康明斯柴油機整機裝配工藝和現代測試技術

 康明斯柴油機整機裝配工藝和現代測試技術

　　1.傳統的柴油機裝配工藝模式及特點

　　我國柴油機整機制造技術和汽油機比較相對滯后，汽油機整機制造技術因為合資品牌因素基本上和國際水平同步，而柴油機尤其是中重型車用柴油機基本上處于裝配加試驗的基本技術水平。制造模式可簡單概括為三個流程：

　　零部件清洗；流水線工位劃分，完全人工進行零部件裝配；100％進行熱試性能評價。

　　（1）零部件清洗

　　受零部件制造過程的影響，幾乎所有進入裝配工位的零部件都需進行清洗。一般配置通過式清洗機以適用于各種尺寸、形狀的零件清洗，清洗完畢后擦干摩擦副表面，對重要油腔吹風檢查。

　　近幾年隨著產量的驟增及觀念的轉變，外協的重要零部件要求進廠時保證零件的清潔度，裝配前不再清洗，但部分零部件受制造工藝包裝要求的制約仍需清洗。

　　該裝配前零部件集中清洗的工藝存在如下缺陷：柴油機零部件種類繁多，加工過程對清潔度的要求和控制不一；裝配前一起清洗造成了零件的交叉污染，清潔度控制無法整體提高，造成質量隱患。

　　（2）柴油機裝配

　　裝配線輸送方式一般為板鏈或積放鏈，將諸多零部件根據產量的節拍要求拆分為若干工序，可以提高生產效率、實現大批量生產。

　　近幾年新上的總裝線開始使用滾道線，可以實現柴油機的精確定位，以根據需要實現某些工位的自動化要求。另外，為了便于以后的信息追溯，對不同的裝配線采用不同手段實現了柴油機信息的自動采集，替代了原始的手工記錄方式。

　　裝配工藝設計主要是為了提高生產效率，其主要特點如下：

　　①易于提高效率，柔性較大。

　　②裝配過程的主要控制參數以主要螺栓轉矩為例，從原始的機械定轉矩扳手控制發展為電動擰緊機控制；一般螺栓的轉矩只是靠簡單的風動扳手把緊，沒有量的控制。

　　③受輸入的零部件狀態及清潔度影響，重要部位需用油石打磨并擦洗。

　　④工藝過程設計基本沒有過程控制的內容，不能對柴油機的質量進行過程評價，只有靠后續的出廠試驗（熱試）工序進行總體的宏觀評估。

　　（3）出廠試驗

　　出廠試驗形式采用100％熱試評價，由于出廠試驗承擔了三漏（漏氣、漏油、漏水）、性能考核及某些零部件缺陷檢查等多重任務，所以一般試驗時間較長，根據產量需求設置了數量較多的試驗臺架。其主要特點如下：

　　①可以直觀地檢測評定柴油機的動力性和經濟性；

　　②由于試驗需要燃油和冷卻水，所以試驗基礎設施系統復雜、占地面積大且使用成本高；

　　③只能檢測到由于產品缺陷引發的現象，導致缺陷的原因只能靠人工排查；

　　④由于熱試驗過程不可避免的高負載和部分零件的高速運動，會對本已存在缺陷的康明斯柴油機造成進一步的損壞。

　　2.現代典型裝配工藝過程

　　柴油機現代裝配過程設計的主要特點是根據需要對主要部件配置自動化裝配工位，根據質量控制需要，設置過程在線檢測工位，從生產源頭控制產品質量。產品的投資側重點發生變化，即增加基本設備的投資比例，降低產品的制造過程成本和后市場服務成本，增加了過程信息的自動化采集，用于產品質量控制和追溯。康明斯柴油機整機制造的主要工藝流程概括為：零部件裝配；裝配過程參數在線檢測控制；100％進行熱試性能評價。

　　（1）現代柴油機裝配線配置

　　現代康明斯柴油機裝配線一般采用分段變頻驅動輥道線，采用工位二次定位實現機器人裝配或其他自動裝配、檢測的高精度定位需求，裝配線控制系統可以和工廠MES系統、ERP系統集成，以實現工藝現場可視化、裝配過程參數信息采集、柴油機零部件信息采集等，滿足過程質量的自動控制和信息采集，便于產品質量狀態的監控和信息的后期追溯。

　　根據產品的結構特點，一般配置的裝配過程在線檢測內容如下：主軸瓦確認；主軸瓦油孔確認；凸輪軸軸向間隙檢測；曲軸軸向間隙檢測；燃燒室異物檢查；缸套凸出量檢查；氣門鎖夾激光檢查，確認氣門鎖夾和氣門閥座就位準確；高壓供軌測試（空氣泄漏檢測）；低壓燃油系統測漏—低壓燃油系統密封性能檢測；柴油、機油系統熒光泄漏檢測。

　　柴油和機油中加熒光示蹤劑，試驗后在暗室中自動照相檢測。

　　（2）整機熱試試驗

　　依然采用100％熱試，對整機的性能質量進行評價檢驗。但隨著產品的大批量生產，得益于裝配過程質量控制模式的轉變，以及零部件制造質量的提高，試驗效率提升很快，試驗的時間明顯比以前縮短，縮短了60％左右。

