發動機產品清潔度控制系統

王迎 石坤 張洪寶

摘要：發動機清潔度問題導致的整機失效是行業的一大難題，依據“預防性質量管理”的理念，我們應該秉承關鍵工序四步法，做好“清洗工藝零超差，刀具去屑零毛刺，

密封涂膠零缺陷，測試評價零逃逸”，從工序的控制優化進行預防控制，特別是檢測工序探測及失效問題分析就成了拉動控制能力提升的難點和關鍵。

關鍵字：清潔度控制、膠線密封、斷屑

（一）、背景：

發動機整機清潔度引起的異常磨損、劃傷漏液類問題占據市場整機失效問題的相當比例，成為行業關注的一大產品質量風險問題。通過售后失效案例的逐一分析，本文對發動機產品制造過程清潔度控制進行了歸納概括，從清洗、去毛刺工藝以及過程的檢測控制能力做全面的梳理和改進，做系統性預防提升，改善客戶發動機市場性能表現。”

本文適用于汽油發動機加工制造及裝配生產領域清潔度工序控制，泄漏失效分析方法及經驗在動力總成產品失效分析中可借鑒參考。

（二）、關鍵工序介紹

一、“清洗工藝超差零”

1、保證清洗設備高能力

按照MRO的標準進行預驗收及終驗收，包括產品樣本量的選擇，重量及顆粒度的標準和試驗結果分析，計算樣本下的驗收能力指數，保證標準化的流程執行及檢測設備和方法的能力，得到初期的設備能力。

生產階段：在生產過程的試生產過程中，同樣進行設備能力的定期監控，利用標準的驗收方法進行設備能力保證。驗收的樣本按照統計學抽樣的原則，連續分組取樣，取樣具有代表性。

高壓清洗工序自帶毛刷深入到孔中，引入插洗工藝，制定充分適宜的清洗壓力并選擇高性能的清洗壓力泵是得到好的清洗工序的關鍵。

2、設備預防重保養

設備工程師應根據清洗設備設備能力的監控表現，實現預測性維修及設備周期保養。包含清潔、緊固、調整、潤滑、防銹等步驟，清潔過程包含上料機構、翻轉夾緊機構的清潔;在清潔過程之后利用工件測試MASTER驗證件的狀態，進行噴嘴機構的調整和檢查;進行清洗液周期的成分檢測分析，現場定頻監控PH值及成分含量，實現設備的防銹功能。

為了避免降低工件表面防銹的周期，應該定期監測清洗液氯離子濃度，與清洗液混合的除金屬成分等，必須制備純水，控制雜質離子濃度。

3、關鍵參數嚴格控制

清洗機的清洗方式及參數控制，需要工藝工程師及設備工程師制定不同的配置方案，進行方案的組合驗證，包括清洗機壓力設置、清洗液濃度設置、清洗液溫度設置、水箱翻轉角度、浪涌清洗節拍、高壓去毛刺工序壓力等各個參數和組合。進行組合方案選型后，分組進行現場的工藝驗證，按照驗收標準得到最佳清洗方案。

清洗設備的Dynek test的Master標準件使用牙膏等進行噴涂驗證，避免油性物質堵塞噴嘴。

二、關鍵工藝——刀具斷屑

1、刀具穩健設計

刀具的切削加工特性受產品的材質、刀具的材質、刀具的幾何尺寸以及加工參數的綜合影響。目前行業推薦使用PCN材質刀片，提高刀具壽命;同時，刀具的前后角的設計也會影響加工鋒利性進而影響毛刺的產生，綜合考慮崩刀及刀具壽命等影響，一般采取適當增大刀具后角的方法改善毛刺加工的狀態。

