CN112222797A - 一种装配活塞销孔衬套装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配活塞销孔衬套装置及方法，涉及机械制造领域，用于对发动机活塞上的销孔装配衬套，包括安装座、固定装置、衬套夹持装置和角度定位装置，安装座包括底座和分别固定于底座两端的支撑体a、支撑体b，固定装置包括夹紧气缸和顶盘；活塞置于支撑体a与支撑体b之间，活塞的两个端面分别与支撑体a、支撑体b相贴；衬套夹持装置包括夹具和移动装置，移动装置固定于支撑体a上，夹具与移动装置连接；角度定位装置包括角度定位杆、限位调整套和限位销；本发明能够在装配过盈量≥0.1以上的衬套时，装配效率更高，装配质量更好，同等条件下不良品率更低，整体结构简单，安全可靠。

Description

一种装配活塞销孔衬套装置及方法

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体涉及一种装配活塞销孔衬套装置和装配衬套的方法。

背景技术

行业内为提高活塞销孔承载能力和防止销孔开裂，通常在活塞销孔内镶嵌铜衬套。目前内燃机活塞销孔衬套装配通常采用冷装或冷热装两者结合的方案。对于纯手工装配，存在装配位置误差大，装配效率低下的问题；而对于行业内采用自动装配夹具的方式，在装配过程中，也需人工把冷冻后的衬套安装在装配夹具上才能进行装配，在人工接触冷冻后的衬套进行安装的过程中，衬套会吸热膨胀，导致装配间隙迅速减小，这种方式对于设计过盈量比较大的衬套存在装配卡滞报废的问题，装配间隙过小而装配工装强行压入会导致衬套和销孔的配合面划伤，引起发动机运行时衬套失效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一款能够在装配过盈量≥0.1以上的衬套时，装配效率更高，装配质量更好，同等条件下不良品率更低的活塞销孔衬套装置和装配衬套的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种装配活塞销孔衬套装置，用于对发动机活塞上的销孔装配衬套，所述活塞一端设有沉头内腔，所述沉头内腔沿活塞的轴向方向对称，所述销孔沿垂直于活塞轴向的方向贯穿沉头内腔，包括安装座、固定装置、衬套夹持装置和角度定位装置；其中：

所述安装座包括底座和分别固定于底座两端的支撑体a、支撑体b，所述固定装置包括夹紧气缸和顶盘，所述夹紧气缸固定于支撑体b的一端，所述顶盘位于支撑体b的另一端并与夹紧气缸的输出轴连接；所述活塞置于支撑体a与支撑体b之间，所述活塞的两个端面分别与支撑体a、支撑体b相贴；所述衬套夹持装置包括夹具和移动装置，所述移动装置固定于支撑体a上，所述夹具与移动装置连接；所述角度定位装置包括角度定位杆、限位调整套和限位销，所述限位调整套的一端穿过支撑体a并与支撑体固定连接；所述限位调整套的另一端设有限位孔；所述角度定位杆一端穿过限位调整套并置于沉头内腔内与沉头内腔内壁相贴，所述角度限位杆一端的型状与沉头内腔型状相匹配；所述角度定位杆的另一端设有条孔，所述限位销穿过限位孔与条孔连接。

优选的，所述移动装置包括线轨支架、直线导轨、滑块和周向限位叉，所述线轨支架为“L”型，所述线轨支架的一块直角板与支撑体a固定连接；所述直线导轨与线轨支架的另一块直角板固定连接，所述滑块置于直线导轨内并与直线导轨可动连接；所述周向限位叉的一端与滑块固定连接；所述夹具一端置于周向限位叉的叉口内并与周向限位叉可拆卸连接。

优选的，所述周向限位叉的安装方向与直线导轨的安装方向垂直；所述夹具的轴线方向与周向限位叉和直线导轨形成的平面垂直。

优选的，还包括止口座，所述止口座外侧面的直径与沉头内腔的腔口直径相匹配；所述止口座的一个端面上设有螺纹杆，所述螺纹杆的轴线方向设有通孔和外螺纹，所述止口座通过螺纹杆与支撑体a固定连接；所述止口座的一个端面与限位调整套的一端相贴；所述角度限位杆穿过通孔。

