三槽氣門鎖夾的檢測方法與檢測裝置的設(shè)計

摘 要：通過對三槽氣門鎖夾結(jié)構(gòu)和功能的研究，結(jié)合三槽氣門鎖夾的設(shè)計要求，分析了三槽氣門鎖夾在生產(chǎn)過程中的檢測內(nèi)容，提出了相應(yīng)的檢測方法，并為之設(shè)計了一套專用檢測裝置，提高了檢測作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：三槽氣門鎖夾;結(jié)構(gòu);檢測方法;檢測裝置

1 概述

隨著國家對汽車尾氣排放和燃油經(jīng)濟(jì)性的要求越來越高，高性能小排量的發(fā)動機(jī)應(yīng)用也越來越多。但由于發(fā)動機(jī)升功率不斷的提高，發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷也相應(yīng)的增加，這就要求氣門在高速、高溫等苛刻的工作條件下具有更好的密封性能和耐久性能。

氣門鎖夾是保證氣門運(yùn)動與密封的關(guān)鍵部件之一，其作用是連接氣門與氣門彈簧，保證發(fā)動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣門與氣門彈簧同步隨動，以實(shí)現(xiàn)配氣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動功能，并且使氣門在關(guān)閉時具有良好的密封性能。氣門鎖夾根據(jù)其內(nèi)部凸起環(huán)帶數(shù)量可分為單槽氣門鎖夾和三槽氣門鎖夾。三槽氣門鎖夾由于內(nèi)部環(huán)帶與氣門桿部的鎖夾槽匹配并留有間隙，氣門可以在氣門鎖夾內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)動的摩擦力很小，發(fā)動機(jī)在工作時，氣門旋轉(zhuǎn)能有效地平衡氣門各部分的溫升，改善氣門密封面的工作情況，避免局部高溫引起的熱變形及有害氣體沖刷，減少熱腐蝕和熱疲勞，同時，由于氣門的旋轉(zhuǎn)，在密封面上產(chǎn)生輕微的摩擦，起到自潔的作用，減少氣門的磨損和積碳，避免氣門燒蝕，從而提高發(fā)動機(jī)使用壽命。[1]

三槽氣門雖然自身體積較小，但與氣門頭部凹槽和氣門彈簧座匹配精度要求較高，以減少不必要的噪聲，提高工作的可靠性，增加使用壽命。所以，在生產(chǎn)過程中，對鎖夾的加工精度及產(chǎn)品加工尺寸一致性檢查的工作就顯得尤為重要。

2 檢測方法與檢測裝置設(shè)計

根據(jù)三槽氣門鎖夾的設(shè)計要求和裝配技術(shù)要求，其關(guān)鍵特征或者重要特征包括外錐面跳動及生產(chǎn)一致性、錐面和內(nèi)徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)、裝配位置及可靠性等，因此在生產(chǎn)過程中，應(yīng)該著重檢測這些關(guān)、重特征，以保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。同時，為保證檢測作業(yè)的效率及可靠性，本文設(shè)計了相應(yīng)的專用檢測裝置。

2.1 鎖夾錐面檢測

若氣門鎖夾的外錐面與氣門彈簧上座的內(nèi)錐面形狀誤差較大，以致相互貼合不好，導(dǎo)致實(shí)際接觸面積減小，在高的接觸應(yīng)力下，易于磨損或受到擠壓，從而使氣門鎖夾下沉。[2]因此，在生產(chǎn)的過程中，鎖夾錐面的尺寸及形狀特征是需要檢測和控制的關(guān)鍵特征。

鎖夾外錐面的跳動檢測和外錐面生產(chǎn)一致性檢測的檢測裝置如圖1（1）所示。檢測時，可以將鎖夾置于標(biāo)準(zhǔn)芯棒的鎖夾槽上，轉(zhuǎn)動鎖夾，便可由百分表讀出數(shù)值，該數(shù)值即為檢測的鎖夾外錐面的跳動量。通過移動標(biāo)準(zhǔn)芯棒的位置，可檢測出鎖夾不同位置的外錐面跳動量。若將標(biāo)準(zhǔn)芯棒固定在某一位置，在鎖夾槽上放置不同的鎖夾，百分表上的數(shù)值則反映出該批生產(chǎn)的鎖夾厚度的變化量，即生產(chǎn)一致性。

鎖夾外錐面的角度檢測，則可以采用投影法快速檢測。具體檢測方法如圖1（2）所示，將兩片鎖夾安裝在標(biāo)準(zhǔn)芯棒的鎖夾槽上，并用O形圈箍緊，然后將該機(jī)構(gòu)放置于投影檢測儀中，通過投影檢測儀中的角度檢測直接測量外錐面夾角。同樣的，對于外錐面的直線度檢測也可采用投影輪廓檢測法，如圖1（3）所示。

