自動涂膠系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)缸體生產(chǎn)中的應(yīng)用

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 發(fā)動機(jī)制造部，廣西 柳州 545007）

自動涂膠系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)缸體生產(chǎn)中的應(yīng)用

龍海清 王阿素

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 發(fā)動機(jī)制造部，廣西 柳州 545007）

本文主要介紹在發(fā)動機(jī)缸體制造過程中試漏工藝中的涂膠功能，缸體生產(chǎn)的最后工藝是試漏，試漏前需要壓裝堵蓋，而在堵蓋和工件中間有一層輔助密封的密封膠，在缸體壓堵之前，以自動控制系統(tǒng)來對工件進(jìn)行裝夾，以伺服系統(tǒng)對涂膠電機(jī)定性精確定位，通過控制密封膠的流量，涂膠時(shí)間等功能，保證密封膠有效均勻的涂在工件孔壁上，滿足自動化生產(chǎn)的運(yùn)行效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

自動控制；伺服；涂膠；發(fā)動機(jī)缸體

1 前言

隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，帶來了汽車發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)、制造的新局面，發(fā)動機(jī)制造技術(shù)，制造工藝也在日益完善，發(fā)動機(jī)自動化生產(chǎn)線應(yīng)用而生，本文以發(fā)動機(jī)缸體制造為例，簡明闡述在缸體制造過程當(dāng)中，自動涂膠系統(tǒng)的工作原理及其優(yōu)點(diǎn)。

2 缸體試漏工藝的必要性及涂膠的作用

試漏，顧名思義為測試泄漏。缸體作為整個(gè)發(fā)動機(jī)的主體，是整個(gè)發(fā)動機(jī)的重要組成部分之一，其功能的完好與否直接影響到整個(gè)發(fā)動機(jī)的使用性能。整個(gè)缸體上主要分布了三個(gè)的腔室，分別是水道，油道，曲軸室，每個(gè)腔室都其獨(dú)特的功能：水道用來給發(fā)動機(jī)提供冷卻水回路，保證發(fā)動機(jī)正常的工作溫度，防止因發(fā)動機(jī)過熱而導(dǎo)致故障；油道用來給發(fā)動機(jī)提供潤滑機(jī)油，保證運(yùn)動部件的有效正常潤滑，延長發(fā)動機(jī)的使用壽命；曲軸室即混合氣體燃燒的地方，是發(fā)動機(jī)的動力來源，其密封性能直接影響到發(fā)動機(jī)的動力和燃燒效率。以上三個(gè)腔室如果任何一個(gè)密封不好，都會導(dǎo)致不同的發(fā)動機(jī)故障，因此對這三個(gè)腔室的密封和檢漏工藝應(yīng)用而生，保證整每一個(gè)缸體的有效密封至關(guān)重要，缸體壓堵之前的涂膠便是為了輔助密封作用。

圖1 硬件原理圖

圖2 NC程序

3 缸體試漏工位涂膠系統(tǒng)的組成

整個(gè)涂膠工位采用全自動控制，其工作邏輯是: 工件進(jìn)入—各孔依次涂膠—工件流出，下面重點(diǎn)講述工件涂膠過程。

3.1 涂膠頭（涂膠電機(jī)）的伺服定位系統(tǒng)—以Festo SPC200為例說明

費(fèi)斯托公司生產(chǎn)的SPC200氣動伺服系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全，能耗低，運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。

圖3 控制輸出原理圖

圖4 涂膠系統(tǒng)硬件原理

圖5 涂膠時(shí)間與涂膠流量曲線圖

3.1.1 硬件組成

目前缸體線采用的是三軸控制，X（水平），Y（垂直），Z（涂膠），三個(gè)軸可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動，從控制系統(tǒng)原理圖看，主要包括氣伺服控制器，伺服比例方向閥，伺服汽缸，位置檢測傳感器等，其中系統(tǒng)的核心部件是氣伺服控制器，它是一個(gè)承上啟下的傳接作用，向上，它與整個(gè)機(jī)床的PLC控制器進(jìn)行通訊，向下，他與執(zhí)行部件和反饋部件進(jìn)行通訊。伺服比例閥通過接收來自氣伺服控制器的信號，輸出與信號相符的閥口，實(shí)現(xiàn)汽缸的運(yùn)動。位置檢測傳感器的作用是用于檢測汽缸運(yùn)動的當(dāng)前位置，并將信號反饋回伺服控制器與設(shè)定位置進(jìn)行比較，用于閉環(huán)控制。

3.1.2 運(yùn)動控制過程

在硬件安裝完成后，需要對各個(gè)軸進(jìn)行調(diào)試，氣伺服控制器可以通過通訊模塊上的RS232串口與PC連接，通過Festo 公司開發(fā)的WinPISA軟件實(shí)現(xiàn)PC與SPC 200之前的通訊 ，在系統(tǒng)標(biāo)定完成之后用戶將編譯好的NC程序（圖2）下載到控制器，控制器將運(yùn)行程序，將NC程序解碼后，輸出一組0-10V的電壓信號，來驅(qū)動比例閥動作，完成用戶需要的動作，見圖3。