优选的，所述角度定位杆、限位调整套、活塞、夹紧气缸的输出轴、止口座在轴线方向均共线；所述夹具的轴线方向与活塞的轴线方向垂直。

优选的，所述夹具包括夹持体、连杆、动力螺栓、两块支撑架和两块爪片，所述夹片是包括主动边、连接边和从动边的“Z”型结构，所述连接边的一端与支撑架可动连接，所述主动边与连杆的一端可动连接；所述连杆置于夹持体内，所述动力螺栓上沿轴线设有阶梯通孔，所述连杆与动力螺栓之间设有连接销钉，所述连接销钉一端穿过阶梯通孔的小径孔与阶梯通孔的阶梯相贴合，所述连接销定的另一端与连杆的另一端固定连接；所述动力螺栓一端置于夹持体内部，并与夹持体可动连接；所述支撑架与夹持体固定连接。

一种装配活塞销孔衬套装置装配衬套的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：运用夹具夹持衬套；

S11：旋转并后退动力螺栓，带动连杆后退，使夹片的主动边跟着连杆运动，从而使夹片的从动边向内收缩；

S12：旋转并前进动力螺栓，带动连杆前进，使夹片的主动边跟着连杆运动，从而使夹片的从动边穿过衬套内孔卡紧衬套，完成夹具夹持衬套；

S2：将衬套与夹具一起放入液氮内冷冻足够时间；

S3：装夹活塞；

S31：活塞安装于止口座的外侧面上，推动角度定位杆移动，使角度定位杆的一端与活塞的沉头内腔相匹配；

S32：启动夹紧气缸，使顶盘顶紧活塞的另一端，从而夹紧活塞；

S4：衬套装配；

S41：将衬套和夹具一并从液氮中取出，迅速将夹具与周向限位叉的叉口连接；利用衬套端面上的倒角，使衬套装入到活塞销孔并与角度定位杆相贴；从而实现衬套的轴向定位；

S42：根据夹具的实际位置，轴向限位叉通过滑块在导轨上自动跟随夹具的位置移动，保证装入动作顺利进行的同时，可以控制夹具的旋转角度，从而达到角度的精确安装；

S5：待衬套吸热膨胀，夹具退出衬套内孔，衬套外壁紧贴于活塞销孔内壁。

本发明具有以下优点：

1、 本发明中的装配工艺方法，使衬套与夹具装配在一起冷冻，在装配前不与其它物体接触吸热，滞空时间短，衬套吸热量少更不易膨胀，更有利于装配；

2、 本发明中的装配装置，装夹操作简单灵活，尤其是夹具夹紧、松开动作迅速，可以快速装卸衬套，因此装配时间极短，效率高，液氮损耗低；在装配异常，而衬套还未膨胀涨紧销孔时，有足够的时间再次取出衬套，从而避免活塞和衬套报废；

3、 本发明中的装配装置其衬套装配位置精度高，对活塞的沉头内腔形状复杂的活塞更能满足装配要求；

4、 本发明中的装配工艺方法，在装配过盈量≥0.1以上的衬套时，因装配速度更快，衬套吸热膨胀量小，实际装配间隙更大，可以有效避免衬套卡滞报废的问题；在同等过盈量的条件下，在避免装配导致的衬套和销孔的配合面划伤方面更具优势；因此，在同等条件下，本发明中的装配工艺方法，衬套装配不良品率更低，因此更具优势；

5、 本发明中的装配工艺方法，可以实现活塞在常温下装配衬套。

附图说明

图1为一种装配活塞销孔衬套装置的结构示意图；

图2为本发明中夹具结构示意图；

图3为本发明中活塞结构示意图；

图4为本发明爆炸图；

图中：1-角度定位杆；2-限位调整套；3-限位销；4-支撑体a；5-止口座；6-线轨支架；7-衬套；8-直线导轨；9-滑块；10-周向限位块；11-夹具；1101-爪片；1102-支撑架；1103-夹持体；1104-连杆；1105-连接销钉；1106-动力螺栓；1107-悬挂螺钉；12-活塞；13-底座；14-顶盘；15-支撑体b；16-夹紧气缸。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1-图4所示，一种装配活塞销孔衬套装置，用于对发动机活塞12上的销孔装配衬套7，所述活塞12一端设有沉头空腔，所述沉头空腔沿活塞12的轴向方向对称，所述销孔沿垂直于活塞12轴向的方向贯穿沉头空腔，包括安装座、固定装置、衬套7夹持装置和角度定位装置；其中：

