气门间隙调整垫片选配测量仪及垫片选配方法

摘要

本发明公开了一种气门间隙调整垫片选配测量仪及垫片选配方法，测量仪用于凸轮轴与气门挺杆之间垫片类型的选配，凸轮轴设有凸轮主轴，在凸轮主轴上设有多个凸轮，其包括用于测量缸盖凸轮轴孔底部边缘到气门挺杆顶端之间距离的第一测量机构、用于测量凸轮基圆半径与凸轮主轴半径之差的第二标测量机构、用于储存第一测量机构和第二标测量机构测量数据的工控机；本发明通过设计两个测量机构和标准件分别对缸盖凸轮轴主轴孔底部边缘到气门挺杆顶端之间的距离和凸轮基圆半径与凸轮主轴半径之差的半自动测量而快速准确地计算出凸轮轴上各个凸轮与气门挺杆之间垫片的厚度值，所用标准件的参数是经过计量校准后而使用的，大大提高了垫片的选配效率。

说明书

技术领域

本发明属于发动机技术领域，特别是涉及气门间隙调整垫片选配测量仪及垫片选配方法。

背景技术

在发动机的装配过程中，调整气门间隙是发动机装配过程中重要的环节之一，装配过程中，安装完汽缸盖接着要进行气门间隙的调整，气门间隙合适与否直接影响到发动机的动力性能、燃油消耗以及排放，至今仍有不少发送机生产商采用挺柱和垫片来调节气门间隙。气门垫片按厚度可分为几十种，再加上多种类型气门的应用，给气门垫片和气门挺柱的选择带来了诸多不便。现有选择气门垫片的工装结构复杂，操作繁琐，且价格和维修费用及其昂贵，很大程度上限制了大多数发动机生产厂家对该类工装的引进和使用。

目前，选用合适的垫片，大部分生产商主要是采用传统的量具如卡尺、千分尺等，先对垫片及进行分组后组装，最后由三坐标测量仪来进行测量。这种手持式量具读数易产生人为误差，效率低，并且后期的数据统计分析困难，装配后的间隙仍不合格，需要二次返工。

发明内容

本发明是为解决上述现有技术中的存在的问题而提出了气门间隙调整垫片选配测量仪及垫片选配方法，通过对缸盖挺杆和凸轮轴的相关测量来选配合适的调整垫片以保障间隙值的准确性。本发明为解决上述问题所采取的技术方案是：气门间隙调整垫片选配测量仪，用于凸轮轴与气门挺杆之间垫片类型的选配，凸轮轴包括凸轮主轴，在凸轮主轴上固定有多个凸轮，其包括用于测量缸盖凸轮轴孔底部边缘到气门挺杆顶端之间距离的第一测量机构、用于测量凸轮的基圆半径与凸轮主轴半径之差的第二标测量机构、用于储存第一测量机构和第二标测量机构测量数据的工控机；

所述第一测量机构包括底座、标准凸轮主轴，在底座上从左向右依次固定有多个支撑块，所述支撑块的顶部均设有半圆凹槽，所述多个半圆凹槽同轴，在每个支撑块的左右两侧的底座上均设有标准块，所述半圆凹槽与缸盖凸轮轴孔的形状和位置相对应，所述标准块的位置与发动机上气门挺杆的位置相对应，所述半圆凹槽的槽底与标准块顶端之间的竖直距离等于发动机缸盖凸轮轴孔底部边缘到气门挺杆顶端之间的标准距离；标准凸轮主轴放置在半圆凹槽内，在标准块和半圆凹槽正上方的标准凸轮轴上设有穿孔，在穿孔内安装有第一位移传感器，所述第一位移传感器探头伸出标准凸轮主轴下面；