控制原理解析：

當(dāng)輸入＜5V時(shí)，比例方向閥2口接通，當(dāng)輸入=5V時(shí)，比例閥截止，當(dāng)輸入＞5V時(shí)，比例方向閥4口接通，輸出=設(shè)定位置-當(dāng)前位置+5

舉例:當(dāng)設(shè)定位置是3，當(dāng)前位置是5，那么輸出=3-5+5=3，2口接通，當(dāng)設(shè)定位置是3，當(dāng)前位置是4，那么輸出=3-4+5=4，2口接通，當(dāng)設(shè)定位置是3，當(dāng)前位置是3，那么輸出=3-3+5=5，比例閥截止，運(yùn)動部件成功到達(dá)指定位置，并一直保持，通過此控制方式可將定位精度控制在0.2MM以內(nèi)，可以將涂膠頭精確的送入缸體的各個(gè)工藝孔之內(nèi)，保證涂膠頭位置的準(zhǔn)確性。

3.2 自動涂膠系統(tǒng)—以樂泰涂膠控制系統(tǒng)為例

當(dāng)涂膠頭精確進(jìn)入缸體的工藝孔之后，馬上開始涂膠過程，樂泰涂膠控制系統(tǒng)主要應(yīng)用在發(fā)動機(jī)工廠中的缸體，缸蓋生產(chǎn)線，通過控制密封膠的流量，涂膠時(shí)間等參數(shù)來滿足工件的工藝要求，達(dá)到對各個(gè)工藝腔室的密封功能。

3.2.1 硬件組成

涂膠系統(tǒng)包括涂膠控制器，壓力罐，涂膠電機(jī)和涂膠閥等，其中控制器是核心部分，可以對涂膠流量和涂膠時(shí)間進(jìn)行設(shè)置（圖4），能監(jiān)控密封膠流量并產(chǎn)生報(bào)警，壓力灌是密封膠的儲存容器，通過壓縮空氣將密封膠壓入涂膠管路及涂膠閥，最后通過涂膠電機(jī)將密封膠均勻的涂到缸體工藝孔內(nèi)壁。

3.2.2 涂膠過程

當(dāng)涂膠頭定位完成之后，涂膠控制器接收到來自上層PLC的信號，發(fā)出涂膠指令，使涂膠電機(jī)旋轉(zhuǎn)，涂膠閥打開，完成整個(gè)涂膠過程。

4 與傳統(tǒng)涂膠的對比

自動涂膠控制系統(tǒng)，從缸體進(jìn)入涂膠區(qū)域，定位，夾緊，涂膠，工件流出采用全自動PLC控制，自動化程度和設(shè)備集成度很高，由于采用伺服控制涂膠電機(jī)定位，一組涂膠電機(jī)和涂膠閥即可滿足多個(gè)工藝孔要求，相比傳統(tǒng)的一一對應(yīng)的設(shè)計(jì)相比，硬件成本相對有所降低，設(shè)備故障率和維護(hù)成本也減少很多；由樂泰涂膠控制器控制的涂膠系統(tǒng)，與手動涂膠相比可定量化修改涂膠參數(shù)，保證工藝修改的一致性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，可最大限度降低主觀因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

5 影響涂膠質(zhì)量的因素

首先采用自動定位控制，伺服定位系統(tǒng)的偏移會導(dǎo)致缸體和涂膠電機(jī)的相對位置發(fā)生變化，從而導(dǎo)致缸體與電機(jī)頭干涉，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致撞機(jī)，所以伺服位置不可隨意更改，設(shè)計(jì)硬件更換和軟件調(diào)整后需要驗(yàn)證相對位置。涂膠系統(tǒng)中的密封膠是流質(zhì)狀態(tài)，時(shí)間久了會凝固在閥體內(nèi)壁從而導(dǎo)致出膠量少或者沒膠，整個(gè)密封膠的流動路徑需要定期維護(hù)清潔，防止堵塞。目前這套系統(tǒng)在缸體生產(chǎn)線還是比較穩(wěn)定，具有一定推廣和借鑒價(jià)值。

[1]南京馬波斯氣動三軸伺服系統(tǒng)說明[Z].費(fèi)斯托（中國）有限公司系統(tǒng)工程部.

[2]龔舟 SPC200氣動伺服定位控制技術(shù)[Z].

[3]WinPISA_Version_4.5 使用說明書[Z].

[4]97152 Manual Henkel equipment[Z].

[5]發(fā)動機(jī)缸體試漏工藝培訓(xùn)文檔[Z].

U468 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

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