油封压装机压头设计与应用

陈昆鹏（上海柴油机股份有限公司，上海200438）

油封压装机压头设计与应用

陈昆鹏
（上海柴油机股份有限公司，上海200438）

根据H系列柴油机曲轴前、后油封压装的特点和要求，设计了曲轴前、后油封压装的专用设备，有效保证了压装一致性、生产节拍及预防漏装的要求，满足生产要求。

油封压装一致性预防漏装生产节拍

1 前言

在柴油机装配过程中，曲轴前、后油封装配质量非常重要。如果油封安装不到位，将直接导致机油泄漏，严重时甚至会造成柴油机报废。传统的油封安装方式一般采用手工压装，压装工装以曲轴端面为定位，通过丝杆和螺母将压头缓缓压入，这种方式工作效率较低，压入的一致性也较差。我公司H系列柴油机，油封压装尺寸要求严格，装配线生产节拍较快，防错等级高，传统压装方式已很难满足生产线的要求。本文详细介绍了一种前、后油封同时压装的油封压装机压头的设计方案，可以满足生产一致性、防错及节拍等要求。

2 压装要求

前油封：油封外圈与曲轴前端面的距离为31.25±0.4mm，相隔90°的四点测量值的差值在0.2mm范围内；后油封：油封外圈与飞轮壳后端面的距离为2.5±0.3mm，相隔90°的四点测量值的差值在0.2mm范围内。前、后油封压装要求参见图1。压装机需要有对应的防错功能，在油封安装至压装机之前，前工位的发动机无法到达本工位。油封压装需要与装配线联动，当压装机没有进行油封压装时，发动机托盘不能放行。二者共同预防油封漏装。

图1 前、后油封的压装尺寸要求

3 前、后压头设计

3.1 方案设计

油封压装机设计为前、后油封同时压装，以缸盖上面为顶面定位确认发动机油封的纵向位置，两个浮动的油封压头中心分别对心曲轴前后端中心。压头可沿曲轴中心移动，根据压入力的大小，调整压头压入的顺序。压头到达压装位置时，后端机械死档可以避免油封压入过深。

前油封压头结构图如图2所示。压头导向柱9通过固定小螺母7安装在前油封压头8内，并可以在前油封压头8内滑动。固定大螺母5安装在前油封压头8的另一端，两固定螺母中间安装有压缩弹簧11。通过压缩弹簧11可保持在非工作状态下压头导向柱9始终伸出压头，保证工作前前油封14可套装至压头导向柱9上。光电检测开关可以检测压头上是否安装有油封14，避免油封漏装。压力传感器安装板4通过螺钉安装至前油封压头8上，可有效防止固定大螺母5的返松和进行压力传感器10的安装，整个前油封压头装置安装在前油封压头推架6上，O型橡胶密封圈12可以保证前油封压头8在前油封压头推架6内的浮动。前油封压头后端安装有推头座3，推头座3上安装有推头2和滑动块1。滑动块1与前油封压头推架6通过外部导向装置连接并可以在工作时沿导向装置同步移动。

图2 前油封压头结构图

后油封压头结构图如图3所示。后油封初定位套3通过固定小螺母5安装在后油封压头4内，并可以在后油封压头4内滑动。固定大螺母8安装在后油封压头4的另一端，两个固定螺母中间安装有压缩弹簧14。通过压缩弹簧14可保持后油封初定位套3在非工作状态下始终伸出压头，保证工作前后油封可套装至后油封初定位套3上。光电检测开关12可以检测压头上是否安装有油封，从而避免油封的漏装。

后端顶尖柱1通过顶尖柱防脱板2用螺栓固定在后油封初定位套3上，顶尖柱防脱板2和固定小螺母5中间有压缩弹簧13。通过压缩弹簧13可保持后端顶尖柱1在非工作状态下始终伸出后油封初定位套3，起到初步定位曲轴后端的作用。压力传感器安装板9通过螺钉安装至后油封压头4上，有效防止固定大螺母8的返松和进行压力传感器16的安装，整个后油封压头装置安装在后油封压头推架6上，O型橡胶密封圈15可以保证后油封压头4在后油封压头推架6内的浮动。前油封压头后端安装有推头座10，推头座10上安装有推头11和滑动块17。滑动块17与前油封压头推架6通过外部导向装置连接并可以在工作时沿导向装置同步移动。3.2主要部件设计[1]

