CN106425281B - 活塞铜套安装方法和安装设备 - Google Patents

Abstract

本发明的活塞铜套安装方法和安装设备。方法包括S1：清洗干燥；S2：热胀；S3：定位；S4：顶升平移；S5：顶推入孔；S6：卸装；S7：保持S3至S6循环进行。设备包括铜套夹具、铜套定位顶升部件、活塞定位部件、铜套顶推部件和机架，机架包括两块侧板和底板、中板和顶板，活塞定位部件设于顶板和中板之间，铜套定位顶升部件与底板内壁连接、且位于活塞定位部件正下方，铜套夹具位于铜套定位顶升部件顶部，铜套顶推部件分别与两块侧板连接。具有结构独特、安装方便、可有效消除铜套脱落产生的失效风险的优点。

Description

活塞铜套安装方法和安装设备

技术领域

本发明主要涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种活塞铜套安装方法和安装设备。

背景技术

活塞是内燃机重要的零部件，工作过程中承受高温高压及反复交变的机械负荷和热负荷。随着发动机功率的不断提高，对活塞销孔的耐磨性和承载提出了更高的要求，目前国内很多柴油机活塞，都采用过盈配合在活塞销座孔内镶嵌铜套的方式来提高活塞销孔的耐磨性和承载能力，防止销座开裂造成的发动机故障。

活塞销座孔镶铜套的方法，一是采用热装法将活塞加热，待销座孔胀大，从活塞面窗销孔口往销孔内装入铜套；二是冷装法将铜套冷却，待铜套收缩后，从活塞面窗销孔口往销孔内装入铜套；从铜套及销座孔的加工和镶嵌技术看，当前活塞销座孔镶铜套是比较成熟的工艺方法，必要时还可以通过专门的检测设备可以检验铜套与活塞之间镶嵌力大小的工艺符合性。

现有活塞销座孔镶嵌铜套技术不论是热装法还是冷装法装配，很好的提高了销孔的承载能力，但内燃机连续运行过程中存在的铜套沿销孔轴向窜动的风险始终存在，铜套往缸套方向脱落，破坏缸套、缸体造成发动机报废等重大失效模式难以彻底消除。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构独特、安装方便、可有效消除铜套脱落产生的失效风险的活塞铜套安装方法和安装设备。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种活塞铜套安装方法，包括以下安装工具：铜套夹具、铜套定位顶升部件、活塞定位部件和铜套顶推部件，

该安装方法包括以下步骤：

S1：清洗干燥：将活塞本体和铜套进行清洗干燥，以去除销座孔、销座开裆内壁以及铜套外壁的尘渍；

S2：热胀：对活塞本体加热，使活塞本体的两销座孔产生热胀变形；

S3：定位：用活塞定位部件对活塞本体进行定位，用铜套夹具夹装铜套后放至铜套定位顶升部件上，使铜套刚好位于销座开裆的正下方；

S4：顶升平移：启动铜套定位顶升部件，将铜套顶升平移至销座开裆内，使铜套的两端对准两侧的销座孔；

S5：顶推入孔：启动铜套顶推部件，将铜套推入相应侧的销座孔内；

S6：卸装：待活塞本体恢复形变与铜套过盈配合后，将活塞整体卸出；

S7：保持S3至S6循环进行，实现批量铜套的安装。

作为上述技术方案的进一步改进：

在进行步骤S5之前，在铜套的外圆设置卡台，在销座孔靠近销座开裆处设置卡槽，将铜套推入相应侧的销座孔内使卡台与卡槽卡接。

一种用于实现如上述活塞铜套安装方法的安装设备，包括铜套夹具、铜套定位顶升部件、活塞定位部件、铜套顶推部件和机架，所述机架包括两块侧板和连接于两块侧板之间的底板、中板和顶板，所述活塞定位部件设于顶板和中板之间，所述铜套定位顶升部件与底板内壁连接、且位于活塞定位部件正下方，所述铜套夹具连同铜套放置于铜套定位顶升部件顶部，所述铜套顶推部件分设于活塞定位部件两侧、且分别与两块侧板连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述活塞定位部件包括顶压气缸、压盘、止口盘和弹性定位件，所述顶压气缸与顶板固接，所述压盘装设于顶压气缸底部，所述弹性定位件装设于止口盘上，所述活塞本体的止口套于止口盘上、且弹性定位件与销座开裆壁胀紧，所述压盘压紧于活塞本体顶部。