所述第二测量机构包括工作平台、标准凸轮轴，在工作平台上固定有用于支撑标准凸轮轴的两个V型块、标准凸轮轴压紧件，在工作平台上固定有用于测量凸轮的基圆半径与凸轮主轴半径之差的测量装置，所述测量装置包括底板，在底板上滑动连接有滑块，所述滑块连接有气缸，在底板上设有用于限定滑块标准位置的限位块，在滑块上沿着标准凸轮轴轴线方向依次固定有至少两个第二位移传感器，所述第二位移传感器探头的伸缩方向与标准凸轮轴轴线垂直相交，其中一个第二位移传感器探头与标准凸轮轴的主轴的位置相对应，其余第二位移传感器探头分别与标准凸轮轴上凸轮的基圆位置相对应；所述第一位移传感器和第二位移传感器均为接触式位移传感器。

进一步，在测量装置的滑块上沿着标准凸轮轴的轴线方向依次固定有三个第二位移传感器，位于中间的第二位移传感器探头与标准凸轮轴的主轴位置相对应，位于两侧的第二位移传感器探头分别与标准凸轮轴上两个相邻凸轮的基圆位置相对应。

进一步，在工作平台上固定有四个测量装置，所述四个测量装置的位于中间的第二位移传感器探头均与标准凸轮轴的主轴的位置相对应，所述四个测量装置分别为第一测量装置、第二测量装置、第三测量装置、第四测量装置，所述第一测量装置的位于两侧的第二位移传感器探头分别与两个朝向标准凸轮轴前方的凸轮的基圆位置相对应；所述第二测量装置的位于两侧的第二位移传感器探头分别与两个朝向标准凸轮轴后方的凸轮的基圆位置相对应；所述第三测量装置的位于两侧的第二位移传感器探头分别与两个朝向标准凸轮轴下方的凸轮的基圆位置相对应；所述第四测量装置的位于两侧的第二位移传感器探头分别与两个朝向标准凸轮轴上方的凸轮的基圆位置相对应。

使用权利要求3所述的气门间隙调整垫片选配测量仪进行垫片的选配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将标准凸轮主轴放置在半圆凹槽内，将此时所有的第一位移传感器测量的位移数据从左至右依次编号后传输并储存在工控机内待用；

S2：手拿标准凸轮主轴放置在缸盖凸轮轴孔内，将此时所有的第一位移传感器测量的位移数据从左至右依次编号后传输并储存在工控机内待用；

S3：将标准凸轮轴放置在两个V型块上并用标准凸轮轴压紧件夹住标准凸轮轴左端的凸轮使得标准凸轮轴与两个V型块压紧，控制气缸动作将第一测量装置、第二测量装置、第三测量装置、第四测量装置的滑块滑到对应的限位块时对标准凸轮轴上的各个凸轮的基圆进行测量，将此时所有的第二位移传感器测量的位移数据从左至右依次编号后传输并储存在工控机内待用；

S4：将待测凸轮轴放置在两个V型块上并用标准凸轮轴压紧件夹住待测凸轮轴左端的凸轮使得待测凸轮轴与两个V型块压紧，控制气缸动作将第一测量装置、第二测量装置、第三测量装置、第四测量装置的滑块滑到对应的限位块时对待测凸轮轴上的各个凸轮的基圆进行测量，将此时所有的第二位移传感器测量的位移数据从左至右依次编号后传输并储存在工控机内待用；

S5：工控机将第一位移传感器在步骤S2中测量的数据与第一位移传感器在步骤S1中测量的数据进行做差，计算出气门挺杆与标准块的位置误差、缸盖凸轮轴孔与半圆凹槽的位置误差，然后根据半圆凹槽的槽底与标准块顶端之间的竖直距离计算出缸盖凸轮轴孔底部边缘到气门挺杆顶端之间的实际距离A；

工控机将第二位移传感器在步骤S4中测量的数据与第二位移传感器在步骤S3中测量的数据进行做差，计算出待测凸轮轴的主轴与标准凸轮轴的主轴的位置误差、待测凸轮轴上凸轮基圆与标准凸轮轴上对应凸轮基圆的位置误差，然后根据标准凸轮轴上各个凸轮的基圆半径与标准凸轮轴主轴半径之差的标准值计算出待测凸轮轴上各个凸轮的基圆半径与待测凸轮轴主轴半径之差的实际差值B；

