样试柴油机装配过程清洁度控制

李江南，韩承敏，李晓飞，李明珠，邵 清

样试柴油机装配过程清洁度控制

李江南，韩承敏，李晓飞，李明珠，邵 清

（潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261061）

为了保证样试柴油机装配过程中的清洁度控制水平，提高柴油机的装配质量，论文分析了样试柴油机的零部件特点，总结了样试零部件清洁度控制措施，通过制订清洁度查核规范、清洗工艺方案、清洁度检查措施以及记录过程，可有效保证装配过程的清洁度控制水平，减少因清洁度问题导致的装配质量问题，保证新产品的开发周期。

样试柴油机；装配；清洁度

随着全球化进程的加快，制造业面临着前所未有的机遇与挑战，在新形势下提高核心竞争力、加快新产品研发进程成为一个企业保证其竞争优势的核心要素。装配环节在柴油机研发过程中居于核心地位，该环节所花费的时间约占整个新产品研发时间的40%～60%，装配环节所花费的费用则能占据全部新产品研发费用的30%～50%[1]，试制柴油机的装配质量直接决定其可靠性，而清洁度控制水平直接影响试制柴油机的装配质量。一旦装配过程中清洁度控制不好，会造成异常磨损、卡滞甚至拉缸、化瓦等严重故障，重新组织样试件并装配不仅会引起开发成本增加，而且会延长新产品的研发周期，延误新产品市场投放进程。

1 试制阶段柴油机零部件特点

1.1 机型种类繁多，试制阶段的零部件种类繁杂

因目标市场不同，很多新产品会同步研发，排量不同、用途不同造成不同新产品间结构差异很大，无法满足通用性要求，如此带来的问题是同步开发的机型繁多，且零部件种类繁杂（如铸件、锻件、机加工件、总成件等），给样试阶段的清洗工艺制定带来了很大的挑战。

1.2 样试零部件制造工艺不成熟，清洁度水平控制较差

因试制阶段很多零部件供方的工艺准备不成熟，特别是A样件、B样件，清洁度控制水平较差，给装配环节带来了很大的控制压力。通过总结大量试制阶段查核发现的清洁度问题，清洁度杂质主要有型砂、切屑、毛刺、翻边、锈蚀等[2-8]。几类典型零部件的清洁度问题有：1）铸造类零部件（如齿轮室、排气管、进气管、飞轮壳等）等未使用正式模具来生产，而是采用了砂模、木模等临时工艺方案，且未采用喷砂、抛丸等工艺，导致加工出的零部件存在诸如夹砂、批缝、型砂等问题；2）机加工类零部件（如机体、气缸盖、摇臂轴、凸轮从动轴、摇臂座等）上的相贯孔处容易存在翻边、毛刺等问题，内腔如加工完成后未仔细清理容易残留加工切屑，且如防锈措施不到位时容易发生锈蚀问题；3）总成类零部件（如进气摇臂、排气摇臂、凸轮从动件等）如未采取合理衬套、球座压装工艺，会导致衬套、球座划伤。

2 试制阶段零部件清洁度控制措施

2.1 清洁度查核规范制订

根据每种零部件的特点，有针对性地制订清洁度查核规范，通过透视图、剖视图等手段细致表示出具体的检查部位、检查要求，有的放矢，便于装配时有针对性地开展清洁度查核工作。

2.2 清洗工艺方案制定

批量生产阶段因产品已定型且零部件种类相对固定，因此，可以通过规划定点定位清洗机来清洗以保证清洁度要求，但样试阶段因机型种类多，并且所需清洗的零部件种类也繁多。如果要采用定点定位清洗则需定制大量的工装夹具，生产节拍无法满足试制要求，故需综合考虑制定试制阶段零部件的清洗工艺方案。

根据试制阶段柴油机零部件的特点，结合试制车间实际生产条件，确定试制零部件清洗工艺方案：待清洗零部件上托盘－喷淋式清洗机自动清洗（清洗10 min+漂洗5 min）－外观清洁度检查－人工清理－手工清洗－吹干，重点对喷淋式清洗机自动清洗以及人工清理、手工清洗进行介绍。

2.2.1喷淋式清洗机自动清洗

喷淋式清洗机（图1）一般由清洗室、气门门、旋转喷淋系统、储液槽（清洗、漂洗）、装载托盘、手动喷枪、吸水枪、储液槽加热系统、电气控制柜等组成，可容纳清洗工件尺寸长×宽×高为 2 000 mm× 2 000 mm×900 mm，最大负载为2 000 kg。该类型设备可采用电加热，加热温度可调，最高加热温度不低于70 ℃，自动闭环控制，带温度显示，从设备启动到预热到70 ℃小于等于2 h，能根据生产情况预热设备。清洗时间一般可由清洗机厂家根据经验预设好，也可在用户处根据待清洗工件的污染程度进行手动设置，灵活性高，可满足不同类型清洗工件的清洗需求。清洗机配备油水分离器，包括三个主要部分：隔膜泵、分离槽和吸液单元。油水分离器通过它的隔膜泵抽取清洗槽内的液体含油表层，经层状过滤把油分离出去，分离后的清洗液体流回储液槽。油水收集在容器中，达到维护的作用，油分离器可连续操作。为了达到最佳的清洗效果，油分离器可以在清洗机待机时工作。处理速度为150 L/h，废油桶容积为5 L，材质为不锈钢。