2.2 鎖夾半徑和內(nèi)徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)檢測

鎖夾內(nèi)徑、凸起環(huán)帶直徑及位置尺寸是決定氣門能否自由旋轉(zhuǎn)的重要尺寸，因此也是在生產(chǎn)加工過程中需要檢測和控制的重要特征。圖2（1）所示為鎖夾半徑測量裝置。檢測前，可將百分表壓到與A平面齊平的位置，此時調(diào)整A平面高度，使得百分表的讀數(shù)為大于鎖夾半徑尺寸的整數(shù)為易，并記錄此時讀數(shù)a。然后以A平面為基準(zhǔn)，將鎖夾的磨削面向下放置于A平面上，將百分表測量頭置于鎖夾凹槽內(nèi)，，將鎖夾緊貼在A平面上來回移動，記錄百分表的最小讀數(shù)b。則測量鎖夾半徑即為a-b，若該測量計算值在規(guī)定要求的范圍內(nèi)，則為合格，否則即為不合格。

檢測鎖夾內(nèi)徑時，由于鎖夾內(nèi)部空間交小，可以借用三坐標(biāo)檢測儀進(jìn)行檢測。在測量前，需要先將鎖夾通過粘連的方式固定在輔助量塊上，以方便三坐標(biāo)測量探頭進(jìn)行檢測，如圖2（2）所示。而對于鎖夾內(nèi)部的三個凸起的環(huán)帶幾何尺寸，包括環(huán)帶半徑R，環(huán)帶高度h，以及環(huán)帶中心距H等尺寸，可以采用投影輪廓法進(jìn)行檢測，如圖2（3）所示。

2.3 裝配位置及可靠性檢測

理論上氣門裝配完后，氣門頂端距離彈簧座的高度與彈簧座至鎖夾的高度為制造過程中的控制尺寸。[3]通常，氣門頂端到彈簧座的高度隨設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)而定，在檢測中用于對氣門彈簧座裝配位置的判斷，而氣門鎖夾到彈簧座的高度則需有嚴(yán)格的要求，為滿足工程要求，鎖夾到彈簧座的高度差需滿足-0.8mm～0.8mm的尺寸范圍。[4]如圖3所示即為鎖夾裝配位置及可靠性檢測裝置。檢測時，將兩片鎖夾裝配在標(biāo)準(zhǔn)芯棒的鎖夾槽上，在鎖夾外錐面上安裝錐度環(huán)規(guī)，并在標(biāo)準(zhǔn)芯棒頭部施加一定的負(fù)載（該負(fù)載由設(shè)計要求而定），此時可以通過目視檢查環(huán)規(guī)上限和下限與鎖夾的位置關(guān)系，鎖夾應(yīng)在上限與下限位置之間則可判定鎖夾裝配位置符合要求。同時，標(biāo)準(zhǔn)芯棒在施加一定負(fù)載的情況下應(yīng)仍能夠自由旋轉(zhuǎn)，鎖夾外錐面與錐度環(huán)規(guī)配合應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖，則說明鎖夾可靠性符合要求。

3 總結(jié)

三槽氣門鎖夾因其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能夠有效提高氣門旋轉(zhuǎn)性能，提高氣門的密封性，延長氣門的使用壽命，因此，三槽氣門鎖夾的應(yīng)用也越來越廣泛。在三槽氣門鎖夾的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)質(zhì)量的把控也需要越來越嚴(yán)格。本文通過對三槽氣門鎖夾結(jié)構(gòu)和功能的研究，分析其幾個關(guān)鍵和重要的尺寸與形狀特征，并提出相應(yīng)的檢測方法，設(shè)計了一套簡潔、快速、有效專用的檢測裝置，在保證檢測的準(zhǔn)確性的同時，提高了檢測作業(yè)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]繆紅燕，等.發(fā)動機(jī)氣門旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的研究[C].2010中國汽車工程學(xué)會年會論文集，2018：81-84.

[2]周龍保，等.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[3]陸丹陽，等.發(fā)動機(jī)三槽氣門鎖夾壓裝技術(shù)分析[J].裝備制造技術(shù)，2018（01）：74-76.

[4]內(nèi)燃機(jī)：氣門鎖夾技術(shù)條件[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

項(xiàng)目來源：2018年重慶工商職業(yè)學(xué)院科學(xué)研究項(xiàng)目，項(xiàng)目編號DYB2018-05

作者簡介：余海洋（1981-），男，湖北隨州人，本科，講師，工程師，汽車檢測與維修。