　　柴油機制造技術的發展趨勢

　　1.加工技術的發展趨勢

　　（1）柔性化

　　內燃機產品品種多樣化的趨勢明顯，要適應內燃機多品種、較大生產量的生產要求，及時方便地應對設計變更、縮短生產準備周期，不斷地、及時地推出新產品，柔性化已成為當今內燃機制造業的必然選擇。但隨著國內內燃機行業競爭愈加激烈，如何有效降低柔性生產線的綜合生產成本將成為未來幾年各企業重點發展方向。歐美企業傾向于采用高速加工中心和桁架機械手等自動化上下料裝置，降低人力成本；日本企業則傾向于生產線使用“U”形布局，使資料利用最大化，盡量采用柔性制造單元，且制造單元盡可能標準化、通用化，實現多品種共線生產，應用快換組合夾具已達到快速切換產品。

　　（2）信息化

　　制造技術發展的另一個趨勢是引入了工藝信息化管理，在工藝設計及管理方面，工藝CAPP、ERP系統以及PDM系統的應用將實現工藝數據庫的有效管理與共享。在生產線建設方面，生產線從初始設計即考慮了信息化，生產線控制系統可以和工廠MES系統、ERP系統集成，以實現工藝現場可視化、加工過程參數信息采集，加工生產線的關鍵工序實現統計分析及數據上傳至QMS系統分析管理等；滿足過程質量的自動控制和信息采集，便于產品信息的后期追溯，實現了產品生產過程的信息采集和檔案存儲，為產品的售后支持奠定了基礎。

　　（3）超高速化

　　隨著對康明斯柴油機生產過程中效率、成本以及質量的要求越來越高，新型的涂層硬質合金、CBN和PCD等刀具將被廣泛應用，機床切削速度和進給速度也將進一步提高，整個生產過程將向著超高速化方向發展。

　　（4）精益化

　　精益生產最先起源于豐田公司，為豐田公司的飛速發展起到了不可估量的作用。精益生產的核心就是消除一切浪費，通過浪費的排除實現成本的降低、庫存的消減以及生產周期的消減，最終做到在安全整潔的環境下制造出優質的產品，從而確保企業在未來競爭中的優勢。同時，還可以充分調到全體員工的積極性和聰明才智，把缺陷和浪費及時的消滅在每一個崗位。

　　在過去的十年間國內康明斯柴油機制造企業得到高速發展，取得了前所未有的成績，但在企業高速發展的背后，暴露了一系列問題。一方面，管理過于粗放，資源浪費問題嚴重，嚴重制約著各個康明斯柴油機制造企業的發展；另一方面，隨著人民幣升值、國外康明斯柴油機品牌的大舉進入以及汽車政策的調整等，國內康明斯柴油機企業在未來經面臨巨大的挑戰。在此種情況下，精益化的生產模式將逐漸成為康明斯柴油機新建生產線的首選。

　　整機制造技術的發展趨勢

　　傳統的柴油機裝配工藝適合小批量生產的工藝模式，即對生產過程控制不嚴格，靠最后的熱試對康明斯柴油機進行整體質量評定?，F代大批量裝配線生產的質量是靠自動化設備和裝配過程在線檢測手段保證的，即將問題控制在每個裝配工位，避免流到下一工序。隨著國內制造業整體質量水平的提高，未來整機制造技術的發展趨勢是和國際水平接軌，即增加整機在線檢測項目，推行冷試技術，進行小批量熱試抽檢。

　　未來柴油機生產線將會增加的檢測內容如下：

　　1.整機油腔、水腔的密封性測試控制

　　2.柴油機冷試

　　測試參數包括起動轉矩、振動噪聲、進氣真空度、進氣EGR、轉矩、排氣系統、進氣系統、機油壓力以及點火轉矩；

　　3.整機起動性能檢測

　　包括電控傳感器、控制器的連續性檢查，檢驗康明斯柴油機起動和空轉，機油壓力檢測，排氣系統檢驗（排氣管、排氣壓力傳感器等）；

　　4.整機零件裝配完整性檢測

　　在裝配最終工序配置機器人照相設備，對柴油機關鍵部位進行照相檢測，檢查零部件錯漏裝情況，作為產品的最終確認檢測；

　　5.柴油機熱試（抽檢）

　　配備少量一般的熱試臺架，進行性能檢測，試驗時間為10min左右，試驗比例為5％；

　　6.質量抽檢試驗

　　配置專用試驗臺架，對康明斯柴油機進行全面的性能檢測，包括:性能試驗、排放試驗等，試驗時間一般為50～75h，檢測按每周頻次進行。

　　未來新的檢測技術的應用，可以有效地提高質量。減少或取消柴油機熱試，可以大幅度降低制造成本，同時減少燃油、冷卻水的消耗，避免了大氣污染，適應目前推行的綠色、環保制造的理念。

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