所述安装座包括底座13和分别固定于底座13两端的支撑体a4、支撑体b15，所述固定装置包括夹紧气缸16和顶盘14，所述夹紧气缸16固定于支撑体b15的一端，所述顶盘14位于支撑体b15的另一端并与夹紧气缸16的输出轴连接；所述活塞12置于支撑体a4与支撑体b15之间，所述活塞12的两个端面分别与支撑体a4、支撑体b15相贴；所述衬套7夹持装置包括夹具11和移动装置，所述移动装置固定于支撑体a4上，所述夹具11与移动装置连接；所述角度定位装置包括角度定位杆1、限位调整套2和限位销3，所述限位调整套2的一端穿过支撑体a4并与支撑体固定连接；所述限位调整套2的另一端设有限位孔；所述角度定位杆1一端穿过限位调整套2并置于沉头空腔内与沉头空腔内壁相贴，所述角度限位杆一端的型状与沉头空腔型状相匹配；所述角度定位杆1的另一端设有条孔，所述限位销3穿过限位孔与条孔连接。

优选的，所述移动装置包括线轨支架6、直线导轨8、滑块9和周向限位叉10，所述线轨支架6为“L”型，所述线轨支架6的一块直角板与支撑体a4固定连接；所述直线导轨8与线轨支架6的另一块直角板固定连接，所述滑块9置于直线导轨8内并与直线导轨8可动连接；所述周向限位叉10的一端与滑块9固定连接；所述夹具11一端置于周向限位叉10的叉口内并与周向限位叉10可拆卸连接。

优选的，所述周向限位叉10的安装方向与直线导轨8的安装方向垂直；所述夹具11的轴线方向与周向限位叉10和直线导轨8形成的平面垂直。

优选的，还包括止口座5，所述止口座5外侧面的直径与沉头空腔的腔口直径相匹配；所述止口座5的一个端面上设有螺纹杆，所述螺纹杆的轴线方向设有通孔和外螺纹，所述止口座5通过螺纹杆与支撑体a4固定连接；所述止口座5的一个端面与限位调整套2的一端相贴；所述角度限位杆穿过通孔。

优选的，所述角度定位杆1、限位调整套2、活塞12、夹紧气缸16的输出轴、止口座5在轴线方向均共线；所述夹具11的轴线方向与活塞12的轴线方向垂直。

优选的，所述夹具11包括夹持体1103、连杆1104、动力螺栓1106、两块支撑架1102和两块爪片1101，所述夹片是包括主动边、连接边和从动边的“Z”型结构，所述连接边的一端与支撑架1102可动连接，所述主动边与连杆1104的一端可动连接；所述连杆1104置于夹持体1103内，所述动力螺栓1106上沿轴线设有阶梯通孔，所述连杆1104与动力螺栓1106之间设有连接销钉1105，所述连接销钉1105一端穿过阶梯通孔的小径孔与阶梯通孔的阶梯相贴合，所述连接销定的另一端与连杆1104的另一端固定连接；所述动力螺栓1106一端置于夹持体1103内部，并与夹持体1103可动连接；所述支撑架1102与夹持体1103固定连接。

优选的，所述夹持体1103为包括头部与尾部的“T”型柱体，所述头部沿轴线设有沉头孔，所述尾部沿轴线设有通孔，所述支撑架1102置于沉头孔内；所述尾部最末端设有内螺纹，所述动力螺栓1106上设有外螺纹，所述动力螺栓1106与夹持通过螺纹匹配可动连接。

优选的，所述头部的外径尺寸与衬套7的略小于衬套7内径尺寸。

优选的，所述头部与尾部连接面上设有定位凸台，所述定位凸台位于头部外侧；所述定位凸台的高度与衬套7的厚度相匹配。

优选的，所述爪片1101的主动边上设于条通孔，所述连杆1104另一端上设有通孔，所述通孔的轴线方向与连杆1104的轴线方向垂直，所述主动边通过穿过通孔和条通孔的销轴与连杆1104连接。

