发动机工厂清洁度管理研究

2017-01-20

中国设备工程 2017年11期

（上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东青岛 266555）

发动机工厂清洁度管理研究

尹秀香

（上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东青岛 266555）

本文主要对发动机工厂制造过程的清洁度管理进行分析和研究。通过对发动机工厂清洁度现状的实地考察和深入分析，结合清洁度理论知识，得出如何对清洁度做好管理。旨在通过将清洁度管理理论融入到实际应用中，达到改进清洁度控制系统和完善清洁度管理的目的，提高机加工制造质量和发动机产品质量，促进工厂的发展。

清洁度；自制件；管理

1 概述

1.1 清洁度简介

清洁度，顾名思义“清洁到什么程度”。清洁度一般分为零部件清洁度和产品清洁度。在汽车行业中，尤其是发动机工厂，对零部件清洁度和产品清洁度要求非常高，是一项非常重要的质量指标，直接影响着发动机的性能及使用寿命。发动机工厂零部件清洁度分为外购件清洁度和自制件清洁度，外购件清洁度主要涉及外购件本身清洁度和其包装清洁度，自制件清洁度主要涉及自制件本身清洁度和其运输过程清洁度。发动机工厂产品清洁度主要是指整机清洁度，整机清洁度包括发动机零部件清洁度和发动机运行后的清洁度。

对于发动机，清洁度主要涉及发动机油路和水路，其中以油路最为重要，同时涉及发动机零部件装配过程的清洁度。影响发动机工厂清洁度的因素主要有零部件自身携带的杂质、包装带来的二次污染、加工工艺自身遗留的飞边、毛刺、加工清洗后遗留的杂质以及运输过程中落入的杂质等。清洁度监控过程中主要以杂质的种类、形状、尺寸、形成方式等进行分类，以便于对清洁度进行改进。

1.2 发动机工厂工艺简介

一些发动机工厂以组装发动机为主，一台发动机有零部件200多种，其中98%的零部件均为对外采购，仅有缸体、缸盖、曲轴以及凸轮轴、连杆等约3%的零部件会进行自制，被称为自制件。这种自制也仅限于加工，其毛坯依然是对外采购，当然部分工厂有铸造生产线，可以自行铸造。故发动机工厂工艺布局一般是对外采购缸体、缸盖和曲轴毛坯，进行加工制造形成总成，一般设置为机加工车间。发动机上除缸体总成、缸盖总成和曲轴总成外，其余零部件均对外采购，运输至工厂，与缸体总成、缸盖总成和曲轴总成共同组装成发动机整机，一般设置为装配车间。即发动机工厂一般设置为机加工生产线和装配生产线，进行发动机的批量生产和制造。

2 发动机工厂清洁度管理

2.1 发动机工厂清洁度问题分布

以对外采购缸体、缸盖和曲轴毛坯，自制缸体总成、缸盖总成和曲轴总成，其余零部件对外采购为例，对发动机工厂清洁度问题分布逐一说明。

2.1.1 缸盖总成

当前铸造缸盖材质都是铝合金，铸造过程基本采用特殊铸造。供应商将缸盖毛坯铸造完成后，通常情况下存在的清洁度问题是：为了能够充分的降低发动机温度，缸盖毛坯的水道结构设计的比较复杂，其内腔存在多处的圆角形角落，而这些角落容易卡滞铸造携带的铸渣。

缸盖毛坯在发动机工厂进行加工制造成缸盖总成的过程中，存在的清洁度问题比较多。

（1）缸盖在铣面、钻孔等加工过程中，因其加工方式导致断屑呈现螺旋状、扇形等，在加工及清洗过程中，被冲至水道的圆角角落里并卡滞在里面。在缸盖运输过程中，断屑因震动掉落在运输线、运输托盘上，严重的时候，会在装配过程中掉落在缸盖总成和缸体总成的结合面上，引起发动机泄漏（漏水、漏油、油水贯通等）。

（2）缸盖总成上的油路，是钻孔形成的，油路走向通常为横向和纵向，这样必然需要油路对接，形成相贯线，此处将存在加工方式带来的翻边。翻边在发动机运行过程中被高压油冲落在油路中，引起运动部件磨损，严重时发动机会发生异响。

（3）缸盖在铣面过程中，在其边缘形成很多翻边，这些翻边经过毛刷刷后会残留部分，残留的部分在运输过程中掉落在运输线、运输托盘上，严重的时候也会在装配过程中掉落在缸盖总成和缸体总成的结合面上，引起发动机泄漏（漏水、漏油、油水贯通等）。

2.1.2 缸体总成

当前铸造缸体材质有铸铁和铸铝的两种，铸铝材质的情况下，清洁度问题基本与铸铝缸盖一致。此处以铸铁材质缸体说明。铸铁材质的缸体毛坯涉及的清洁度问题较多，主要有以下几方面。

（1）铸铁材质缸体毛坯是由型砂铸造形成的。在设计上，缸体毛坯内腔有水道、回油道是铸造形成的，故缸体毛坯水道和回油道在清砂未能清除干净的情况下，会带来清洁度问题，尤其是回油道内存在的可脱落的型砂，发动机运行过程中，这些型砂被冲至油底壳中，混在机油中，被集滤器吸入，流至机油滤清器进行过滤时，型砂把机滤器堵住，引起发动机主油道油压低，随即机滤器上的旁通阀打开（为了保证发动机主油道压力），未进行过滤的机油进入主油道，其中的型砂进入曲轴主轴颈与轴瓦之间，引起轴瓦和曲轴主轴颈的异常磨损，导致发动机异响。

