基于Solidworks的缸盖试漏机的设计

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在汽车发动机生产制造过程中，有许多零部件都有严格的气密性要求n]，如缸盖 ，气密性检测已经成为缸盖生产过程 中-个关键的工艺环节2].国内外采用的主要检测方法包括：浸水式检测 、充气式检测 、压差式检测[3]、流量法检测等 ]，目前发动机生产中普遍采用的仍是浸水法 ，所用的检测设备是浸水试漏机，它相 比其他干式检测 方法 ，设备会弄湿工件 ，自动化程度相对较低，但浸水法可以找到工件泄漏部位 ，这对于缸盖等铸造件非常重要。

这-优点使得浸水试漏机在实际生产中有着不可替代的作用 81.目前，由于这种工艺方法较传统，现有的试漏机型号单- ，浸水试漏机的设计大部分企业仍采用二维设计方法.为解决这-问题 ，作者提出借助 Solidworks ]，进行缸盖浸水试漏机的三维设计 ，以便在面对不同种类 的发动机缸盖时，只需改变部分机器尺寸，减少设计重复性 ，缩短周期 ，提高可靠性。

1 浸水试漏机总体方案以某型号发动机缸盖为例，结构如 图 1所示。

缸盖进入试漏机前，已完成前 、后 、左 、右端面，包括端面上各产品尺寸的加工 ；上、下端面完成精加工 ，凸轮 轴 瓦盖 已安装.已装配 好水 套丝 堵 ：M241.5，前端面 3个 ，上端面 2个 ，右端面 1个.已装配 收稿 日期 ：2012-12-03项 目基金 ：陕西势技统筹创新工程计划项 目(2012KTZB02-02 03)作者简介 ：闫 茹(1980-)，女 ，陕西西安人 ，讲师 ，研究方向 ：机械学 、机械设计制造及 自动化∞∞∞盯垤Ⅲ∞时∞∞∞MrJ· 128 · 陕西科技大学学报 第31卷好油道丝堵 ：M121.25，左 端面 2个，右 端面 2个 ，后端 面 1个.进入试漏机前 ，底面朝下 ，姿态如图 1所示.现需封堵水套和油道，检测其是否泄漏。

端面孔图 1 缸 盖结构 示 意图缸盖浸水试漏机的总体结构如图 2所示.它主要由床身、浸水机构、升降台机构、封堵夹具 、操控面板 、电气柜等部分组成。

床身降台机封堵灾具浸水机构(水箱)控 扳电器柑图 2 试 漏机 结构 示意 图工件芭端正后 ，启动、升降台下降、将缸盖压紧在底面封堵板上.此时 ，缸盖会触发到工件位置开关 ，各封堵夹具开始封堵.之后 ，试漏机开始 向缸盖水套和油道充气加压 ，浸水系统开始动作淹没工件.观察有无气泡产生 ，进行检漏工作.检漏完毕之后，浸水系统排水 ，各封堵夹具松开撤堵.升降台上升，取出工件，-个工作循环完成.工作过程如 图 3所示 。

匝互匝 回 -匹 咂图 3 试漏机工作过程示意图2 关键零部件的设计个竖立水管与上部相通，工件装夹密封后放入水箱上部 ，此时水箱上部无液体 ，然后 向工件打入压缩空气.在空气压力作用下 ，水经水管上升至水箱上部 ，淹没工件 ，检测试漏。

浸水机构 主要 由水箱 、支承板 、进气 阀、排气阀、排水 口和水管组成.支承板与床身支承架固定 ，起定位和支撑作用，其上方安装升降台机构.该结构简便 ，易操作，适合较大的压铸壳体，夹具结构设计简化 ，只需夹紧装置和密封装置即可。

水箱因易腐蚀 ，又要保证其承载强度 ，故选用1Cr18Ni9Ti，采用焊接工艺 ，加工 中要严格控制焊接变形 ，保证焊接精度.焊接完毕后要进行渗透处理，保证水箱焊缝不渗水.水箱三维模型如图 4所示 。

睁 图 4 水 箱三 维模 型 图2.2 封 堵 夹具的设 计在缸盖试漏 中，密封夹具起 了关键作用，设计时，主要考虑夹具安装位置、安装角度 、密封件结构l1 及密封方式等方面。