所述弹性定位件包括两根弹性支撑杆、两块胀紧板和固定块，两块固定块固装于止口盘上，两块胀紧板分别通过销轴与固定块铰接、且胀紧板顶端伸入至销座开裆内，所述弹性支撑杆卡于两块胀紧板之间。

所述胀紧板的顶端设有倒圆角，胀紧板上还开设有用于避让铜套的避让开裆。

所述铜套夹具包括支撑轴、环形套和环盖，所述支撑轴与环盖固接，所述环形套套设于支撑轴外部，所述支撑轴外壁沿周向方向开设有多个安装孔，所述环形套上开设有与安装孔相通的通孔，所述安装孔内套装有弹簧，所述弹簧顶部设有顶珠，所述铜套套于环形套外部、且顶珠与铜套内部相抵。

所述铜套定位顶升部件包括顶升气缸、电磁铁、定位杆和感应开关，所述顶升气缸与底板固接，所述定位杆装设于顶升气缸上，所述电磁铁装设于定位杆顶部，所述感应开关装设于定位杆顶部并位于电磁铁上方。

所述铜套顶推部件包括顶推气缸和顶推凸台，所述顶推气缸与侧板连接，所述顶推凸台装设于顶推气缸的端部，所述支撑轴和环盖于端面轴线处设有与顶推凸台配合的定位孔。

所述底板上装设有相互联接的控制面板和控制柜，所述控制柜分别与铜套定位顶升部件、活塞定位部件以及铜套顶推部件联接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的活塞铜套安装方法，采用的是热胀式内装法，可适用于外侧小、内侧大的铜套和活塞本体的销座孔结构，即将铜套从热胀后的活塞本体的销座开裆向两侧的销座孔顶推安装铜套，该方法改变了传统的热胀式外装法，能很好的适应销座孔外侧小内侧大的结构形式，消除了铜套镶嵌可能产生的失效风险。本发明的安装设备，改变了传统的热胀式外装法，能很好的适应销座孔外侧小内侧大的结构形式，消除了铜套镶嵌可能产生的失效风险。本发明的安装设备，其结构简单，该设备使得铜套安装的每一步骤均配备有专用的工具部件，通过各部件的协同配合，使得铜套的安装更为方便精确，大大提高了安装效率和质量，可进一步适用于铜套的批量安装。

附图说明

图1是本发明活塞铜套安装方法中活塞铜套的结构示意图。

图2是本发明活塞铜套安装方法的流程示意图。

图3是本发明安装设备的结构示意图。

图4是本发明安装设备的俯视结构示意图（未视出顶板和活塞本体）。

图5是本发明安装设备中靠近中板端的活塞定位部件的主视结构示意图。

图6是本发明安装设备中靠近中板端的活塞定位部件的侧视结构示意图。

图7是本发明安装设备中靠近顶板端的活塞定位部件的主视结构示意图。

图8是本发明安装设备中铜套夹具的结构示意图。

图9是本发明安装设备中铜套定位顶升部件的结构示意图。

图10是本发明安装设备中铜套顶推部件的结构示意图。

图中各标号表示：

1、活塞本体；11、销座孔；111、卡槽；12、销座开裆；2、铜套；21、卡台；3、铜套夹具；31、支撑轴；311、安装孔；312、弹簧；313、顶珠；32、环形套；321、通孔；33、环盖；34、定位孔；4、铜套定位顶升部件；41、顶升气缸；42、电磁铁；43、定位杆；44、感应开关；5、活塞定位部件；51、顶压气缸；52、压盘；53、止口盘；54、弹性定位件；541、胀紧板；5411、倒圆角；5412、避让开裆；542、弹性支撑杆；543、固定块；6、铜套顶推部件；61、顶推气缸；62、顶推凸台；7、机架；71、侧板；72、底板；73、中板；74、顶板；9、控制面板；10、控制柜。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明活塞铜套安装方法的实施例，包括以下安装工具：铜套夹具3、铜套定位顶升部件4、活塞定位部件5和铜套顶推部件6，