图1 清洗机

该类型的清洗机最大的优点是可清洗零部件种类多，只要尺寸满足、质量满足即可清洗，是试制阶段零部件清洗的最佳选择。但唯一的不足是无法自动有效去除内部腔室的杂质，因此，需借助清洗机上配备的手动喷枪来有针对性地定点清洗，适合针对待清洗工件上的深孔、盲孔以及油道等部位的清洗。手动喷枪操作时清洗机门须开启，喷头喷嘴为束状，流量可达40 L/min，压力可达到6.5 bar。此外，清洗机可选配吸水枪，用于吸取复杂零件中有空洞清洗部位的清洗液和部分颗粒物，加速待清洗工件的干燥。图2为某国外清洗机厂家用于清洗测试的机体清洗前、清洗后的效果对比图，可对待清洗工件外表面的重油污进行有效去除。

图2 清洗前后效果对比

2.2.2人工清理及手工清洗

对待清洗零部件内部清理不到的区域，由人工用圆锉、钢丝刷、碳化硅磨粒刷等清理工具对相贯孔处的毛刺及翻边、铸造表面的批缝及型砂等进行打磨处理，并用手动喷枪对打磨下来的杂质进行清理，进一步提高清洁度水平。

2.3 清洁度检查措施

2.3.1肉眼目视检查

主要检查零部件的外观以及视线可看清的部分内腔，可结合加工剖切等手段，以便保证检查效果。图3为试制阶段肉眼目视检查发现的清洁度问题，主要有铸造批缝、相贯孔翻边、铸造型砂等等。

2.3.2内窥镜检查

内窥镜目前广泛应用于制造行业，其作为一种无损检测设备，延长了人眼的视距，可以突破人眼观察的死角，可准确清晰地观察待检查零部件内表面情况，是一种十分有效的清洁度检查工具。常见的内窥镜结构如图4所示，操作者通过手持显示器端，将柔性管插伸入待检查区域，通过控制摄像头获取被检查部位的图像信息[9-10]。主要用于对内腔中隐藏部位表面进行的直观检测，如机体油道及水道、气缸盖油道及水道、摇臂油道、摇臂轴油道等等。因内窥镜的体积小、质量轻、便于携带、可探测小孔、可定量等特性在内腔检查中具有十分重要的作用。

图4 内窥镜结构

图5、图6为试制阶段借助工业内窥镜检查发现的清洁度问题，主要有铸造批缝、衬套翻边、毛刺等。

2.4 过程记录

在已有清洁度查核规范和清洗工艺方案的情况下，对清洁度检查后的过程记录也十分重要，通过对查核发现的清洁度问题进行记录，并用于试制柴油机的装配质量文件存档，对后续的质量追溯以及批量生产阶段的质量检查具有十分重要的作用。

3 结论

本文介绍了试制柴油机零部件的特点，并详细介绍了试制阶段柴油机零部件的清洁度控制措施，主要内容及效果如下：

1）制订详细的试制零部件清洁度查核规范，确保清洁度查核工作有据可依；

2）制定合理的清洗工艺方案，确保清洗效果；

3）制定切实有效的清洁度检查措施，确保清洁度问题查核全面、无遗漏；

4）详细的清洁度检查过程记录，确保可追溯。

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The Cleanliness Control during the Assembly Process for the Prototype Diesel

LI Jiangnan, HAN Chengmin, LI Xiaofei, LI Mingzhu, SHAO Qing

( Weichai Power Company Limited, Weifang 261061, China )

In order to ensure the cleanliness control level during the assembly process of prototype diesel, and improve the assembly quality of the diesel, this paper analyzes the components characteristics of the prototype diesel, and summarize the cleanliness control measures, such as formulating cleanliness inspection specification, cleaning process, cleanliness inspection measures and the process records. All these measures can effectively guarantee the good cleanliness control level and reduce the assembly quality problems caused by the cleanliness problems, and ensure the development cycle of the new products.

Prototype diesel;Assembly;Cleanliness

U461.99

A

1671-7988(2023)17-158-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.017.029

李江南（1987－），男，硕士，高级工程师，研究方向为内燃机设计，E-mail:lijiangn@weichai.com。