发动机产品清洁度控制系统

王迎 石坤 张洪宝

摘要：发动机清洁度问题导致的整机失效是行业的一大难题，依据“预防性质量管理”的理念，我们应该秉承关键工序四步法，做好“清洗工艺零超差，刀具去屑零毛刺，

密封涂胶零缺陷，测试评价零逃逸”，从工序的控制优化进行预防控制，特别是检测工序探测及失效问题分析就成了拉动控制能力提升的难点和关键。

关键字：清洁度控制、胶线密封、断屑

（一）、背景：

发动机整机清洁度引起的异常磨损、划伤漏液类问题占据市场整机失效问题的相当比例，成为行业关注的一大产品质量风险问题。通过售后失效案例的逐一分析，本文对发动机产品制造过程清洁度控制进行了归纳概括，从清洗、去毛刺工艺以及过程的检测控制能力做全面的梳理和改进，做系统性预防提升，改善客户发动机市场性能表现。”

本文适用于汽油发动机加工制造及装配生产领域清洁度工序控制，泄漏失效分析方法及经验在动力总成产品失效分析中可借鉴参考。

（二）、关键工序介绍

一、“清洗工艺超差零”

1、保证清洗设备高能力

按照MRO的标准进行预验收及终验收，包括产品样本量的选择，重量及颗粒度的标准和试验结果分析，计算样本下的验收能力指数，保证标准化的流程执行及检测设备和方法的能力，得到初期的设备能力。

生产阶段：在生产过程的试生产过程中，同样进行设备能力的定期监控，利用标准的验收方法进行设备能力保证。验收的样本按照统计学抽样的原则，连续分组取样，取样具有代表性。

高压清洗工序自带毛刷深入到孔中，引入插洗工艺，制定充分适宜的清洗压力并选择高性能的清洗压力泵是得到好的清洗工序的关键。

2、设备预防重保养

设备工程师应根据清洗设备设备能力的监控表现，实现预测性维修及设备周期保养。包含清洁、紧固、调整、润滑、防锈等步骤，清洁过程包含上料机构、翻转夹紧机构的清洁;在清洁过程之后利用工件测试MASTER验证件的状态，进行喷嘴机构的调整和检查;进行清洗液周期的成分检测分析，现场定频监控PH值及成分含量，实现设备的防锈功能。

为了避免降低工件表面防锈的周期，应该定期监测清洗液氯离子浓度，与清洗液混合的除金属成分等，必须制备纯水，控制杂质离子浓度。

3、关键参数严格控制

清洗机的清洗方式及参数控制，需要工艺工程师及设备工程师制定不同的配置方案，进行方案的组合验证，包括清洗机压力设置、清洗液浓度设置、清洗液温度设置、水箱翻转角度、浪涌清洗节拍、高压去毛刺工序压力等各个参数和组合。进行组合方案选型后，分组进行现场的工艺验证，按照验收标准得到最佳清洗方案。

清洗设备的Dynek test的Master标准件使用牙膏等进行喷涂验证，避免油性物质堵塞喷嘴。

二、关键工艺——刀具断屑

1、刀具稳健设计

刀具的切削加工特性受产品的材质、刀具的材质、刀具的几何尺寸以及加工参数的综合影响。目前行业推荐使用PCN材质刀片，提高刀具寿命;同时，刀具的前后角的设计也会影响加工锋利性进而影响毛刺的产生，综合考虑崩刀及刀具寿命等影响，一般采取适当增大刀具后角的方法改善毛刺加工的状态。

刀具几何尺寸的选择在适当范围内调整，避免前角过大引起铝屑夹杂在刀尖或刀柄上，造成崩刀风险的增大。一般可以通过后角的选型得到最好的加工效果。

2、刀具加工路径优化

毛刺的产生一般发生在钻孔及面铣工艺，对于面铣加工，通常在刀具加工的出刀位置引用适当的工艺进行去毛刺控制。包括刀盘运转、路径退刀的出刀口。利用传统的毛刷去毛刺技术不充分的情况下，可以通过路径优化，增加出刀位置的二次加工，降低工艺过程的毛刺产生流出。另外，需要选取适当的加工工艺参数，进给的选择，调整刀盘转速和刀盘刀片片数，选择适当的进给，获得最优的加工质量。

进给的选择受加工的效率以及主轴加工载荷影响，建议通过刀片材质等方面进行改进得到综合加工结果。

3、辅助利用毛刷设计

对于缸盖加工主要针对火花塞孔、进排气阀座圈阀座、导管孔、进排气道及水道油道等部位进行毛刺去除及控制。在加工工艺中经常选用磨料毛刷进行边缘毛刺的去除。根据毛刺的形态分布等设计毛刷的形态，例如油道交叉孔毛刺去除的灯笼装毛刷，利用灯笼形状增加毛刺去除有效接触面，达到交叉孔毛刺去除难的特点。通过毛刷路径，转速及进给的设定，得到最佳的加工参数，获得优良的去毛刺效果。毛刷的耐磨性及材料的掉落需要设计通过如激光对射检测等，防止材料落入产品引起质量失效后果。

三、 密封涂膠严控制

1、运动部件润滑工艺

装配过程涉及密封控制的关键工序有包括运动副润滑工序，如缸孔润滑工序，活塞销润滑工序、主轴颈/凸轮轴颈润滑工序;结合面密封涂胶工序，如后油封涂胶工序、油底壳涂胶工序以及前盖涂胶工序等;油路关键零件清洁度保证，如OCV阀、凸轮轴、气门挺杆、机械挺柱安装工序等，对于关键润滑工序，需要保证润滑的均一性，润滑位置的一致性，润滑油的雾化充分等，目前关键的润滑控制已经采用自动/半自动润滑装置进行，避免人工润滑导致的质量风险。关键油路零件清洁度通过包装、工位清洁度控制、后工序泄漏检测等进行控制。

2、密封安装面清洁附着力

涂胶工序利用传统的RTV胶进行密封面的密封填充，采用Wiping工艺，以及等离子清洗设备进行表面油污的去除，保证接触表面的清洁度，利用机器人进行自动涂胶，保证胶线宽度及高度等，保证胶线质量，利用视觉防错系统防止缺陷产生流出;后续通过拉拔力试验保证胶线涂胶的黏着力达到密封的效果。

RTV材料在涂胶后，一般经过7-8分钟后粘合性能会产生衰减，需要工艺保证后道工序密封安装的时间控制。

（三）、问题解决提升

以铝屑为例，铝屑的形态基本分为片状、点状、条形、嵌入式等形态，根源由机加工产生。在密封面安装后拆解通常已经经过了加工后工序、装配整条工艺的流转包括清洗、压装等，找到铝屑加工的根源比较困难。各种形态、厚度、蜷曲度，加工纹路等方面的样本，结合分析后续工序的影响，结合经验推测铝屑的产生工位，进而对断屑、刀具等进行优化，从根源上解决问题。

总结：

清洁度关联因素很多，在问题解决过程中，应该抓住关键要素，保证产品清洁度。以预防为主、分析改进的思想，找准变异、风险管控，提升发动机产品的清洁度表现，降低售后整机失效的风险。

参考文献：

<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.