试漏机设计模板.doc

第一章 前言1.1试漏机试漏机又称测漏机、检漏机，它主要应用于汽车、内燃机、摩托车、压缩机等行业；是检测其零部件泄漏状态，保证产品质量的重要设备。市场上主要的试漏机有：干式气密试漏机，干湿组合气密试漏机、流量检测气密试漏机、发动机总成气密试漏机。干式气密试漏机：被测工件封堵后，利用洁净、干燥的空气介质通过测漏仪器，对被测工件内腔进行充气、平衡、饱压、测量、排气；并显示测量后泄漏率大小。其优点：测试节拍短、测试结果定量显示、运行要靠、经济。干湿组合气密试漏机：被测工件封堵后，利用洁净、干燥的空气介质通过测漏仪器，对被测工件内腔自动进行充气、平衡、饱压、测量、排气；显示测量后泄漏率大小。如显示的测量结果符合工艺要求，工件经自动排气、松夹后，被自动送到下道工序后人工取下。如显示测量结果不符合工艺要求，该设备配备的水箱自动上升（或夹具下降）将工件浸没水中，人工观察工件泄漏部位、观察完毕，水箱自动下降，工件松夹，取下工件。其优点：测试结果定量显示、并能观察工件泄露部位、测试节拍短、运行可靠、经济。流量检测气密试漏机：主要应用于发动机缸盖气门、油封测漏、干燥的空气介质通过测漏仪器，对被测工件内腔自动进行充气、平衡、饱压、测量、排气；显示测量后泄漏率大小。如显示的测量结果符合工艺要求，工件经自动排气、松夹后，被自动送到下道工序后人工取下。其优点：测试结果定量显示、测试节拍短、运行可靠、经济。发动机总成气密试漏机：主要应用于发动机总装后，通过人口对机油系统、冷却水系统、燃油系统与各系统之间泄漏状态的检测：并定量检测结果。是解决发动机“三漏”，保证发动机质量的有效手段。气密试漏机应用：汽车、（摩托车）缸体/缸盖及总成、变速箱壳体、进排气歧管、油底壳、转向壳体、各种泵类总成、车桥总成、曲轴油封、水箱、化油器、节温器、各种阀类总成。 1.2气缸盖气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。 气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。 气缸盖是燃烧室的组成部分，燃烧室的形状对发动机的工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。这里只介绍汽油机的燃烧室，而柴油机的燃烧室放在柴油供给系里介绍。 汽油机燃烧室常见的三种形式：(1) 半球形燃烧室 半球形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，故充气效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用。 (2) 楔形燃烧室 楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。 (3) 盆形燃烧室 盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。第二章 设计依据和相关要求：2.1设备组成和用途共有二台设备组成，一台为中间水套试漏机，另一台为下线质量门。2.1.1试漏机本台试漏机是在原DOHC缸盖机加工线增加的一台中间水套试漏机，用来完成1.4L DOHC缸盖水套中间工序的密封性的检测。对合格零件打标记，对不合格零件自动剔除。2.1.2下线质量门满足操作人员对下线缸盖各部位的目视检测。2.2被检测零件2.2.1名称1.4L DOHC铸铝缸盖2.2.2封堵部位详见下表2-1。表2-1封堵部位试 漏 对 象封 堵 点 的 位 置水套Intake FaceExhaust FaceJoint FaceRear FaceTop Face2.2.3进入本试漏机前的状态缸盖进入本试漏机前已完成前、后、左、右端面，包括端面上各产品尺寸的加工；上、下端面完成粗加工，并为精加工留0.5mm的余量。本台试漏机安装在清洗机和导管、阀座压装机之间。缸盖试漏前完成粗加工，尤其是水道丝堵以完成攻丝。