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活塞连杆组件压装工艺设计 图1显示了该公司大规模生产的汽油车的活力链结构的图。产品试制初期, 经对压装后的活塞连杆组件检测, 发现活塞径向变形很大, 圆度误差最大达到0.20mm, 严重影响活塞连杆的装配质量。 1 技术分析 1.1 铝合金直线运动 如图1示, 活塞的整体结构类似于圆筒体, 材料为铝合金。工作时在燃烧室内作往复直线运动。为了减小活塞质量, 并在其内腔给连杆小头提供一定的运动空间, 活塞被设计成薄壁筒件。 1.2 压装过程中的变形 由图1知, 活塞销与活塞a、b两销孔为过盈配合, 与连杆孔为间隙配合。压装时活塞销先压入a孔, 再穿过连杆孔, 最后压入b孔。在产品试制时, 压装的全过程都是以活塞B面为支承面;当活塞销压入活塞a孔时, 因连杆两侧面与活塞内腔两凸台端面存在较大间隙, 薄壁活塞在压装力F和支承力f的作用下产生径向变形。因此要消除活塞在压装过程中的径向变形, 就是在活塞销压入a孔的过程中, 要将支承面设置在活塞内腔凸台的A端面上。要解决这个问题, 必须设计新的压装模具。 2 压装模设计 2.1 u形承接装置设计 根据前述, 在活塞销压入活塞a、b两孔过程中需要2个支承面;为此在压装模内设计如下2个支承元件: 如图2所示, 设计一个U形支承3, 用作活塞销压人a孔时对活塞A端面的支承元件。又如图3所示, 活塞内腔存在两个凸台, 再去除连杆小头所占空间, U形支承有效工作空间在高度方向仅4 mm。为提高该结构抗弯强度, 综合利用活塞内腔凸台两侧空间, 将其截面也设计成U形结构, 具体形状和尺寸见图2和图3中的K向视图。 U形支承是模具的重要零件, 焊接在支座5的上部。为提高其抗弯强度, 采用40Gr制造, 调质处理硬度为200~220 HB。 设计一个气动支承装置, 其中活动顶杆7用作活塞销压入b孔时对活塞B平面的支承元件。顶杆的下端为斜面, 用于传递柱塞11的运动及其支承力;侧面开一腰形槽, 在导向销钉9的作用下对自身定位。活动顶杆为空腔结构, 内部装有弹簧6和钢球8;受限于活塞B平面结构, 活动顶杆的直径尺寸设计为ue78816mm (图3) 。 2.2 模具型模具 为方便压装过程中的具体操作, 又考虑到活塞连杆属于大批量压装, 生产节拍短, 设计定位块1, 装在模具的最上方。压装前将活塞销插入定位块的定位孔内, 可实现对活塞销的4点定位及导向 (图4) 。 2.3 装钢球完全定位 在气动装置中设置一钢球。压装开始前, 钢球和已插入定位块中的活塞销构成组合定位元件, 对活塞实行完全定位 (图4) 。其中钢球定3点, 活塞销定2点。 钢球8装在活动顶杆7内, 由弹簧6支承 (图2) 。设计活塞销孔倒角锥面为活塞的定位面, 锥面与其中位面的交线为钢球的接触线;钢球直径以此为设计条件用CAD作图求出。 2.4 a、b两腔组合 如图2所示, 气动支承装置由活动顶杆7、堵头14、导向销13、气缸体12和柱塞11等组成。装置的a腔和b腔通过管路与换向阀 (装在气动压床上) 相连接。压装开始时, a腔为出气低压腔, 柱塞左端顶在堵头端面上, 活动顶杆7处在最低位置。当活塞销压进连杆小头孔时, 行程开关驱动换向阀动作, 此时a腔变为高压腔, 柱塞右行, 其右端面顶住孔底, 活动顶杆处在最高支承位置。 3 aa压井中采用克氏原螯虾传动机构,在压力较大的温度下,过粗调整连塔板上设之保压 生产中压装模安装在气动压床上。压装开始前, 模具的气动支承装置处于初始状态, 活动顶杆处于最低位置。 首先将连杆小头装入活塞内腔两凸台平面间, 再将它们同时插入模具的U形悬臂支承中。左手将活塞的b销孔倒角锥面压在定位钢球上;右手将活塞销插进定位块的定位孔中, 并将销下端的倒角锥面压在活塞的a销孔倒角锥面上, 此时活塞在模具中获得了相对于活塞销的定位 (图4) 。 右脚踩下气动开关, 装在气动压床上的压杆缓慢地将活塞销压入活塞的a孔, 活塞立即垂直下行, 其A平面压在U形悬臂支承的D面上 (图4) ;迅即用右手调整连杆小头位置, 使活塞销穿过连杆销孔。此时装在压床上的换向阀换向 (图5) , 活动顶杆在柱塞推动下到达最高位置, 其上端面顶住活塞的B平面。压杆继续下行, 将活塞销压入活塞b孔中;销的轴向位置由行程开关确定。 4 研发组合定位元件 活塞连杆压装模设计, 设计悬壁U形结构和气动顶杆元件, 在活塞压装过程的两个时段依次对其合理部位进行支承, 极大地减小了活塞的径向变形;设计钢球及活塞销为活塞的组合定位元件, 设计活塞销的定位导向元件, 方便了操作, 提高了生产效率。使用结果表明:压装模完全能保证活塞连杆压装质量和生产要求。