该安装方法包括以下步骤：

S1：清洗干燥：将活塞本体1和铜套2进行清洗干燥，以去除销座孔11、销座开裆12内壁以及铜套2外壁的尘渍；

S2：热胀：对活塞本体1加热，使活塞本体1的两销座孔11产生热胀变形；

S3：定位：用活塞定位部件5对活塞本体1进行定位，用铜套夹具3夹装铜套2后放至铜套定位顶升部件4上，使铜套2刚好位于销座开裆12的正下方；

S4：顶升平移：启动铜套定位顶升部件4，将铜套2顶升平移至销座开裆12内，使铜套2的两端对准两侧的销座孔11；

S5：顶推入孔：启动铜套顶推部件6，将铜套2推入相应侧的销座孔11内；

S6：卸装：待活塞本体1恢复形变与铜套2过盈配合后，将活塞整体卸出；

S7：保持S3至S6循环进行，实现批量铜套2的安装。

该方法采用的是热胀式内装法，可适用于外侧小、内侧大的铜套2和活塞本体1的销座孔11结构，即将铜套2从热胀后的活塞本体1的销座开裆12向两侧的销座孔11顶推安装铜套2，该方法改变了传统的热胀式外装法，能很好的适应销座孔11外侧小内侧大的结构形式，消除了铜套2镶嵌可能产生的失效风险。

本实施例中，在进行步骤S5之前，在铜套2的外圆设置卡台21，在销座孔11靠近销座开裆12处设置卡槽111，将铜套2推入相应侧的销座孔11内使卡台21与卡槽111卡接。这样安装，通过卡台21与卡槽111的配合卡接，使得销座孔11本身能缓解和抵御活塞销沿销座孔11轴线对铜套2的反复冲击，能强制约束铜套2沿销座孔11向远离销座开裆12方向窜动，进一步消除了铜套2镶嵌可能产生的失效风险。

同时，铜套2内圆卡接有用于套装活塞销的卡环，活塞销与卡环配合阻止铜套2向销座开裆12方问窜动，消除了铜套2镶嵌后可能的双向而产生的失效风险。

图3至图10示出了本发明用于实现上述活塞铜套安装方法的安装设备的一种实施例，该设备包括铜套夹具3、铜套定位顶升部件4、活塞定位部件5、铜套顶推部件6和机架7，机架7包括两块侧板71和连接于两块侧板71之间的底板72、中板73和顶板74，活塞定位部件5设于顶板74和中板73之间，铜套定位顶升部件4与底板72内壁连接、且位于活塞定位部件5正下方，铜套夹具3连同铜套2放置于铜套定位顶升部件4顶部，铜套顶推部件6分设于活塞定位部件5两侧、且分别与两块侧板71连接。安装时，先对活塞本体1加热，使活塞本体1的两销座孔11产生热胀变形，然后用铜套夹具3夹装铜套2后放至铜套定位顶升部件4上，用活塞定位部件5对活塞本体1进行定位，再启动活塞定位部件5压紧活塞本体1，再启动铜套定位顶升部件4，将铜套2顶升平移至销座开裆12内，使铜套2的两端对准两侧的销座孔11，最后启动铜套顶推部件6，将铜套2推入相应侧的销座孔11内，其结构简单，该设备使得铜套2安装的每一步骤均配备有专用的工具部件，通过各部件的协同配合，使得铜套2的安装更为方便精确，大大提高了安装效率和质量，可进一步适用于铜套2的批量安装。

本实施例中，活塞定位部件5包括顶压气缸51、压盘52、止口盘53和弹性定位件54，顶压气缸51与顶板74固接，压盘52装设于顶压气缸51底部，弹性定位件54装设于止口盘53上，活塞本体1的止口套于止口盘53上、且弹性定位件54与销座开裆12壁胀紧，压盘52压紧于活塞本体1顶部。该结构中，先将活塞本体1的止口套于止口盘53上，使弹性定位件54与销座开裆12壁胀紧，然后启动顶压气缸51，顶压气缸51驱使压盘52下降压紧活塞本体1顶部，即可完成对活塞本体1的定位，其结构简单、使用方便。

本实施例中，弹性定位件54包括两根弹性支撑杆542、两块胀紧板541和固定块543，两块固定块543固装于止口盘53上，两块胀紧板541分别通过销轴与固定块543铰接、且胀紧板541顶端伸入至销座开裆12内，弹性支撑杆542卡于两块胀紧板541之间。该结构中，弹性支撑杆542相当于支点，安装时，销座开裆12首先驱动两块胀紧板541的顶端受压，由于胀紧板541底端与固定块543铰接，即两块胀紧板541先会驱使弹性支撑杆542收缩产生预压力，而后，弹性支撑杆542恢复形变驱使两块胀紧板541向外胀紧销座开裆12，其结构简单、定位效果好。