缸盖经清洗机的清洗温度为60，为了降低缸盖温度对试漏精度的影响.工件进入试漏机前姿态：底面朝下，前端面朝前。工件离开试漏机后状态：底面朝下，前端面朝前。工件流向：操作者面对试漏机正面，工件从左向右输送。2.3其他工作指数检测工艺参数：泄露检验参数：检测压力：150Kpa 泄露率；12.0 CC/min。试漏机重复检测精度：10。生产节拍: 77秒；上下料方式：自动；上下料高度: 1060mm；工件在夹具内的姿态：底面朝下，前端面朝前；需要的工厂条件：电源：约4kw380v60Hz气源：约 6.0bar第三章 机械部分方案描述3.1试漏机3.1.1试漏机结构形式采用线上通过式、单工位工件顶起式结构，详见“缸盖水套中间试漏机方案简图”(见图3-1)。检测不合格的工件由剔料转台和剔料滚道自动剔除。3.1.2定位夹紧和封堵方法描述定位：采用一面两销定位。夹紧：顶面上四点，通过由油缸驱动的夹紧封堵板的抬起实现自动夹紧。3.1.3封堵方法. 底面上的各水套封堵部位(14个)均采用平面或平面线密封；各封堵部位的密封元件为独立元件并镶嵌安装在夹具底板上；夹紧后自动密封。后端面上的一个水套孔采用平面线密封，封堵头采用油缸驱动进行封堵；封堵部件安装在顶部支承板上，缸盖顶起定位夹紧后，封堵头向前实现封堵动作。 顶面上的二个水套孔采用平面线密封，各封堵头分别采用弹簧力进行封堵；封堵部件安装在顶部支承板上，缸盖顶起定位夹紧后，通过压缩弹簧实现封堵动作。进气面上的二个水套孔采用平面线密封，各封堵头分别采用油缸驱动进行封堵；封堵部件安装在顶部支承板上。排气面上的四个水套孔采用平面线密封；各封堵头分别采用油缸驱动进行封堵；封堵部件安装在顶部支承板上。3.1.4封堵夹具的结构封堵夹具采用四柱式结构，缸盖抬起后进行定位夹紧和封堵。封堵和定位夹紧零件均采用镀铬表面处理。图3-1 缸盖水套中间试漏机方案简图3.1.5密封性检测方法采用压缩空气为检测介质，利用泄漏检测仪进行全自动干式气密性检测。泄漏检测仪：l 泄漏检测仪：MPS20型泄漏检测仪。l 检测方式：绝对式l 泄漏检测仪数量：1台l 操作面板上可显示如下信息：测量日期/设定的工艺参数、实测数据、测试零件状态（合格还是不合格）、当日生产量和累计生产量以及单件测量节拍、设备故障、设备各动作状态等信息。标准样件：由工厂提供。 图3-2 封堵夹具结构图3.1.6提示和报警泄漏检测仪通过检测结果对合格件和不合格件进行提示和报警。泄漏检测仪和试漏机出现机械和电气故障时进行报警。l 具有故障编码显示。l 具有声光报警。l 该试漏机具有对设备状态提示和报警功能。为保证整线统一，采用绿/黄/红三色灯从下往上串联排列的树形结构，每种颜色的灯各状态标志以下意思；l 红灯闪烁表示设备出现故障。l 红灯亮起，表示设备故障仍未消除。l 黄灯闪烁表示设备处于不正常阶段，但仍可工作。例如剔料轨道已满，但设备仍可检测工件。l 黄灯亮起，表示处于设备手动状态，或下工位故障，无法继续工作。绿灯长亮，表示设备正常。3.1.7检测合格件和不合格件的处理合格工件的处理：标记：对在本台试漏机上检测合格的缸盖在本工位打上标记（标记方法SE确定）。不合格工件的处理：自动重复检测两次后，仍然显示不合格的工件，可判定为不合格工件，不合格工件通过剔料转台自动剔除至不合格件储料滚道。3.1.8封堵密封材料根据封堵部位的不同，采用橡胶或聚胺脂材料并经模具成形加工。3.1.9输送分段机动滚道输送。l 上料端机动滚道l 夹具内机动滚道l 下料端剔料转台上机动滚道l 上料端机动滚道上设气动隔放料机构。l 工件进入检测工位后，由停止器和推料机构完成对工件的初定位。l 传动方式：减速机驱动+伞齿轮传动 材料：l 辊轮：45#经淬火和磨削处理并经镀铬表面处理。l 辊轮两侧的支承：高强度专用铝型材l 防护罩： 不锈钢l 滚道支架：矩形钢管l 滚道导向板采用非金属材料，防止损伤工件已加工表面。l 传动轴：45#钢并经镀铬表面处理。l 输送单元和测试单元可分别作为独立的单元运行。即当关闭设备测试单元时，输送单元仍可以完成对零件的传送。