气密检测在活塞铸铁环槽加工中的应用原理设计

倪天宝 郭晓云 郭利民 刘建忠 宋立科

摘 要：气密检测是活塞铸铁环槽加工中装夹定位面凸点检测预防的有效方式，也是自动化生产对智能控制的迫切需求，文章对活塞铸铁环槽加工工序下的动素梳理分析，依据气密检测节点伴随需求有针对性的进行了气密性检测原理设计，为本工序实现生产自动化提供理论支持。

关键词：活塞;铸铁环槽;气密检测

受工况环境影响，活塞制造中装夹定位面间夹杂铝屑形成定位凸点导致活塞装夹不到位的情况虽已获得较大改善，但仍无法完全消除，尤其是随着自动化生产在活塞加工中的实现，加工过程实现了全封闭，定位面清理（切削液冲洗+高压气吹）处于全盲状态，如何自动识别定位面清洁状态，实现在装夹定位面间出现定位凸点时能及时报警停车成为工艺技术工作者的当务之急。经过多方案论证、研判，我们选择了气密检测作为活塞自动化生产线铸铁环槽加工中定位面凸点检测预警的解决方案。

1 气密性检测系统方案设计思路

气密检测主要理论基础是通过密闭通道或体系里气压异常来判别密闭通道或体系是不是有气体外泄及外泄量多少。

文章中所述气密性检测系统为借助压力感应器采集相关气路体系内气压异常与否，并和感应器本身设置气体压力值相比较，当不小于感应器设定气体压力值时，表示系统封闭效果符合生产要求，加工操作可开启，感应器发射出允许加工的命令，机床操控系统收到从感应器发来的准许生产的指令后开始切削工件;反之，如比对结果为不大于感应器设置气体压力值时，表示系统封闭效果达不到开机加工要求，感应器发射出不允许加工的命令，机床操控系统收到来自感应器的不准许生产的指令后停止后续动作并发出警报信息，工作人员排查密封达不到要求的原因，销除故障，一直到检测压力值达到要求而持续加工。

2 气密性检测系在加工中的动作伴随分析

对制造前的准备环节分析和明晰检测体系在该准备环节中所处状态是设计气密检测体系原理的基础。加工前的准备环节含有防护门打开、机械手拿下工件、机械手转换、机械手换上新工件、机械手张开、尾座顶紧活塞、机械手离开等动素，这些动素的动作次序及气密检测的伴随状态如表1所示。

制造前准备环节中，气密检测体系一直处于充气状态，但并非始终处于检测工作中，只在机床尾座顶紧活塞之后，气密检测体系才执行瞬时的压力测量，判断压力达标后，在当前加工循环之内，气密检测体系就停止执行气密性检测，仅具备清理止口定位面铝屑的功能。此功能设计主要为预防在制造过程中压力值不稳定时触发检测体系报警，形成加工过程中止，损坏刀具及产品。系统中的压力感应器对气压变化反应灵敏，生产过程中如气密检测系统一直处在气密测量状态，此时气源压力变化异常，供气压力低于压力感应器设置报警压力限值，即可触发机床立即停车，但这时活塞装夹定位面间并没有垫屑，此时气密检测体系就引发了多余、错误的动作。供气压力产生异常的时间和原由具有不可预测性，主要由产品线某过程超常规量用气引起，将低气压逐次传递到气密检测系统内部。

3 气密性检测体系设计原理

气密性检测体系的设计思路即为实现气密性测量在加工前的准备环节中对各装夹动素的指定伴随，完成检测系统漏气与否和清理定位端面。气密性检测体系的气动设计原理如图1所示。

图1中1DT和2DT为俩互锁电磁铁，当机床装夹完成后，气密检测体系收到来自机床NC系统的动作命令信号，2DT得电1DT失电，气密检测体系开始气密测量，此时压力感应器测量系统内部封闭压力值，并将测量压力值与本身设置压力值比对，比对结果测量压力值大时，压力感应器给机床NC系统发出气压合格信息，机床NC系统收到信息后，激发命令使2DT失电1DT得电，气密检测体系关闭气密测量功能，开启吹气功能，机床按照设定程序加工工件直至下一循环;比对结果测量压力值小时，压力感应器给机床NC系统发出气压不合格信息，机床NC系统收到信息后报警并停车，需要人工消除异常并解除报警，机床及检测体系再次进行以上压力测量和比对过程直至压力检测合格。

气密检测系统设计原理图中各部件功能见表2。

4 结语

铸铁环槽加工前相关准备工作的细化动素分析明确了氣密检测在整个流程环节中各个伴随节点，是气密性检测系统原理设计的理论基础。气密性检测系统是定位面凸点自动检测预警有效解决办法， 为自动化生产在活塞加工中的实现提供支持，也对铸铁环槽表面质量的提高起到了积极作用，同时也降低了生产成本、减轻了劳动强度。

参考文献：

[1]倪天宝.铝-硅合金活塞铸铁环槽表面质量研究[D].济南：山东大学，2017.

[2]翟可芬，赵庆阳，王沂蒙.活塞铸铁环槽的车削加工[J].工具技术，2010，44（9）：74-75.

[3]李欣.汽油机活塞工艺流程与夹具研究[D]. 淄博：山东理工大学，2014.

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