某型發動機缸體油堵擰緊自動化改進及問題診斷

代友文 陸郁 黃雅韻

摘要：汽車行業乃是國家的支柱性產業之一，其市場規模非常巨大。然而，近兩年，大部分汽車企業卻面臨著“寒冬”。在銷量上不去的情況下，如何做好降成本，成為各汽車制造企業，包括相應的零部件供應商的關注點。自動化改進，作為一個降低運行成本的點，其本身出發點就是提高生產效率，降低人力成本。本文主要圍繞某型發動機缸體油堵擰緊自動化改進及相關運行問題診斷展開論述。目的是為行業內類似的產線需求，提供參考。

Abstract： The automobile industry is one of the country's pillar industries， and its market scale is very huge. However， in the past two years， most auto companies have faced a "cold winter". In the case that sales are not going up， how to do a good job in reducing costs has become the focus of all automobile manufacturers， including the corresponding parts suppliers. Automation improvement， as a point of reducing operating costs， its own starting point is to improve production efficiency and reduce labor costs. This article mainly focuses on the automatic improvement of oil plug tightening of a certain type of engine and the diagnosis of related operating problems. The purpose is to provide a reference for similar production line needs in the industry.

關鍵詞：自動化;發動機;擰緊;問題診斷

Key words： automation;engine;tightening;problem diagnosis

中圖分類號：U461.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）18-0152-02

0? 引言

汽車工業發展歷史久遠，中國汽車工業雖然起步晚，但是，目前已經可以說是世界第一汽車大國。汽車，涵蓋柴油汽車、汽油汽車、液化天然氣汽車，也包含新興的新能源汽車，如鋰電池汽車、氫燃料汽車等。其關聯的相關配套零部件非常多，對應零部件配套企業也是相當龐大。雖然當前新能源汽車，尤其是燃料電池汽車有蓋過傳統燃油汽車的風頭，但是，傳統燃油汽車還是將會存在較長時間的生命周期。汽車發動機作為傳統燃油汽車的“心臟”，為整車輸出澎湃動力。汽車發動機主要由缸體、缸蓋、曲軸三大部件以及其他配合部件所組成。缸體主要作用為承載燃燒室，傳輸冷卻水、潤滑油等。其中，傳輸潤滑油，通常稱為“機油”，是在缸體內部各型腔、油道間。在缸體的機加工過程中，由于需要打通油道，自然就會在缸體表面鉆孔。當油道加工完成并得到徹底清潔后，則需要將鉆孔堵上（一般使用油堵），避免潤滑油的泄漏。本文主要針對某型發動機缸體油堵的自動擰緊及相關運行問題診斷展開論述。

該型發動機缸體為鑄鐵材質，生產過程主要分為前期鑄造、基準面預加工、上線打碼、粗加工、半精加工、中間清洗、中間試漏、安裝曲軸軸承蓋、精加工、珩磨、最終清洗、最終試漏、終檢下線。其中，主要探究在最終試漏工序，如何實現油堵的自動擰緊。

1? 結構設計

該型發動機缸體在前期油道加工完后，分別會有3個1/4油堵安裝孔和1個1/8油堵安裝孔。原有設計為操作人員手動取油堵、對油堵涂膠，最后使用擰緊槍將油堵擰緊固定到油堵孔上。新的油堵自動擰緊機構，設計上要能實現油堵自動上料、取油堵、油堵涂膠以及油堵擰緊。

2? 油堵自動上料

油堵原包裝為袋裝，需要人員先將油堵拆包裝后投入漏斗。漏斗設計上有一套自動上料機構，可以將油堵不斷傳輸到導軌上。因為油堵有正反方向之分，在導軌設計上有油堵防反的裝置。油堵在導軌上的移動靠抖料機構來實現。結構圖如圖1。

3? 油堵擰緊站及涂膠

本案例使用的是國際上較為通用的某品牌機器人，配套設計有擰緊工裝。油堵首先從上料機構經傳輸料道傳送到夾爪上部接料盒。當控制信號給接料盒需要料的信息后，隔料桿回退放料，然后，油堵落入夾爪中，夾爪氣缸下降到機器人取油堵位置。機器人按照預先調試好的坐標位置，移動到油堵取料位置。此時，靠擰緊槍頭表面設計的磁鐵，保證油堵在槍頭上貼合平整。機器人取到油堵后，會先到涂膠位置，對每一個油堵進行涂膠。考慮到設計上防錯，增加有油堵涂膠的壓力與時間控制，另外還有一套涂膠視覺識別防錯。如圖2。

4? 自動擰緊相關運行問題診斷

以上基本將油堵自動擰緊結構進行了概述，從設計上來看，從油堵供料、取料、涂膠到擰緊，本案例中均相應進行了相對完善的防錯或者監控。在實際運行過程中，我們還遇到以下一些問題，值得進行探討和分享。

4.1 油堵取料

在實際運行過程中，我們發現，油堵有取料失敗較多問題。這一問題，直接會影響到整個擰緊機構的運行效率。經過現場分析，判斷為擰緊槍頭設計上存在缺陷，槍頭前端為平頭，與油堵配合不緊密。采用球頭的前端設計后，取料失敗問題得到遏制。另，設計有V型夾爪和定位桿等專有接料裝置，保證油堵在取料位置的準確和穩定，如圖3。

為了讓油堵在槍頭上位置固定和貼平，還對槍頭設計上進行了改進，增加了磁鐵，有效吸附油堵，同時，防止油堵在機器人移動過程中掉落。如圖4。

4.2 油堵涂膠

當機器人將油堵取到后，會移動到涂膠位置。當到位信號觸發后，涂膠系統啟動噴膠。涂膠量是可以通過閥的開啟、供膠壓力和時間的設定來控制。實際運行過程中，有出現涂膠量波動問題，過多的涂膠會污染擰緊槍頭、污染夾爪，甚至是污染工件;過少的涂膠則會造成產品密封性能降低。針對涂膠量波動，有涂膠視覺識別防錯，能夠從過程進行監控。另外，固化相應的參數，對于涂膠量控制也是有一定的幫助。

4.3 油堵擰緊

在現場運行調試過程中，我們有發現，油堵在擰緊過程中出現擰緊不合格，主要問題在于油堵對位不好。由于設計上槍頭有一定柔性，在核對好擰緊位置后，基本可以解決擰緊問題。如圖5。

4.4 油堵的隔料

上料機構將油堵供到夾爪上部的接料盒，由于機器人取料每次只能取1個油堵，則需要進行隔料控制。在實際運行過程中，有發現隔料桿磨損異常和斷口問題。針對該問題，可行的控制措施是調整油堵吹氣壓力和隔料桿材質。

5? 總結

綜上所述，本文主要介紹了一種已應用于現場的自動擰緊裝置。與常見的自動擰緊區別在于，本套裝置能夠在實現擰緊的同時，實現產品的涂膠和膠檢。雖然，現場使用過程中，還存在一些影響運行的問題。這里也對一些常見問題進行了診斷和分享，供同行或者有相同需求的伙伴參考。

參考文獻：

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