3.1.10姿态识别在上料段滚道上设有姿态识别装置，以保证试漏机正常工作。3.1.11支承整体框架式矩形钢管焊接结构。采用可调高度的地脚支承,以便与生产线连接。3.1.12安全防护在试漏机运动部件的运动区域设安全防护网。在危险部位设警示牌或警示色。3.1.13操作面板 安装在设备之前，方便操作者操作。 操作面板设置手动和自动操作两种功能。操作者可对设备各动作手动操作，且单步动作之间互锁。3.2下线质量门3.2.1下线质量门的用途用来完成对机加工零件的最终目视检查。3.2.2下线质量门的结构形式和具有的功能 结构：鼓轮式结构，见图3-3。 图3-3 质量门结构图 功能：升降功能：由于质量门设在机加工的下线端和分装线的上线端，且机加工的下线机动滚道与分装线的机动滚道高度不一致（机加工下线机动滚道低，分装线机动滚道高），因此，为了使缸盖能够向分装线进行手动输送，质量门具有升降功能。缸盖进入质量门前，质量门处在落下状态时，缸盖从机加工下线机动滚道进入质量门，当人工检查完毕后，人工按下“质量门抬起”按钮，质量门抬起，然后人工将缸盖推入分装线机动滚道。质量门具有可手动翻转功能，以满足操作人员对缸盖各部位的目视检查。质量门设置弹簧撞珠式锁紧机构，使质量门可保持在四个不同角度的固定位置，以满足操作人员的定时检查。质量门具有对不合格缸盖取出功能：设置可转动的弹簧撞珠式限位板，当操作者目视检查的缸盖为不合格件时，操作者将可转动的限位板拔开，将不合格缸盖从质量门中取出。第四章 各种控制系统4.1 电气控制系统4.1.1控制方式可编程控制器 PLC：Simense4.1.2电源 标准变压器隔离供电 控制电压：DC24V，用于控制各种阀、开关及中间继电器、主接触器。 总供电开关 安装于电控柜内 手柄露在柜外易于操作之处，操作位置有明显的标牌。 交流电源： 电压AC220V，由隔离变压器供电 控制电压通过操纵台切断 PLC电源由单独的隔离变压器供电 4.1.3电控柜 采用防尘防淋型构造（防护等级IP54） 地脚螺钉固定。 电控柜内安装照明灯，打开电控柜门时，照明灯自动点亮，关门后自动熄灭。照明灯电源经自动开关直接取自车间电网，不受本台设备总电源开关的控制。 电控柜内安装有两个AC220V的电源插座，以供维修时使用，此插座的供电与照明灯供电方式相同。 电控柜进出线采用插头座连接 电控柜门具有“开门断电”的防护，即一个工作过程结束后，如果电控柜门仍在开启状态，则不能启动新的工作循环。在因电气维修必须开门通电时，要经过开门解锁操作，才能操作试漏机。 板前线槽走线 PLC模块和导线的连接：采用冷压端子的连接 元件间的柜内配线采用软导线在线槽内布线；电气柜与试漏机的连线采用桥架形式，空中线槽底部距地面高度为2500。 屏蔽的导线与交流大电流导线分开布线4.1.4元件 开关、阀、中间继电器应该有LED来显示电源状态及工作状态 行程开关用无触点感应开关，插接式结构4.1.5操纵 上料端设人机界面操纵台. 上下料端各设一个急停按钮，使用无钥匙机械挂接拳头形按钮。4.1.6安全与保护 电机：控制保护采用空开+接触器+热继电器方式；接触器动作经辅助触点进入PLC输入以便故障诊断；控制电机正反转的接触器设机械互锁。 控制程序：设机械和电气程序互锁。4.2 气动系统：采用柜内安装方式，见图4-1所示。4.3液压系统：采用集中控制方式，即油泵、电机组、控制阀组及辅助元件均设置在油箱上，见图4-2所示。主要液压元件：采用Bosch-Rexroth公司的产品。 图4-1 气动系统简图 图4-2 液压系统结构图4.4 润滑系统手动定期润滑。第五章 配置表5.1 试漏机部件组成主要组成部分见表5-1。表5-1 试漏机部件组成序号部 件 名 称数量序号部 件 名 称数量1上料段机动滚道18液压系统12顶起式封堵夹具19电气控制系统13支承部件110气动控制系统14泄漏检测仪（MPS20）111操作系统15夹具内机动滚道112安全防护16剔料转台113打标机17不合格件储料机动滚道114图5-1 剔料滚道结构简图5.2质量门部件组成祥见表5-2。