汽油機甩油齒輪組件壓裝模設計

高立義

(廣州科技職業技術學院機械系，廣東 廣州510550)

圖1 是用于KG 系列汽油機內部潤滑的甩油齒輪組件結構圖:甩油齒輪(材質ABS)2 通過軸4 裝在發動機箱蓋上，軸與齒輪動配合，與箱蓋緊配合;軸用擋圈3 卡在軸的擋圈槽內;墊圈1 位于箱蓋與齒輪之間。裝配結束后，需保證組件間軸向總間隙0. 06 ±0.02 mm。

1 問題的提出

試制初期，在氣動壓床上對甩油齒輪組件壓裝;由于沒有專用定位導向措施，壓裝時出現問題:(1)若軸與孔的相對位置稍有偏差或軸稍有歪斜，45 鋼質軸就會對箱蓋孔(材質鋁合金)造成損傷，破壞了軸和孔的配合性質;(2)組件裝配后軸向總間隙0. 06 ±0. 02 mm 難以保證。為解決以上問題，設計了壓裝模具。

2 壓裝模設計

2.1 定位夾緊方案設計

(1)箱蓋定位夾緊方案設計。如圖2 示，選擇箱蓋下平面定3 點，考慮到壓裝時的受力狀況，將3 點分別布置在箱蓋φ5H7 盲孔下端面和另外2 個凸臺處。為使箱蓋孔的徑向定位基準與軸在裝配中的第一定位基準重合，選φ5H7 孔定2 點;因其是盲孔，壓裝時孔口朝上，因此將定位點放在孔口處。

箱蓋的夾緊由專用氣動機構完成，圖2 中僅用符號示出位置。

(2)軸定位方案設計。如圖3 示，選擇軸的擋圈槽以上圓柱面定4 點，擋圈槽的上側面定1 點，則軸獲得完全定位。

2.2 定位及導向元件設計

(1)箱蓋定位元件設計。箱蓋定位元件分兩種，一種是孔用定位元件，一種是平面用定位元件。

設計壓模的壓桿同時為孔用定位元件，其結構見圖4 中件1。壓桿小頭的工作尺寸φ5d6，為方便插入，其前端設計成15°斜角。箱蓋孔為鋁合金，壓桿的材料選用銅，采用嵌入式結構裝于活塞3 中，便于更換。

平面定位元件分為兩種。如圖4 示:一種是自制凹形墊釘8，其上端面制成φ15 mm×2.5 mm 的凹面;另一種是墊釘6，為外購標準件。定位時先將箱蓋φ13 mm×4 mm 凸臺置于凹面內，讓箱蓋快速獲得粗定位;再微調箱蓋，使壓桿插入φ5 mm 孔中定位。

(2)甩油齒輪軸定位元件設計。如圖3 示;設計壓裝模下端長通孔為軸的徑向定位元件，孔的下端面為軸的軸向定位面，軸與定位孔的配合選用D7/n6。軸是以組件方式進入定位，壓裝時以裝在軸上的軸用擋圈上側面來實現軸的軸向定位。

(3)導向元件設計。軸與孔材料的硬度相差很大，為防止壓裝過程中軸歪斜對孔造成損壞，設計軸的徑向定位孔同時為軸在壓裝過程中的導向元件(見圖3)。

2.3 壓裝模設計

壓裝模由氣動壓模頭和定位板兩部分組成。根據大批量生產要求，選用氣動壓床作壓裝設備。

(1)氣動壓模頭設計。設計氣動壓模頭如圖4示:壓模頭由壓桿1、氣缸2、活塞3、連接軸4 和螺釘5組成。其中壓桿在壓裝開始前用于箱蓋定位，在壓裝過程中用作壓桿;氣缸與連接軸采用螺紋聯接，螺釘5用于防松。壓模頭通過連接軸裝在壓床主軸上，通過PLC 電控系統與氣動系統聯合作用控制壓裝過程。

氣缸側面設計進排氣孔A 與B，兩孔通過氣管與車間氣源相連;下端φ5 mm 通孔用于對甩油齒輪軸的定位及壓裝過程導向。

壓桿采用銅質材料;活塞采用灰口鑄鐵;氣缸和連接軸均采用45 鋼，且需進行調質處理。

(2)定位板設計。定位板由墊釘6、墊板7 和凹形墊釘8 組成。其中凹形墊釘自制，材質45 鋼，調質處理;墊釘為外購標準件;墊板是自制基礎支承件，采用灰口鑄鐵(見圖4)。

3 U 形塞尺設計

由圖1 知組件裝配結束后需要保證軸向總間隙Z=0.06 ±0.02 mm。Z值是裝配中多環尺寸鏈中的封閉環。若用提高尺寸鏈中各組成環的制造精度并對壓裝進行行程控制的措施來保證Z值，則零件的制造成本會大幅度上升，不宜采用。

分析圖5 中墊圈、箱蓋和甩油齒輪的相關尺寸，充分利用有限空間，設計U 形塞尺來控制Z值。壓裝時U 形塞尺插在甩油齒輪與箱蓋相鄰兩側面間，其理論厚度H應等于墊圈厚度1 mm 與Z值之和，即H=1.06 ±0.02 mm。塞尺的制造公差取H尺寸公差的1/2;為提高使用壽命，考慮到工作磨損，取塞尺制造的最大極限尺寸等于H的最大極限尺寸1. 06 +0.02 mm。

墊圈外徑為φ10 mm，設計塞尺U 形開口尺寸為10.2 mm;為方便插入，在U 形開口處設計R2圓角。塞尺的結構及尺寸如圖6 示，材料采用65Mn，淬火及發黑處理。

4 模具的使用

4.1 箱蓋定位夾緊

壓裝開始前，將箱蓋φ13 mm ×4 mm 凸臺按圖4所示置于凹形墊釘8 的φ15 mm×2.5 mm 凹面內。按下啟動開關，壓床主軸帶動壓模頭快速下移至預定位置，壓床主軸停，活塞向下運動，推動壓桿慢速下移;微調箱蓋位置，使壓桿緩慢插入φ5H7 孔中深3 mm 位置，箱蓋獲得完全定位，活塞停止運動;氣動夾緊機構將其夾緊，活塞向上慢速運動，壓桿返回初始位置，壓床主軸快速返回初始位置，PLC 電控系統延時。

4.2 組件壓裝

左手將已組裝好的甩油齒輪軸插入壓模頭下端定位孔中并保持定位狀態;PLC 電控系統延時結束，壓床主軸帶動壓模頭快速下移至預定位置，壓床主軸停，活塞慢速向下運動;在壓桿開始將軸緩慢壓入箱蓋φ5H7 孔中時，松開左手，墊圈落在箱蓋φ13 mm 凸臺面上;右手將兩面已涂潤滑油的U 形塞尺緊貼箱蓋凸臺面插進墊圈直至壓裝過程結束(見圖6)，活塞停止運動;右手將U 形塞尺抽出，活塞慢速向上運動，壓桿返回初始位置，壓床主軸快速返回;與此同時夾緊機構松開，取下壓裝組件。系統完全復位。

5 結語

壓裝模具制成后裝于氣動壓床。使用表明:壓裝模具完全能控制甩油齒輪組件裝配的軸向總間隙;保證了鋼質軸與鋁合金孔的壓裝質量;滿足了裝配技術及生產要求。

［1］成大先. 機械設計手冊［M］. 北京:化學工業出版社，2010.

［2］趙福如. 金屬機械加工工藝人員手冊［M］. 上海:上海科學技術出版社，2006.