發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器裝配工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

□ 王建秋 □ 盧振東 □ 萬文濤 □ 劉相喜

寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司 浙江寧波 315336

1 設(shè)計(jì)背景

發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器作為汽車整車的動(dòng)力輸出,必須保證裝配的準(zhǔn)確性及可靠性。目前,各大汽車制造廠多采用吊裝,由吊具懸空變速器進(jìn)行裝配,如圖1 所示。吊裝操作存在多樣化及不便利性,經(jīng)常出現(xiàn)裝配困難、節(jié)拍緩慢等問題,且裝配質(zhì)量不穩(wěn)定,容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器磕碰、曲軸軸承受力偏磨等質(zhì)量問題,進(jìn)而影響動(dòng)力總成的可靠性。正常與異常裝配如圖2所示。

▲圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器吊裝

裝配工作臺(tái)作為優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器裝配而設(shè)計(jì)的高精度工藝裝備,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配精度高、操作方便、移動(dòng)靈活、容易推廣等諸多優(yōu)點(diǎn)[1]。

筆者設(shè)計(jì)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器裝配工作臺(tái),以下介紹這一裝配工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理、工藝要求、操作方法,分析應(yīng)用效果。

▲圖2 正常與異常裝配

2 裝配工作臺(tái)結(jié)構(gòu)

裝配工作臺(tái)帶有多個(gè)支撐點(diǎn),可準(zhǔn)確支撐、定位發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器,并可通過手動(dòng)或自動(dòng)方式使變速器在一定范圍內(nèi)平穩(wěn)移動(dòng)[2]。

裝配工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖3所示,為移動(dòng)式小車結(jié)構(gòu),主要由移動(dòng)小車、支撐臺(tái)、固定支座、鎖緊夾具、手柄、滑軌組成。其中,移動(dòng)小車用于運(yùn)輸發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器,支撐臺(tái)用于承載固定支座并確保精度,固定支座用于定位及支撐發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器,鎖緊夾具用于緊固固定支座,手柄用于在更換固定支座時(shí)扳動(dòng)鎖緊夾具,滑軌用于移動(dòng)變速器側(cè)支撐臺(tái)。

支撐臺(tái)整體分為兩側(cè),一側(cè)用于支撐發(fā)動(dòng)機(jī),另一側(cè)用于支撐變速器。發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器分別置于支撐臺(tái)兩側(cè)后,可推動(dòng)變速器,通過變速器側(cè)支撐臺(tái)底部的滑軌向Y向移動(dòng),實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的裝配[3]。

▲圖3 裝配工作臺(tái)結(jié)構(gòu)

為便于裝配,裝配工作臺(tái)的Z向固定,X向可微調(diào),左右各留0.5 mm間隙量,Y向可滑動(dòng)。

3 固定支座結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及變速器更好的固定,發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)固定支座采用兩孔兩面或一孔三面,附帶兩側(cè)面支撐,變速器側(cè)固定支座采用兩孔一面或一孔兩面,附帶兩側(cè)面支撐[4]。固定支座結(jié)構(gòu)如圖4所示。

▲圖4 固定支座結(jié)構(gòu)

需要注意的是,發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器設(shè)計(jì)初期,在底部預(yù)留固定支撐面及孔位,以達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器與裝配工作臺(tái)的最佳匹配。

固定支座采用硬度高且耐磨性好的光滑平面作為支撐面,對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器底部采用定位精度較高的機(jī)加工平面作為支撐面。

為便于裝配工作臺(tái)在生產(chǎn)過程中的調(diào)試和維護(hù),固定支座采用可多方向調(diào)節(jié)的支撐結(jié)構(gòu),如圖5所示。為保證裝配工作臺(tái)的裝配精度,在投入使用前,需要工藝部門對(duì)裝配工作臺(tái)進(jìn)行專業(yè)調(diào)試,合格后方可投入使用。

▲圖5 多方向調(diào)節(jié)支撐結(jié)構(gòu)

4 支撐精度設(shè)計(jì)

裝配工作臺(tái)進(jìn)行支撐設(shè)計(jì)時(shí),需要根據(jù)自身結(jié)構(gòu)及匹配的動(dòng)力總成進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某叽珂溣?jì)算,以確定準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方案[5]。

發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、裝配工作臺(tái)支撐精度需滿足尺寸鏈計(jì)算結(jié)果:D=A+B1-(B2+C),且D小于飛輪中心與變速器輸入軸的偏心量。

尺寸鏈計(jì)算示意圖如圖6所示,尺寸鏈計(jì)算參數(shù)見表1。

▲圖6 尺寸鏈計(jì)算示意圖

表1 尺寸鏈計(jì)算參數(shù)

5 操作方法

(1) 使用吊具將發(fā)動(dòng)機(jī)呈水平姿態(tài)吊起,放至裝配工作臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)。

(2) 使用吊具將變速器呈水平姿態(tài)吊起,放至裝配工作臺(tái)變速器側(cè)。

(3) 使用兩根導(dǎo)向銷,裝配在變速器或發(fā)動(dòng)機(jī)孔上,需便于裝配時(shí)觀察和拆卸,如圖7所示。

▲圖7 導(dǎo)向銷裝配

(4) 對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)向銷孔,向發(fā)動(dòng)機(jī)方向輕推變速器,使導(dǎo)向銷進(jìn)入導(dǎo)向銷孔,變速器輸入軸與飛輪中心孔接觸,發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器接合面完全貼合。

(5) 對(duì)于花鍵軸結(jié)構(gòu)的變速箱,在裝配過程中需要同時(shí)順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)曲軸皮帶輪盤,便于花鍵裝配,旋轉(zhuǎn)速度推薦為每圈4 s。

(6) 拆卸下導(dǎo)向銷,按對(duì)角擰緊方式緊固發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器安裝螺栓[6]。

6 應(yīng)用效果

通過大量實(shí)踐驗(yàn)證,裝配工作臺(tái)適用于手動(dòng)變速箱、自動(dòng)變速箱、雙離合變速箱、無級(jí)變速箱等多款變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配。通過更換固定支座,同一裝配工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)多套動(dòng)力總成的裝配,達(dá)到不同動(dòng)力總成共線生產(chǎn)的目的[7],對(duì)工廠產(chǎn)線布置、柔性化生產(chǎn)而言具有較大效益[8]。

通過裝配工作臺(tái)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的高精度裝配,同時(shí)有效控制了合裝過程中變速器的晃動(dòng),防止變速器輸入軸與發(fā)動(dòng)機(jī)后端飛輪等零部件發(fā)生碰撞,合裝質(zhì)量有明顯改善[9-10]。監(jiān)控六個(gè)月的故障數(shù)據(jù)顯示,應(yīng)用裝配工作臺(tái)后,各類因合裝導(dǎo)致的質(zhì)量問題減少了80%以上,如圖8所示。與此同時(shí),員工工藝執(zhí)行率提高了7%以上,裝配效率提高了30%以上。

7 結(jié)束語

筆者設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器裝配工作臺(tái),介紹了裝配工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理、工藝要求、操作方法、應(yīng)用效果。通過裝配工作臺(tái)的應(yīng)用,現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度得到了有效改善,裝配質(zhì)量有明顯提高,裝配效率提高30%以上。

▲圖8 裝配工作臺(tái)應(yīng)用效果

裝配工作臺(tái)占地面積小,整體穩(wěn)定性好,裝配精度高,操作方便,具有較大的應(yīng)用和推廣價(jià)值,有望在汽車制造業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器裝配工藝和方法中占據(jù)主流地位。