表5-2 质量门部件组成序号部 件 名 称数量序号部 件 名 称数量1鼓轮式可翻转夹具13升降台12翻转夹具内无动力滚道14支承部件15.3试漏机节拍时间计算祥见表5-3。表5-3 试漏机节拍试验序号动作名称速度（m/min）时间（秒）备注1上料6.052封堵夹具抬起5.443定位夹紧封堵24充气145平衡246检测117排气38撤堵松开29打标记310封堵夹具落下5.4411下料6.005合计775.4 试漏机主要部件：主要部件祥见表5-4所示。其中踢料部分主要结构见图5-1、图5-2所示。图5-1为踢料滚道结构图。图5-2为踢料转台结构图。表5-4 试漏机主要部件部 件 名 称元器件名称上料段机动滚道减速机接近开关气动挡料器气动阀组轴承夹具内机动滚道液压马达接近开关气动挡料器气动阀组轴承剔料转台轴承减速机接近开关气缸气动阀组气动挡料器封堵夹具夹具抬起油缸封堵油缸泄漏检测系统泄漏检测仪(MPS200)标定仪(CK20)空气过滤稳压组件电气控制系统PLC 柜内元件HMI:OP170液压系统阀组液压泵气源处理单元气动三联件图5-2 剔料转台结构图参考文献1 林勇志.Pro/ENGINEER野火版基础教程.人民邮电出版社,20042 冯维明.材料力学.国防工业出版社,20013 周仲坚,卢耀祖,机械与汽车结构的有限元分析.上海:同济大学出版社,19974 李建成主编.矿山装载机械设计.北京:水利电力出版社,19895 吉林工业大学主编.轮式装载机设计.北京:中国建筑出版社,19926 周复光主编.铲土运输机械设计与计算.武汉:水利电力出版社,19867 西南交大主编.工程机械（下册）.北京:中国铁道出版社,19818 刘颖翠等.装载机新型工作装置的研究,筑路机械与施工自动化,2000（2）9 王吉忠.装载机结构强度的分析方法和力学模型的建立.工程机械,1996（10） 10 李自贵,李妙林.装载机动臂强度可靠性设计方法探讨.工程机械,199511 王成等.有限单元基本原理和数值方法.北京:清华大学出版社,199712 郑永强.轮式装载机工作装置结构布局的优化设计.工程机械,1992（8）.17-2013 华大年等主编.机构分析与设计.上海:纺织工业出版,198514 单耀祖主编.材料力学（上、下）.北京:国防工业出版社,199515 张允真,曹富新.弹性力学及其有限元法.北京:中国铁道出版社,198316 赵经文,王宏钰.结构有限元分析.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,198817 Appendix D: Controls specification（20040518）18 Appendix D: Controls specification（20040709）19 Appendix E: Training specification for equipment and manufacturing systems（20040706）20 Appendix G: Color design standard of production areas for SGM (Revision)(20040701)21 Appendix H: Ergonomics specification(20040705)22 SGMPT Equipment documentation requirement (electrical section) (20040514)23 SGMPT Equipment documentation requirement (mechanical section) (20040514)24 Format sample for drawing (20040914)25 Process card format (20040914) 26 Powertrain designation system of production equipment struct