（2）为了防止生锈，铸铁材质的缸体毛坯在其外表面上均涂有防锈漆，这些防锈漆在缸体加工过程中，因为不容易切断，会在面的边缘存有长条状漆皮，这些漆皮掉落在特定的部位（比如水泵安装面的密封区域）引起发动机泄漏。

（3）同缸盖一致，缸体总成上的主油道，亦是钻孔形成的，在主油道和斜油孔/供油孔对接时形成相贯线，此处也会存在加工方式带来的翻边。这些翻边在发动机运行过程中被高压油冲落在油路中，引起运动部件磨损，严重时发动机会发生异响。

2.1.3 曲轴总成

针对曲轴总成，其清洁度问题主要为加工过程中形成的翻边及毛刺，尤其是油孔边缘及油孔交叉处。这些翻边和毛刺掉落在油路中，引起运动部件磨损，严重时发动机会发生异响。

2.1.4 其余对外采购零部件

对外采购的零部件，清洁度问题主要由零部件包装携带的二次污染及零部件在供应商处本体清洁度控制。比如在包装方面，气门密封面上粘着包装袋的塑料片，比如在供应商本体清洁度控制方面，机油泵自身携带着铝屑，堵塞机油泵中的油路。

2.1.5 自制缸体总成、缸盖总成和曲轴总成存在的共同清洁度问题

自制件（缸体总成、缸盖总成和曲轴总成）存在的共同的清洁度问题如下。

（1）自制件储存。因自制件是铸铁材质，在长时间库存及环境温度湿度的影响下，会发生生锈问题。生锈的自制件进行除锈或者返修，将带来二次污染产生清洁度问题。

（2）自制件运输。自制件使用托盘、小车等进行运输。自制件存放在托盘上或者小车上，其携带的翻边或者毛刺都会掉落在托盘或者小车上，引起清洁度问题。同时，托盘或者小车等与自制件接触的材质基本都是塑料，塑料在自制件锋利边缘的切割下掉落塑料片，粘在自制件的表面，形成二次污染产生清洁度问题。

2.1.6 装配过程清洁度问题

2.2 发动机工厂清洁度问题管理

发动机工厂的清洁度问题种类繁多，涉及范围较广，为了更好的开展清洁度工作，首先需要建立清洁度持续改进小组，设立组织结构，以推进清洁度持续改进，最终形成清洁度管理流程。其次需要针对清洁度的每一个问题建立清洁度标准，尤其是需要建立可衡量的清洁度标准，以备监测过程实施的有效性。例如，缸盖总成、缸体总成和曲轴总成既要有清洁度颗粒度的重量要求，同时要有颗粒度的尺寸和形状要求，用可衡量的指标来监控清洁度是否达标。最后针对当前发动机工厂清洁度问题分布，对这些问题进行分类管理，分类管理主要从自制件、外购件两方面进行，其中自制件清洁度管理是发动机工厂清洁度管理的重点。在管理的过程中，清洁度问题解决和清洁度问题解决后维护需要同步进行。下面针对清洁度问题解决和清洁度问题解决后维护重点详述。

2.2.1 清洁度问题解决

外购件的清洁度问题解决大部分是由外购件供应商进行的。在此不再详细说明，重点讲述自制件的清洁度问题解决。根据自制件清洁度问题分类，将自制件的问题归类为零件本身、存储运输、清洗机、清洁度监测四个方面。

（1）零件本身主要是自制件加工方式带来的翻边和毛刺，该种问题主要通过寻找合适的加工参数和加工刀具、增加毛刷、机器人去毛刺、高压清洗和超声波清洗等方式去除翻边和毛刺，这些方式的资本投入比较高，在进行问题解决过程中，成本和质量将发生冲突，需要清洁度小组推进。

（2）存储运输主要是生锈、运输过程中翻边和毛刺掉落以及托盘小车塑料掉落，这些问题的根源在于自制件的库存量。为了保证自制件能够满足装配的需求，尤其是在自制过程中设备长时间故障没有产出的情况下，自制件都会储备较大的库存量。库存量的多少直接影响自制件的存储运输过程。库存量越多，存储时间越长，在温度和湿度不能保证的环境中（例如昼夜温差大于10℃，湿度大于65）就容易生锈，同时使用的托盘和小车等因大量被占用，无法按照频次清洗导致托盘和小车的清洁度严重不合格。故解决存储运输过程中清洁度问题的最有效手段是降低库存量。同时，针对生锈问题可以建立独立的恒温恒湿库，其大小及成本可以根据实际情况核算。

（3）清洗机主要是保证清洗后的零件的清洁度是达标的。首先，在工艺设计前期，针对清洗机的目的和清洗内容，需要明确清洗机需要具备的功能，从设计上规避后期潜在存在的清洁度问题，同时在日常生产过程中确保清洗机清洗参数是有效的，比如清洗压力、清洗温度等等。

（4）清洁度监测方面，需要从重量及颗粒度的尺寸和形状等方面来衡量清洁度是否达标。针对重量比较容易操作，只需要对杂质进行称重即可，比较难以实现的是需要将零件内的杂质通过合适的方法均清洗出来。针对颗粒度则需要利用显微镜进行尺寸测量和形状描述。一般情况下，颗粒度是解决清洁度问题的比较关键的突破点。