本实施例中，胀紧板541的顶端设有倒圆角5411，胀紧板541上还开设有用于避让铜套2的避让开裆5412。该结构中，倒圆角5411使得胀紧板541顶端光滑过渡，不至于刮伤销座开裆12壁，而避让开裆5412的设置使得安装铜套2不会产生干涉，其结构简单可靠。

本实施例中，铜套夹具3包括支撑轴31、环形套32和环盖33，支撑轴31与环盖33固接，环形套32套设于支撑轴31外部，支撑轴31外壁沿周向方向开设有多个安装孔311，环形套32上开设有与安装孔311相通的通孔321，安装孔311内套装有弹簧312，弹簧312顶部设有顶珠313，铜套2套于环形套32外部、且顶珠313与铜套2内部相抵。该结构中，当铜套2套于环形套32外部时，铜套2内腔对顶珠313形成挤压，弹簧312收缩，而弹簧312的反向作用力又会驱使顶珠313向外抵住铜套2，即支撑轴31、环形套32、环盖33、弹簧312和顶珠313整体形成了一种弹性支撑体，能对其形成支撑，另一方面，利于铜套2镶嵌过程中在销座孔11内正确找正。

本实施例中，铜套定位顶升部件4包括顶升气缸41、电磁铁42、定位杆43和感应开关44，顶升气缸41与底板72固接，定位杆43装设于顶升气缸41上，电磁铁42装设于定位杆43顶部，感应开关44装设于定位杆43顶部并位于电磁铁42上方。该结构中，定位杆43顶部设有U形定位槽，U形定位槽上装设感应开关44，而感应开关44的下部装有电磁铁42，当铜套夹具3和铜套2放置在U形定位槽上时，感应开关44下沉，此时，电磁铁42通电产生磁力对保温套35产生吸附而将整个铜套夹具3吸住，同时，启动顶升气缸41便可铜套夹具3和铜套2上升，铜套2的轴线与销座孔11轴线重合，即铜套2的顶升定位完成，其结构简单实用。

本实施例中，铜套顶推部件6包括顶推气缸61和顶推凸台62，顶推气缸61与侧板71连接，顶推凸台62装设于顶推气缸61的端部，支撑轴31和环盖33于端面轴线处设有与顶推凸台62配合的定位孔34。该结构中，当活塞本体1和铜套2定位好后，启动两侧的顶推气缸61，使两侧的顶推凸台62分别卡入支撑轴31和环盖33的定位孔34中，然后使环盖33侧的顶推气缸61保持伸展、同时保持支撑轴31侧的顶推气缸61同步收缩，直至铜套2被推入销座孔11内，待铜套2热胀恢复形变后，使环盖33侧的顶推气缸61收缩、同时保持支撑轴31侧的顶推气缸61同步伸展，使铜套夹具3完好退出，其结构简单、设计巧妙。

本实施例中，底板72上装设有相互联接的控制面板9和控制柜10，控制柜10分别与铜套定位顶升部件4、活塞定位部件5以及铜套顶推部件6联接。该结构中，控制面板9和控制柜10通过PLC信号控制铜套定位顶升部件4、活塞定位部件5以及铜套顶推部件6的运动，实现了铜套2安装的自动化，进一步提高了安装效率。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种活塞铜套安装方法，其特征在于，包括活塞本体（1）和铜套（2），活塞本体（1）的销座上开设有相贯穿的销座孔（11），两销座孔（11）之间开设有销座开裆（12），铜套（2）的外圆设有卡台（21），所述销座孔（11）靠近销座开裆（12）端设有卡槽（111），还包括以下安装工具：铜套夹具（3）、铜套定位顶升部件（4）、活塞定位部件（5）和铜套顶推部件（6），

该安装方法包括以下步骤：

S1：清洗干燥：将活塞本体（1）和铜套（2）进行清洗干燥，以去除销座孔（11）、销座开裆（12）内壁以及铜套（2）外壁的尘渍；

S2：热胀：对活塞本体（1）加热，使活塞本体（1）的两销座孔（11）产生热胀变形；

S3：定位：用活塞定位部件（5）对活塞本体（1）进行定位，用铜套夹具（3）夹装铜套（2）后放至铜套定位顶升部件（4）上，使铜套（2）刚好位于销座开裆（12）的正下方；