优选的，所述爪片1101的连接边与支撑架1102的连接处位于主动边向连接边转折处；所述支撑架1102与夹持体1103通过螺钉固定连接。

优选的，所述爪片1101张开时，所述从动边能够和衬套7的一个端面相贴合，从而从动边配合定位凸台锁紧衬套7。

优选的，为了更便于爪片1101锁紧衬套7，所述从动边与衬套7贴合面具有一定倾斜度。

优选的，还包括悬挂螺栓1107，所述悬挂螺栓1107的一端置于阶梯通孔的大径孔内，并通过螺纹固定连接；所述悬挂螺栓1107的另一端与周向限位叉10连接。

优选的，所述连杆1104、夹持体1103、动力螺栓1106的中心轴线均处于同一直线上。

优选的，所述两块爪片1101空间位置上关于夹持体1103的中心轴线对称。

优选的，所述支撑体b15的一端与底座13固定连接；所述支撑体b15的另一端设有通孔，所述夹紧气缸16通过螺栓固定在支撑体b15一端，所述夹紧气缸16的输出轴穿过通孔与顶盘14同轴心连接。

优选的，所述支撑体a4一端与底座13固定连接；所述支撑体的另一端与移动装置固定连接。

一种装配活塞销孔衬套装置装配衬套7的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：运用夹具11夹持衬套7；

S11：旋转并后退动力螺栓1106，带动连杆1104后退，使夹片的主动边跟着连杆1104运动，从而使夹片的从动边向内收缩；

S12：旋转并前进动力螺栓1106，带动连杆1104前进，使夹片的主动边跟着连杆1104运动，从而使夹片的从动边穿过衬套7内孔卡紧衬套7，完成夹具11夹持衬套7；

S2：将衬套7与夹具11一起放入液氮内冷冻足够时间；

S3：装夹活塞12；

S31：活塞12安装于止口座5的外侧面上，推动角度定位杆1移动，使角度定位杆1的一端与活塞12的沉头内腔相匹配；

S32：启动夹紧气缸16，使顶盘14顶紧活塞12的另一端，从而夹紧活塞12；

S4：衬套7装配；

S41：将衬套7和夹具11一并从液氮中取出，迅速将夹具11与周向限位叉10的叉口连接；利用衬套7端面上的倒角，使衬套7装入到活塞12销孔并与角度定位杆1相贴；从而实现衬套7的轴向定位；

S42：根据夹具11的实际位置，轴向限位叉通过滑块9在导轨上自动跟随夹具11的位置移动，保证装入动作顺利进行的同时，可以控制夹具11的旋转角度，从而达到角度的精确安装；

S5：待衬套7吸热膨胀，夹具11退出衬套7内孔，衬套7外壁紧贴于活塞12销孔内壁。

Claims (10)

1.一种装配活塞销孔衬套装置，用于对发动机活塞（12）上的销孔装配衬套（7），所述活塞（12）一端设有沉头内腔，所述沉头内腔沿活塞（12）的轴向方向对称，所述销孔沿垂直于活塞（12）轴向的方向贯穿沉头内腔，其特征在于：包括安装座、固定装置、衬套（7）夹持装置和角度定位装置；其中：

所述安装座包括底座（13）和分别固定于底座（13）两端的支撑体a（4）、支撑体b（15），所述固定装置包括夹紧气缸（16）和顶盘（14），所述夹紧气缸（16）固定于支撑体b（15）的一端，所述顶盘（14）位于支撑体b（15）的另一端并与夹紧气缸（16）的输出轴连接；所述活塞（12）置于支撑体a（4）与支撑体b（15）之间，所述活塞（12）的两个端面分别与支撑体a（4）、支撑体b（15）相贴；所述衬套（7）夹持装置包括夹具（11）和移动装置，所述移动装置固定于支撑体a（4）上，所述夹具（11）与移动装置连接；所述角度定位装置包括角度定位杆（1）、限位调整套（2）和限位销（3），所述限位调整套（2）的一端穿过支撑体a（4）并与支撑体固定连接；所述限位调整套（2）的另一端设有限位孔；所述角度定位杆（1）一端穿过限位调整套（2）并置于沉头内腔内与沉头内腔内壁相贴，所述角度限位杆一端的型状与沉头内腔型状相匹配；所述角度定位杆（1）的另一端设有条孔，所述限位销（3）穿过限位孔与条孔连接。

2.根据权利要求1所述的一种装配活塞销孔衬套装置，其特征在于：所述移动装置包括线轨支架（6）、直线导轨（8）、滑块（9）和周向限位叉（10），所述线轨支架（6）为“L”型，所述线轨支架（6）的一块直角板与支撑体a（4）固定连接；所述直线导轨（8）与线轨支架（6）的另一块直角板固定连接，所述滑块（9）置于直线导轨（8）内并与直线导轨（8）可动连接；所述周向限位叉（10）的一端与滑块（9）固定连接；所述夹具（11）一端置于周向限位叉（10）的叉口内并与周向限位叉（10）可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的一种装配活塞销孔衬套装置，其特征在于：所述周向限位叉（10）的安装方向与直线导轨（8）的安装方向垂直；所述夹具（11）的轴线方向与周向限位叉（10）和直线导轨（8）形成的平面垂直。