刀具幾何尺寸的選擇在適當范圍內調整，避免前角過大引起鋁屑夾雜在刀尖或刀柄上，造成崩刀風險的增大。一般可以通過后角的選型得到最好的加工效果。

2、刀具加工路徑優化

毛刺的產生一般發生在鉆孔及面銑工藝，對于面銑加工，通常在刀具加工的出刀位置引用適當的工藝進行去毛刺控制。包括刀盤運轉、路徑退刀的出刀口。利用傳統的毛刷去毛刺技術不充分的情況下，可以通過路徑優化，增加出刀位置的二次加工，降低工藝過程的毛刺產生流出。另外，需要選取適當的加工工藝參數，進給的選擇，調整刀盤轉速和刀盤刀片片數，選擇適當的進給，獲得最優的加工質量。

進給的選擇受加工的效率以及主軸加工載荷影響，建議通過刀片材質等方面進行改進得到綜合加工結果。

3、輔助利用毛刷設計

對于缸蓋加工主要針對火花塞孔、進排氣閥座圈閥座、導管孔、進排氣道及水道油道等部位進行毛刺去除及控制。在加工工藝中經常選用磨料毛刷進行邊緣毛刺的去除。根據毛刺的形態分布等設計毛刷的形態，例如油道交叉孔毛刺去除的燈籠裝毛刷，利用燈籠形狀增加毛刺去除有效接觸面，達到交叉孔毛刺去除難的特點。通過毛刷路徑，轉速及進給的設定，得到最佳的加工參數，獲得優良的去毛刺效果。毛刷的耐磨性及材料的掉落需要設計通過如激光對射檢測等，防止材料落入產品引起質量失效后果。

三、 密封涂膠嚴控制

1、運動部件潤滑工藝

裝配過程涉及密封控制的關鍵工序有包括運動副潤滑工序，如缸孔潤滑工序，活塞銷潤滑工序、主軸頸/凸輪軸頸潤滑工序;結合面密封涂膠工序，如后油封涂膠工序、油底殼涂膠工序以及前蓋涂膠工序等;油路關鍵零件清潔度保證，如OCV閥、凸輪軸、氣門挺桿、機械挺柱安裝工序等，對于關鍵潤滑工序，需要保證潤滑的均一性，潤滑位置的一致性，潤滑油的霧化充分等，目前關鍵的潤滑控制已經采用自動/半自動潤滑裝置進行，避免人工潤滑導致的質量風險。關鍵油路零件清潔度通過包裝、工位清潔度控制、后工序泄漏檢測等進行控制。

2、密封安裝面清潔附著力

涂膠工序利用傳統的RTV膠進行密封面的密封填充，采用Wiping工藝，以及等離子清洗設備進行表面油污的去除，保證接觸表面的清潔度，利用機器人進行自動涂膠，保證膠線寬度及高度等，保證膠線質量，利用視覺防錯系統防止缺陷產生流出;后續通過拉拔力試驗保證膠線涂膠的黏著力達到密封的效果。

RTV材料在涂膠后，一般經過7-8分鐘后粘合性能會產生衰減，需要工藝保證后道工序密封安裝的時間控制。

（三）、問題解決提升

以鋁屑為例，鋁屑的形態基本分為片狀、點狀、條形、嵌入式等形態，根源由機加工產生。在密封面安裝后拆解通常已經經過了加工后工序、裝配整條工藝的流轉包括清洗、壓裝等，找到鋁屑加工的根源比較困難。各種形態、厚度、蜷曲度，加工紋路等方面的樣本，結合分析后續工序的影響，結合經驗推測鋁屑的產生工位，進而對斷屑、刀具等進行優化，從根源上解決問題。

總結：

清潔度關聯因素很多，在問題解決過程中，應該抓住關鍵要素，保證產品清潔度。以預防為主、分析改進的思想，找準變異、風險管控，提升發動機產品的清潔度表現，降低售后整機失效的風險。

參考文獻：

<1> 《GM-CETC Bill of Sediment Elimination for Engines Guidelines》：Version：1.0 Global GM manufacturing Engineering Center.

<2> 《Global Machinery and Equipment Specification Document Machine and Assembly Runoff Specification》：Version：3.0 Global GM manufacturing Engineering Center.