图3 后油封压头结构图

前油封压头结构中主要部件为前油封压头和压头导向柱两部分：（1）前油封压头的主要材料是45钢，热处理硬度为HRC 28～32，并进行稳定性处理。压头前端的台阶面为0.5mm～0.6mm，有效保证了油封压入时油封内外圈之间的高度差。压装面对基准A和基准B的圆跳动为0.015mm，保证了油封压入时整个平面的倾斜度。压头内孔配合部分尺寸为Φ60H7，如图4所示。（2）压头导向柱主要材料为45钢，热处理后硬度为HRC28～32，并进行稳定性处理。导向柱内孔尺寸为，有效长度30mm，保证了曲轴的精确导向。导柱外缘配合部分尺寸为保证了导柱和压头之间的精确配合。导柱外圆相对于基准A和基准B的圆跳动为0.015mm，导柱内孔相对于外圆基准C的同轴度为0.01mm，如图5所示。

图4 前油封压头

图5 压头导向柱

后油封压头结构中主要部件为后油封压头和后端初定位套两部分：（1）后油封压头的主要材料是45钢，热处理后硬度为HRC28～32，并进行稳定性处理。压头头部外径尺寸为压头和外部定位圈的台阶面深度为，保证了油封的压入深度。压头上与后端初定位台配合孔尺寸为Φ80H7头部孔直径为配合孔相对于基准A和基准B的圆跳动为0.02 mm，保证了压头和后端初定位套之间的精确配合，如图6所示。（2）后端初定位套材料为Cr12MoV，热处理后硬度为HRC58～62，并进行稳定性处理。定位套头部外径为Φ130g6，头部端面相对于基准A的垂直度为0.03mm，与曲轴配合部分角度为50°，深度为保证了压头与曲轴对接时二者之间的配合，使后油封更加容易压入，防止油封唇口翻边，如图7所示。

3.3 工作过程[2]

当发动机到达压装工位前，装配工把前、后油封装至对应的压装头上，并涂抹相应的润滑脂。当发动机到达压装工位后，举升插销定位机构启动定位发动机，确认压头在发动机进排气方向上的位置，随后设备启动，压装机构下降，利用发动机缸盖顶面与曲轴中心的距离定位压头在竖直方向上的位置。前、后压头与曲轴前后端对接定位，按照适当的进给速度和进给顺序，在保持发动机前后压力均衡的基础上，缓慢压入至油封安装孔，直至压头压装至可调整死档块，利用压力、位移等条件，确定油封的压装完成并保压，压装好后压装机恢复至初始位置，发动机放行。在此过程中，压装机压头结构的合理性直接决定了油封的压装质量。

图6 后油封压头

图7 后端初定位套

4 结束语

油封的压装是发动机装配中都要遇到的问题，其压装方法也各有不同。本文介绍了前、后油封压装一体机前、后压头的设计方案，前油封压头压装的是盒式油封，后油封压头压装的为PTFE普通油封，油封压装后均有压入深度和倾斜度的要求。该压装机压头最初的设计为只通过伺服位置和压入力确认压入深度和倾斜度，由于发动机本身的尺寸误差，导致压入尺寸存在超差的情况，无法满足压装要求。通过分析，增加了压入死档的控制，并通过控制方式与压装力和伺服位移相结合，消除了发动机本身的公差导致的压装误差。经过改进后，压装机压装合格率达到99%以上。

目前该压装机已投入使用，降低了人工劳动强度，减少了压装的不合格率，提高了工作效率。

[1]刘美玲，雷振德.机械设计基础[M].北京：科学出版社，2005.

[2]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004.

Design and Application ofOilSealPressRam

Chen Kunpeng
（ShanghaiDieselEngine Co.,Ltd.,Shanghai200438,China）

According to the H-series diesel engine crankshaft front and rear oil seal pressure characteristics and requirements,a special equipment is designed for frontand rear oil seal press-fit,then requirementof pressing consistency,cycle time and preventivemissing part ismet,so does the production requirement.

oilseal,pressing,consistency,preventivem issing part,cycle time

10.3969/j.issn.1671-0614.2017.02.013

来稿日期：2016-08-11

陈昆鹏（1987），男，本科，主要研究方向为发动机装配生产线工艺规划。