4.根据权利要求1所述的一种装配活塞销孔衬套装置，其特征在于：还包括止口座（5），所述止口座（5）外侧面的直径与沉头内腔的腔口直径相匹配；所述止口座（5）的一个端面上设有螺纹杆，所述螺纹杆的轴线方向设有通孔和外螺纹，所述止口座（5）通过螺纹杆与支撑体a（4）固定连接；所述止口座（5）的一个端面与限位调整套（2）的一端相贴；所述角度限位杆穿过通孔。

5.根据权利要求1所述的一种装配活塞销孔衬套装置，其特征在于：所述角度定位杆（1）、限位调整套（2）、活塞（12）、夹紧气缸（16）的输出轴、止口座（5）在轴线方向均共线；所述夹具（11）的轴线方向与活塞（12）的轴线方向垂直。

6.根据权利要求2所述的一种装配活塞销孔衬套装置，其特征在于：所述夹具（11）包括夹持体（1103）、连杆（1104）、动力螺栓（1106）、两块支撑架（1102）和两块爪片（1101），所述夹片是包括主动边、连接边和从动边的“Z”型结构，所述连接边的一端与支撑架（1102）可动连接，所述主动边与连杆（1104）的一端可动连接；所述连杆（1104）置于夹持体（1103）内，所述动力螺栓（1106）上沿轴线设有阶梯通孔，所述连杆（1104）与动力螺栓（1106）之间设有连接销钉（1105），所述连接销钉（1105）一端穿过阶梯通孔的小径孔与阶梯通孔的阶梯相贴合，所述连接销定的另一端与连杆（1104）的另一端固定连接；所述动力螺栓（1106）一端置于夹持体（1103）内部，并与夹持体（1103）可动连接；所述支撑架（1102）与夹持体（1103）固定连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种装配活塞销孔衬套装置装配衬套（7）的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：运用夹具（11）夹持衬套（7）；

S2：将衬套（7）与夹具（11）一起放入液氮内冷冻足够时间；

S3：装夹活塞（12）；

S4：衬套（7）装配；

S5：待衬套（7）吸热膨胀，夹具（11）退出衬套（7）内孔，衬套（7）外壁紧贴于活塞（12）销孔内壁。

8.根据权利要求7所述的一种装配活塞销孔衬套装置装配衬套（7）的方法，其特征在于：所述S1的具体步骤如下：

S11：旋转并后退动力螺栓（1106），带动连杆（1104）后退，使夹片的主动边跟着连杆（1104）运动，从而使夹片的从动边向内收缩；

S12：旋转并前进动力螺栓（1106），带动连杆（1104）前进，使夹片的主动边跟着连杆（1104）运动，从而使夹片的从动边穿过衬套（7）内孔卡紧衬套（7），完成夹具（11）夹持衬套（7）。

9.根据权利要求7所述的一种装配活塞销孔衬套装置装配衬套（7）的方法，其特征在于：所述S3的具体步骤如下：

S31：活塞（12）安装于止口座（5）的外侧面上，推动角度定位杆（1）移动，使角度定位杆（1）的一端与活塞（12）的沉头内腔相匹配；

S32：启动夹紧气缸（16），使顶盘（14）顶紧活塞（12）的另一端，从而夹紧活塞（12）。

10.根据权利要求7所述的一种装配活塞销孔衬套装置装配衬套（7）的方法，其特征在于：所述S4的具体步骤如下：

S41：将衬套（7）和夹具（11）一并从液氮中取出，迅速将夹具（11）与周向限位叉（10）的叉口连接；利用衬套（7）端面上的倒角，使衬套（7）装入到活塞（12）销孔并与角度定位杆（1）相贴；从而实现衬套（7）的轴向定位；

S42：根据夹具（11）的实际位置，轴向限位叉通过滑块（9）在导轨上自动跟随夹具（11）的位置移动，保证装入动作顺利进行的同时，可以控制夹具（11）的旋转角度，从而达到角度的精确安装。

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