一種汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機的設計研制

丁繼軍

摘 要：汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機作為一種新型技術，主要是應用在汽車發動機塑料氣缸蓋罩上嵌入螺母的設備。基于此，本文從一種塑料氣缸蓋罩熱嵌機的研發目的入手，對汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機的設計研制進行了簡單的論述。

關鍵詞：塑料；汽缸蓋罩；熱嵌機；研制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.022

1 課題的目的與意義

目前，汽車發動機氣缸蓋罩材料普遍采用工程塑料制作而成。由于塑料件自身的特性，當利用其自身的孔直接安裝時，其聯接強度及扭矩測試等方面的物理性能很難達到設計要求。而如果利用一種汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機將嵌件熱嵌在塑料氣缸蓋罩上，不僅便于安裝使用，還能使其聯接強度及扭矩測試等方面的物理性能符合相應的設計要求。同時，依托于熱嵌機將帶有內螺紋的銅螺母加熱并鑲嵌到塑料氣缸蓋罩上，既可以增加螺紋連接部分，便于塑料氣缸蓋罩的安裝固定，還能有效提高螺紋聯接強度。另外，利用汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機可以實現自動送料、自動加熱以及自動嵌入以及氣缸蓋罩螺母熱嵌自動化等功能，且其嵌入精度高、嵌入時間短、熱嵌質量穩定，可大大提高汽車塑料氣缸蓋罩的生產效率。總之，使用汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機可以大大減少材料的浪費，提高原材料的利用率，降低工作人員的勞動強度，節約人力資源，為公司創造更大的經濟效益。

2 汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機設計方案路線

本設計可分為四部分（如圖1），分別為主體機架、銅螺母自動送料機構、銅螺母加熱裝置以及取料嵌入裝置。

汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機主要設計方案為：人工將塑料氣缸蓋罩置于工作臺，雙手啟動按鈕，防護安全門降下；由振動盤出料及直線送料器將銅螺母送至加熱部位，高頻加熱設備在5秒內將銅螺母加熱到設定的溫度300℃左右；X-Y軸伺服系統帶動電動缸及取料嵌入裝置到高頻加熱位置取料，再移動至塑料氣缸蓋罩需要嵌入銅螺母的位置；電動缸驅動取料嵌入裝置，將加熱的銅螺母嵌入塑料氣缸蓋罩內完成熱嵌。

3 汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機設計與實施

（1）主體機架。塑料氣缸蓋罩熱嵌機主體機架的上部由HH4040標準鋁型材做框架，四周為封閉的透明有機玻璃；為了便于維護設備內部的元器件，在側面開有可開閉的防護門；在面向操作者一側，設置升降式安全防護門、雙手啟動按鈕及兩個料框；在人員上、下塑料氣缸蓋罩時，安全防護門會升起開啟，其他時間內安全防護門降下關閉；在主體機架右側，是電柜箱及操作面板，頂部裝有三色報警燈；主體機架下部是由60X60X4的空心結構方鋼制作的框架，左右兩側封閉，前后是可開閉的門；相關的氣動元器件放在下機架的內部。（2）銅螺母自動送料機構。利用振動盤出料、直線送料器將熱嵌用的銅螺母送到加熱部位，再利用高精度傳感器來檢測銅螺母是否到位；推料桿在氣缸作用下，將銅螺母推向加熱位置的同時，將振動盤及直線送料器送來的銅螺母隔開，保證每次只能有一個銅螺母被送到加熱部位。

（3）銅螺母加熱裝置。銅螺母自動送料機構將銅螺母送至料座后端孔內，由頂升氣缸帶動頂料桿，將銅螺母頂升定位至環形感應線圈中心，再由高頻加熱設備輸出強交變頻（30～100KHz）電流到感應線圈，通過感應線圈產生強交變磁場。在磁場作用下，銅螺母表面會形成渦旋電流，從而使得銅螺母在5秒內加熱到所需要的嵌入溫度（300℃左右）。（4）取料嵌入裝置。銅螺母在感應線圈中加熱到設定溫度后，由X-Y軸伺服系統帶動電動缸及取料嵌入裝置，進行取料及熱嵌嵌入，其具體步驟有以下兩點：1）取料，由X-Y軸伺服系統帶動電動缸精確定位至銅螺母位置，再由電動缸驅動取料嵌入裝置取料，具體過程為：取料嵌入裝置中的取料頭下表面貼緊銅螺母的上端面及內脹頭，在伸入銅螺母M6的螺紋孔內后，氣動手指使兩只內脹頭分開，脹緊M6內螺紋孔，從而實現取料動作；如果X-Y伺服系統在移動的過程中，銅螺母脫落，則氣動手指帶動內脹頭會繼續張開至極限位置，由氣動手指自帶感應開關來檢測這一位置，輸出信號反饋到設備PLC控制系統；再由PLC控制系統發出指令至X-Y伺服系統，重新返回加熱位置取料。2）熱嵌，X-Y軸伺服系統帶動電動缸及取料嵌入裝置至熱嵌位置，電動缸驅動取料嵌入裝置嵌入銅螺母，具體過程是為：在銅螺母嵌入之前，有高精度溫度傳感器檢測銅螺母溫度是否在設定范圍內，如溫度下降到設定范圍外，不合格的銅螺母將被X-Y伺服系統送到收集盒內，并重新返回取料；電缸驅動取料嵌入裝置使銅螺母與塑料氣缸蓋罩接觸時，氣動手指帶動內脹頭回原位，內脹頭與銅螺母M6螺紋孔分離，電動缸帶動取料嵌入裝置下壓并將銅螺母嵌入塑料氣缸蓋罩內；在嵌入所要求的深度后，取料嵌入裝置由X-Y軸伺服系統驅動至加熱位置取料，進行下一個銅螺母的取料及嵌入；銅螺母的嵌入深度可由電動缸來保證，電動缸精確的速度及壓力控制性能結合銅螺母的溫度反饋參數，使塑料氣缸蓋罩與銅螺母接觸位置邊熔解，銅螺母邊嵌入，由于高溫而產生的溢料會進入銅螺母外表面的專用溢料槽并緊緊包裹住銅螺母，避免了在銅螺母嵌入后的外露端面產生溢料而影響使用的情況；在每個銅螺母熱嵌到位后，取料嵌入裝置上的吹氣管會對熱嵌部位進行吹壓縮空氣冷卻，使銅螺母與塑料氣缸蓋罩快速結合并達到所需的聯接強度及扭矩；而帶彈簧的取料嵌入裝置所具有的浮動功能就可以很好的彌補塑料氣缸蓋罩熱嵌部位的尺寸偏差。

4 結語

本文中所提出的汽車塑料氣缸蓋罩熱嵌機設計方案可進一步提高生產企業的自動化水平，并且這項新技術的出現不僅能有效提高產品的質量，還能大大節約人力資源，降低了生產成本，為企業的發展提供了可靠的技術保障。

參考文獻：

[1]王塑.如何選擇塑料部件組裝工藝[J].橡塑技術與裝備，2015（10）：39-43.