發動機氣門鎖片柔性裝配工具設計

斯鋮宇 林楊和 馬建強

摘要：基于汽車維修行業發動機氣門鎖片人工裝配現狀，從氣門鎖片結構、作用、弓式氣門彈簧壓縮器的缺點等方面進行分析，提出了發動機氣門鎖片柔性裝配工具的設計方案，繪制了三維圖，將弓式氣門彈簧壓縮器與發動機氣門鎖片柔性裝配工具的應用流程進行了對比分析，為汽修行業發動機氣門鎖片人工裝配提供了一種解決方案。

關鍵詞：氣門;鎖片;裝配

0 ?引言

發動機是汽車最為關鍵的部分，是決定汽車性能的最重要因素，它將燃料燃燒的熱能轉變成機械能，其質量優劣影響著汽車的性能、可靠程度和壽命[1，2]。氣門鎖片是發動機配氣機構的組成部分，它與氣門、氣門彈簧座、氣門彈簧、氣門導管等零件構成氣門組，確保氣門能夠可靠的按照設計軌跡運動，其裝配影響配氣機構的性能，進而影響發動機性能。目前，發動機批量生產制造中，氣門鎖片、氣門彈簧上座已采用自動裝配;但在汽車維修行業，需借助裝配工具——弓式氣門彈簧壓縮器，由人工裝配氣門鎖片。拆裝時需要拆下進氣歧管、排氣歧管、氣缸蓋等，且氣門組結構緊湊，裝配氣門鎖片時，容易發生鎖片脫落、翻轉、安裝不到位等失誤，整個拆裝過程耗時費力。

1 ?氣門鎖片結構及作用

汽車發動機配氣機構氣門鎖片裝配結構見圖1，圖1中顯示了1氣門鎖片、2氣門彈簧上座、3氣門彈簧、4氣門桿的裝配狀態。兩片氣門鎖片對稱分布，抱住氣門桿的鎖片槽部位，氣門鎖片的內表面設有凸起的環帶，環帶與氣門桿的鎖片槽相配合并留有間隙，兩片氣門鎖片對合抱緊后，與氣門彈簧座內孔的錐面配合，通過氣門彈簧將彈簧上座與氣門鎖片夾緊。氣門鎖片的作用是使氣門、氣門彈簧上座、氣門彈簧實現單向連接并鎖止。氣門鎖片故障對發動機影響很大，鎖片卡死會導致氣門關閉不嚴，引起壓縮比不足，從而造成發動機缺缸;嚴重的鎖片脫落，會造成活塞與氣門撞擊，甚至導致發動機報廢。

2 ?弓式氣門彈簧壓縮器簡介

當前我國市場上存在著多種專用氣門拆裝工具，大體上可以分為杠桿式與弓式，較為常見的為弓式[3]。弓式氣門彈簧壓縮器結構如圖2所示，由1螺桿、2套筒、3弓子梁組成，使用該工具必須拆卸進氣歧管、排氣歧管，將4汽缸蓋與發動機缸體分離，維修效率較低，且套筒底部采用環狀封閉結構，不便于氣門鎖片安裝。拆卸桑塔納、捷達等單缸兩氣門的發動機還能操作，對于帕薩特、邁騰等單缸五氣門、四氣門的發動機非常不便，裝配氣門費時費力，質量不能得到有效保證。

3 ?發動機氣門鎖片柔性裝配工具設計

發動機氣門鎖片柔性裝配工具如圖3所示，主要由1套筒、2底座、3球鉸支架組件、4縱架、5立桿、6螺桿組件、7墊塊、8螺栓、9橫架、10引氣接頭等組成，除2底座、9橫架采用鋁合金材料外，其余零組件采用鋼質材料。該裝置可安裝在任意平臺上使用，對于不同類型的發動機，通過各零件組裝調節，改變間距、角度;對于不同大小氣門可以選用相應規格套筒。然后轉動螺桿組件，便可壓縮氣門彈簧，拆裝氣門鎖片、氣門彈簧、氣門油封等。發動機氣門鎖片柔性裝配工具主要零組件設計分析如下：①為滿足在發動機氣缸蓋、缸體不分離的情況下進行拆裝氣門彈簧、氣門鎖片、氣門油封等零件，且保證氣門不掉入氣缸，設計了引氣接頭10，拆卸時引入壓縮空氣，使氣門牢牢壓在氣缸蓋上;②底座2通過螺栓固定在氣缸缸蓋上，該底座有腰型孔和圓孔，腰型孔可實現底座與缸蓋之間的柔性調整，圓形孔用于裝配立桿5;③為實現工具一次安裝，滿足多個氣門裝配，設計了立桿5、縱架4、橫架9?？v架、橫架上面設計有腰型孔，立桿、縱架、橫架三者組合實現垂向、縱向、橫向的柔性調整，滿足多種發動機的裝配需求;④考慮各類發動機氣門與缸蓋平面的不同角度，設計了球鉸支架組件3，該組件安裝有球型鉸鏈，可在一定范圍內實現角度調整，滿足發動機各種角度氣門的裝配需求;⑤螺桿組件6采用三段式組合而成，內部采用螺紋連接，上端頂住球鉸支架組件，下端抵住套筒1，螺紋擰入即可壓縮氣門彈簧;⑥套筒1采用高強度鋼，底部設計為半圓環支撐，增加鏤空面積，增大了氣門裝配操作空間。

4 ?兩種工具應用流程對比

以更換發動機氣門鎖片為例，兩種工具應用流程分別見圖4、圖5?？鄢齼煞N工具應用流程的相同工序，使用弓式氣門彈簧壓縮器拆卸更換一臺16氣門發動機的鎖片，合計用時約164min;使用發動機氣門鎖片柔性裝配工具，拆卸更換一臺16氣門發動機的鎖片，合計用時約98min。

5 ?總結

①發動機氣門鎖片柔性裝配工具，使工作效率提升約40%，為汽修行業發動機氣門鎖片裝配提供了一種高效經濟的解決方案。②發動機氣門鎖片柔性裝配工具適用與多種機型，可調式結構組裝靈活，定位準確，操作方便，解決了人工裝配氣門鎖片時脫落、安裝不到位等問題，保證氣門鎖片的安裝質量。③通過使用發動機氣門鎖片柔性裝配工具可優化拆裝工作流程，遵循了“能不拆則不拆，能少拆則少拆”的原則，省略了汽缸蓋、排氣歧管、進氣歧管等零部件拆裝，有利于保持氣缸蓋、排氣歧管、氣缸體的原廠裝配質量。

參考文獻：

[1]鄭軍.發動機原理與汽車理論[M].天津：天津科學技術出版社，2009.

[2]曹建國，廖林清.汽車概論[M].重慶：重慶大學出版社，2009.

[3]安雁秋，武長河.氣門拆裝工具的改進與設計[J].山東工業技術，2015，03：26.

基金項目：2018年浙江省大學生科技創新項目（項目編號2018R478005）。

作者簡介：斯鋮宇（1998-），男，浙江紹興人，臺州科技職業學院汽車檢測與維修技術專業學生;馬建強（1981-），男，山東青州人，臺州科技職業學院，碩士，高級工程師，主要從事汽車檢測與維修教學及液壓工程技術研究。