S4：顶升平移：启动铜套定位顶升部件（4），将铜套（2）顶升平移至销座开裆（12）内，使铜套（2）的两端对准两侧的销座孔（11）；

S5：顶推入孔：启动铜套顶推部件（6），将铜套（2）推入相应侧的销座孔（11）内，使卡台（21）与卡槽（111）卡接；

S6：卸装：待活塞本体（1）恢复形变与铜套（2）过盈配合后，将活塞整体卸出；

S7：保持S3至S6循环进行，实现批量铜套（2）的安装。

2.一种用于实现如权利要求1所述活塞铜套安装方法的安装设备，其特征在于：包括铜套夹具（3）、铜套定位顶升部件（4）、活塞定位部件（5）、铜套顶推部件（6）和机架（7），所述机架（7）包括两块侧板（71）和连接于两块侧板（71）之间的底板（72）、中板（73）和顶板（74），所述活塞定位部件（5）设于顶板（74）和中板（73）之间，所述铜套定位顶升部件（4）与底板（72）内壁连接、且位于活塞定位部件（5）正下方，所述铜套夹具（3）连同铜套（2）放置于铜套定位顶升部件（4）顶部，所述铜套顶推部件（6）分设于活塞定位部件（5）两侧、且分别与两块侧板（71）连接。

3.根据权利要求2所述的安装设备，其特征在于：所述活塞定位部件（5）包括顶压气缸（51）、压盘（52）、止口盘（53）和弹性定位件（54），所述顶压气缸（51）与顶板（74）固接，所述压盘（52）装设于顶压气缸（51）底部，所述弹性定位件（54）装设于止口盘（53）上，所述活塞本体（1）的止口套于止口盘（53）上、且弹性定位件（54）与销座开裆（12）壁胀紧，所述压盘（52）压紧于活塞本体（1）顶部。

4.根据权利要求3所述的安装设备，其特征在于：所述弹性定位件（54）包括两根弹性支撑杆（542）、两块胀紧板（541）和固定块（543），两块固定块（543）固装于止口盘（53）上，两块胀紧板（541）分别通过销轴与固定块（543）铰接、且胀紧板（541）顶端伸入至销座开裆（12）内，所述弹性支撑杆（542）卡于两块胀紧板（541）之间。

5.根据权利要求4所述的安装设备，其特征在于：所述胀紧板（541）的顶端设有倒圆角（5411），胀紧板（541）上还开设有用于避让铜套（2）的避让开裆（5412）。

6.根据权利要求5所述的安装设备，其特征在于：所述铜套夹具（3）包括支撑轴（31）、环形套（32）和环盖（33），所述支撑轴（31）与环盖（33）固接，所述环形套（32）套设于支撑轴（31）外部，所述支撑轴（31）外壁沿周向方向开设有多个安装孔（311），所述环形套（32）上开设有与安装孔（311）相通的通孔（321），所述安装孔（311）内套装有弹簧（312），所述弹簧（312）顶部设有顶珠（313），所述铜套（2）套于环形套（32）外部、且顶珠（313）与铜套（2）内部相抵。

7.根据权利要求6所述的安装设备，其特征在于：所述铜套定位顶升部件（4）包括顶升气缸（41）、电磁铁（42）、定位杆（43）和感应开关（44），所述顶升气缸（41）与底板（72）固接，所述定位杆（43）装设于顶升气缸（41）上，所述电磁铁（42）装设于定位杆（43）顶部，所述感应开关（44）装设于定位杆（43）顶部并位于电磁铁（42）上方。

8.根据权利要求7所述的安装设备，其特征在于：所述铜套顶推部件（6）包括顶推气缸（61）和顶推凸台（62），所述顶推气缸（61）与侧板（71）连接，所述顶推凸台（62）装设于顶推气缸（61）的端部，所述支撑轴（31）和环盖（33）于端面轴线处设有与顶推凸台（62）配合的定位孔（34）。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的安装设备，其特征在于：所述底板（72）上装设有相互联接的控制面板（9）和控制柜（10），所述控制柜（10）分别与铜套定位顶升部件（4）、活塞定位部件（5）以及铜套顶推部件（6）联接。