最后工控机根据实际距离A、实际差值B、垫片厚度d的计算公式计算出每个气门挺杆上所需垫片的厚度值，所述垫片厚度d的计算公式为：垫片厚度d=实际距离A-实际差值B-标准气门间隙值C+经验修正值D，经验修正值D体现为凸轮轴油膜厚度、气门挺杆与垫片之间的间隙所引入的误差。

本发明通过设计两个测量机构和标准件分别对缸盖凸轮轴主轴孔底部边缘到气门挺杆顶端之间的距离A和凸轮基圆半径与凸轮主轴半径之差B的半自动测量而快速准确地计算出凸轮轴上各个凸轮与气门挺杆之间垫片的厚度值，所用标准件的参数是经过计量校准后而使用的，其精度比较高，从而保证了标准件测量的准确性和精确性，大大提高了垫片的选配效率。

附图说明

图1为缸盖凸轮轴主轴孔底部边缘到气门挺杆顶端之间的距离示意图；

图2为凸轮轴、垫片和挺杆的位置结构示意图；

图3为本发明整体立体图；

图4为图3中第一测量机构的立体图；

图5为图3中第二测量机构的立体图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1和图2所示，本发明用于凸轮轴4与气门挺杆2之间垫片3类型的选配，凸轮轴4包括凸轮主轴6，在凸轮主轴6上固定有多个凸轮5，凸轮轴4分为进气凸轮轴和排气凸轮轴，本发明采用先测量缸盖凸轮轴主轴孔1底部边缘到气门挺杆2顶端之间的距离A；凸轮4的基圆半径与凸轮主轴6半径的差值B，然后根据所需要的标准气门间隙值C，计算出所需垫片3的厚度d，其计算公式为：

d=A-B-C+D

式中D为经验修正值，体现为凸轮轴4油膜厚度、气门挺杆2与垫片3之间的间隙所引入的误差。

如图3所示，本发明包括用于测量缸盖凸轮轴孔1底部边缘到气门挺杆2顶端之间距离A的第一测量机构9、用于测量凸轮5基圆半径与凸轮主轴6半径之差B的第二标测量机构7、用于储存第一测量机构9和第二标测量机构7测量数据的工控机8；

如图4所示，所述第一测量机构9包括底座10、标准凸轮主轴15，在底座10上从左向右依次固定有多个支撑块11，所述支撑块11的顶部均设有半圆凹槽12，所述多个半圆凹槽12同轴，在每个支撑块11的左右两侧的底座10上均设有标准块13，所述半圆凹槽12与缸盖凸轮轴孔1的形状和位置相对应，所述标准块13的位置与发动机上气门挺杆2的位置相对应，所述半圆凹槽12的槽底与标准块13顶端之间的竖直距离等于发动机缸盖凸轮轴孔1底部边缘到气门挺杆2顶端之间的标准距离；标准凸轮主轴15放置在半圆凹槽12内，在标准块13和半圆凹槽12正上方的标准凸轮主轴15上设有穿孔，在穿孔内均安装有第一位移传感器16，所述第一位移传感器探头14伸出标准凸轮主轴15下面；

如图5所示，所述第二测量机构7包括工作平台22、标准凸轮轴24，在工作平台22上固定有用于支撑标准凸轮轴24的两个V型块21、标准凸轮轴压紧件33，在工作平台22上固定有四个用于测量凸轮5的基圆半径与凸轮主轴6半径之差的测量装置，所述四个测量装置相同，其分别为第一测量装置34、第二测量装置20、第三测量装置17、第四测量装置23，所述测量装置包括底板18，在底板18上滑动连接有滑块19，所述滑块19连接有气缸（图中没有标出），在底板18上设有用于限定滑块19标准位置的限位块35，在滑块19上沿着标准凸轮轴24的轴线方向依次固定有三个第二位移传感器，所述第二位移传感器探头的伸缩方向与标准凸轮轴24的轴线垂直相交，位于中间的第二位移传感器30的探头与标准凸轮轴24主轴的位置相对应，位于两侧的第二位移传感器29,31的探头分别与两个相邻凸轮的基圆位置相对应；所述第一测量装置34的位于两侧的第二位移传感器探头29,31分别与两个朝向标准凸轮轴24前方的凸轮28的基圆位置相对应；所述第二测量装置20的位于两侧的第二位移传感器探头分别与两个朝向标准凸轮轴24后方的凸轮26的基圆位置相对应；所述第三测量装置17的位于两侧的第二位移传感器探头分别与两个朝向标准凸轮轴24下方的凸轮32的基圆位置相对应；所述第四测量装置23的位于两侧的第二位移传感器探头分别与两个朝向标准凸轮轴24上方的凸轮25的基圆位置相对应，所述第一位移传感器16和第二位移传感器均为接触式位移传感器。

