洗。把所有的可能存在的灰尘和杂物都清洗干净。可以用高压空气清洗。(4）进、排气门的清洗检验这道工序很必要，清洗后检测气密性是否达到要求，达到了进行下一道工序，没达到则需要返回重新人工清洗。(5）螺栓的装配使发动机气缸盖盖和发动机气缸体的螺孔对正，放入垫片，拧紧螺杆，完成装配。(6）螺栓的装配检验螺栓装配完毕后，必须检验是否装配正确。有时由于机械的失误出现一些装配错误现象，如没有放垫圈，没有放螺栓，放了两个垫圈等。所以可以采用数字测长