2.2.1 封堵部位分析需封堵的水套孔 ：前端面-个 ，尺寸 (b50 mm；后端面两个 ，尺 寸 (b2O mm，(b13.5 mm；底 面 20个.需封堵的油道孔 ：左端面两个 ，尺寸 4 mm，上端面两个，尺寸 击l1.5 mm，顶面 16个斜孔，尺寸(b4 mm.封堵部位如图 1所示。

2.2.2 底面封堵夹具的结构设计缸盖底面有 2O个孔 ，在同-个平面上 ，根据分布位置选用平堵或平垫密封.封堵夹具由-个金属底板 ，17个封堵密封垫及 3块金属压板组成.图 5为底面封堵夹具结构三维模型爆炸图。

2·1 浸水机构的设计 图 5 底面封堵结构三维模型爆炸图浸水方案采用工件和水箱 固定 ，水流动淹没工 2. 2.3 后端面封堵夹具 的结构设计件.水箱分为上下两部分 ，下部分为密封的，有若干第 2期 闫 茹：基于 Solidworks的缸盖试漏机的设计 · 129 ·后端面封堵夹具的封堵头是 由-个金属压头 、压块和仿 。封堵密封垫圈组成 ，通过密封垫 圈与被封堵孔的端面接触密封工件.经过气缸选型和调节气缸工作压力可以设定气缸的输 出力 ，达到密封所需的压紧力要求.后端面 1孔和 2孔封堵夹具三维模 型如图 6所示。

图 6 后端面 1孔和 2孔封堵 夹具爆炸图2.2.4 前端 面封堵夹具的结构设计前端面孔封堵夹具与后端面的相似 ，也是 由金属压头、压块和密封垫圈组成，通过密封垫圈与被封孔的接触密封工件.不同的是，前端面水 套孔设置为检漏充气孔 ，所 以堵头 内部设有充气孑L道.图7是前端面封堵夹具爆炸图。

图 7 前端面封堵 夹具爆炸 图2.2.5 左端面封堵夹具的结构设计左端面的油孑L由于是在凸轮轴瓦内，采用径 向密封方式.设计-个封堵头 ，封堵头上按径 向密封标准设置仿 。型密封圈.在检漏时，气缸活塞杆将封堵头顶人凸轮轴瓦 内，在封堵过程中，由夹紧气缸推动推杆顶住 封堵头 ，内部滑块将 密封垫 圈压紧 ，实现 自动封堵.左端面封堵夹具结构设计如图8所示 ，三维模型如图 9所示。

套 管 弹 簧 压 块 套管 密封 陶j / ，- 2譬 纛 萋 - 二 窭萋翟善 ～ 。 。 、。

销 挡块滑块压 头垫 圈图 8 左 端 面封 堵 夹具 结构 图2.2.6 上端面封堵夹具的结构设计上端面油孔封堵夹具的封堵头与前后端 面的相似 ，由金属压头、压块和封堵垫圈组成.其 中-个油孔也被设置为油道检漏充气孔 ，所以封堵头内设有充气孔道.在升降气缸下压夹紧工件时依靠弹簧图 9 左 端 面封 堵 夹具 三维模 型 图力实现压 紧封堵.图 10为上端 面封堵夹具三维剖视图。

图 10 上 端 面封 堵 夹具 三维剖 视 图2.2.7 斜油孔封堵夹具 的结构设计由于斜油孔不在竖直或水平方向，而且数量较多，如果采用左端面那样的塞堵 密封头 ，结构将会非常复杂 ，而且不易定位.故采用挺杆结构进行封堵，如图 11所示.挺杆结构三维模型如图 12所示。

挺杆密封头斜油孔压杆套压 杆弹簧图 11 斜 油孔封 堵 夹具 结构 图2.3 升 降台结构设计考虑到升降台的结构稳定性和导向精度 ，导向装置采用四导杆式机构.升降台载物板上承载着缸盖，主要完成工件 的上升和下降，将工件运送或运离浸水位置.升降台上还装有缸盖顶端面封堵夹第 2期 闫 茹 ：基于 Solidworks的缸盖试漏机的设计和售后检修测漏 中。