进行垫片的选配方法包括以下步骤：

S1：将标准凸轮主轴15放置在半圆凹槽12内，将此时所有的第一位移传感器测量的位移数据从左至右依次编号后传输并储存在工控机8内待用；

S2：手拿标准凸轮主轴15放置在缸盖凸轮轴孔内，缸盖凸轮轴孔为半圆形，将此时所有的第一位移传感器测量的位移数据从左至右依次编号后传输并储存在工控机内待用；

S3：将标准凸轮轴24放置在两个V型块21上并用标准凸轮轴压紧件33夹住标准凸轮轴24左端的凸轮使得标准凸轮轴24与两个V型块21压紧，控制气缸（图中没有标出）动作将第一测量装置34、第二测量装置20、第三测量装置17、第四测量装置23的滑块滑到对应的限位块35时对标准凸轮轴24上的各个凸轮的基圆进行测量，将此时所有的第二位移传感器测量的位移数据从左至右依次编号后传输并储存在工控机8内待用；

S4：将待测凸轮轴放置在两个V型块21上并用标准凸轮轴压紧件33夹住待测凸轮轴左端的凸轮使得待测凸轮轴与两个V型块21压紧，控制气缸动作将第一测量装置34、第二测量装置20、第三测量装置17、第四测量装置23的滑块滑到对应的限位块时对待测凸轮轴上的各个凸轮的基圆进行测量，将此时所有的第二位移传感器测量的位移数据从左至右依次编号后传输并储存在工控机8内待用；

S5：工控机8将第一位移传感器在步骤S2中测量的数据与第一位移传感器在步骤S1中测量的数据进行做差，计算出气门挺杆与标准块13的位置误差、缸盖凸轮轴孔与半圆凹槽11的位置误差，然后根据半圆凹槽11的槽底与标准块13顶端之间的竖直距离计算出缸盖凸轮轴孔底部边缘到气门挺杆顶端之间的实际距离A；

工控机8将第二位移传感器在步骤S4中测量的数据与第二位移传感器在步骤S3中测量的数据进行做差，计算出待测凸轮轴的主轴与标准凸轮轴24的主轴的位置误差、待测凸轮轴上凸轮基圆与标准凸轮轴24上对应凸轮基圆的位置误差，然后根据标准凸轮轴24上各个凸轮的基圆半径与标准凸轮轴24的主轴半径之差的标准值计算出待测凸轮轴上各个凸轮的基圆半径与待测凸轮轴主轴半径之差的实际差值B；

最后工控机8根据实际距离A、实际差值B、垫片厚度d的计算公式计算出每个气门挺杆上所需垫片的厚度值，所述垫片厚度d的计算公式为：垫片厚度d=实际距离A-实际差值B-标准气门间隙值C+经验修正值D，经验修正值D体现为凸轮轴油膜厚度、气门挺杆与垫片之间的间隙所引入的误差。

本发明通过设计两个测量机构和标准件分别对缸盖凸轮轴主轴孔1底部边缘到气门挺杆2顶端之间的距离A和凸轮基圆半径与凸轮主轴半径之差B的半自动测量而快速准确地计算出凸轮轴上各个凸轮与气门挺杆之间垫片的厚度值，所用标准件的参数是经过计量校准后而使用的，其精度比较高，从而保证了标准件测量的准确性和精确性，大大提高了垫片的选配效率。