康明斯柴油發電機缸蓋的加工工藝
發布時間：2023-10-23 點擊：169
缸蓋是柴油發電機的重要組成部分之一，結構復雜，鑄造困難，機械加工工序長，其上有低壓油道、高壓油道及水道，其密封性能直接影響柴油發電機整機的可靠性、安全性和環保性等關鍵性能。康明斯發電機廠家生產的cummins缸蓋為鑄鋁缸蓋，存在針孔、縮孔、縮松和夾渣等缺陷。在加工過程中，易將毛坯缺陷暴露出來，這樣需要通過密封檢測設備判定缸蓋泄漏是否符合產品要求，從而在機械加工過程中發現缺陷，減少加工成本，從源頭降低柴油發電機整機漏油、漏水問題。本文旨在通過cummins柴油發電機缸蓋l8線中間密封檢測設備出現的一次測量合格率低的問題分析，為后續設備及加工工藝提供經驗參考。
一、中間密封檢測工藝
康明斯發動機所用的密封檢測主要設備為ateq f520泄漏檢測儀和壓差傳感器式自動調節壓力測量儀。測試過程分為3個階段：充氣階段、平衡階段和測量階段。具體如下：
1）由面板按鈕或遠程控制器啟動測量儀后，儀器根據參數自動設定充氣壓力，打開充氣閥和測量閥，同時對壓差傳感器兩側腔體充氣。
2）進入平衡階段，壓力自動調整到測量壓力。
3）測量階段，關閉充氣閥和測量閥，形成獨立的參考氣室和測量氣室; 測量出在測量時間內降低的壓力，算出泄漏率，并以泄漏率顯示結果。
4）測量完成后排氣。
二、設備及生產現狀
康明斯發電機廠家的中間密封檢測設備共有7個工位（st），1st為上料輥道，2st檢測缸蓋的水道及高壓油道，3st為輸送輥道，4st檢測缸蓋的低壓油道，5st為刻字工位，6st為輸送輥道，7st為剔料工位，該設備為自動工位。
工藝文件規定測試方法如下：零件自動檢測合格通過；第一次檢測不合格自動重測，合格通過；重測不合格的零件排出，人工將零件搬下來放置在工位待判區，1?h后再手動上線檢測是否合格，如繼續不合格則判定為泄漏件。具體工藝參數如表1所示。
cummins缸蓋線生產班組根據生產統計發現，中間密封檢測設備（xm0950）成為制約全線設備開動率提升的瓶頸工位，10月份單月統計發現中間密封檢測工位停機達到27.8?h，其中異常統計停機774次，折合停機時間25.8?h，不合格率達到9.42%，從統計中發現，一次測量不合格導致停機達730次，折合停機時間21.9?h，占異常統計停機時間的84.88%，亟待改善。
三、影響因素分析及解決方案
影響密封檢測測量結果的主要因素有：設備本身設計問題、封堵不可靠、零件表面粗糙度以及溫度等，此設備之前因為溫度過高導致測量不合格，已在清洗機后增加空調降溫，使零件溫度已達到廠房環境溫度，因此，針對此次出現的一次測量合格率低的問題，康明斯發電機廠家主要從封堵結構、清潔度和設備本身設計展開分析。
1.清潔度問題
cummins缸蓋經中間清洗后進入中間密封檢測設備進行密封檢測，中間清洗機需要對主要定位面及封堵面進行清洗。在中間密封檢測設備臺面，理論無鋁屑存在，但在現場中間密封檢測設備臺面存在很多鋁屑，且在車間班組設備保養及清掃后，下次保養會再發現鋁屑在設備臺面，可見清洗機未完全清洗干凈。在對清洗機清洗零件連續30件觀測中發現5件在nta855孔內存在鋁屑，其中2件直接通過密封檢測設備，未報警，其中1件在一次測量不合格后，復測舉升零件過程中鋁屑掉落，復測合格，剩余2件在一次測量不合格后復測也不合格，零件排出，在將鋁屑清理后重新上線，測量合格。經查，nta855孔在op50加工，加工后未發現有鋁屑殘留在孔內，可見不是由于加工此孔產生的，對其貫穿孔進行排查，在op150加工6651孔后，nta855孔內有鋁屑堆積，其產生過程如圖3所示。
為解決nta855孔鋁屑問題，首先排查清洗機狀況，經維修檢查，清洗機正常工作，但此鋁屑纏繞堆積在nta855孔，在中間清洗機清洗壓力下無法清洗出來，這樣只能從加工工藝方面著手去除nta855孔鋁屑。nta855孔鋁屑主要是由于加工6651孔產生，經分析各工序加工內容，將op50加工的nta855孔換序至op160加工，使nta855孔在6651孔后面加工，將op160加工的6401～6404孔換序至op50加工，保持節拍平衡，這樣就完全避免了加工6651孔加工產生的鋁屑堆積在nta855孔內。
2.封堵結構問題
中間密封檢測設備采用大量聚氨酯材料封堵頭進行封堵，主要是利用封堵頭的彈性變形來實現油道及水道的密封，cummins缸蓋中間密封檢測需要檢測水道、高壓油道及低壓油道，導致了密封點很多，大部分屬于平面封堵或者孔漲堵，易于封堵。凸輪軸孔上油孔處于半圓上，不規則，封堵采用的是圖4所示的封堵頭。
中封堵頭采用端面密封和半圓密封，二者夾角約為90°，為保證端面密封，半圓密封彈性量將較小，在高壓情況下，型腔內氣體極易從折角處溢出，造成微泄漏，如若零件本就處于最大泄漏值邊緣，在微泄漏情況下，極易誤判，從而導致再次測量，形成一次測量不合格的情況。
為解決端面密封與半圓密封不能同時良好密封的問題，可以取消端面密封，增大半圓密封彈性量，使之形成半圓密封和漲堵，經現場試驗，改進后封堵頭在測同樣零件時，其泄漏值更穩定，密封效果更好。更改后的封堵頭如圖5所示。
3.中間密封檢測設備液壓設計結構問題
中間密封檢測設備采用的是一臺液壓站，兩個進油路分別供給2st和4st工位，共用一個回油路回液壓站，回油路在各自初段有1個雙向液壓鎖，完成封堵時的保壓功能。雙向液壓鎖工作原理如圖6所示。當p1通壓力油時，一方面油液通過左閥到p2，另一方面使右閥頂開，保持p4與p3暢通。同樣當p3通壓力油時，一方面通過右閥到p4，另一方面使左閥頂開，保持p2與p1暢通，當p1與p3都不通壓力油時，p2和p4封閉，執行元件被雙向鎖住。此設備兩個工位測量所需時間不同，故一直存在同步、不同步兩種狀態，當其中一個工位測試完畢，另一工位正好處于測試階段時，這時回油經過正在測試工位回油管路，瞬間沖擊壓過大，使其雙向自鎖瞬時打開，封堵松動泄漏，造成測試結果突然增大，然后再平緩下降，但此時，測量時間內已經不夠下降到最大泄漏值以內，泄漏值超過最大泄漏值，且不是大漏，此零件第一次測量不合格。查詢設備保存的近一個月數據，里面有大量數據是在第一次測量不合格，且泄漏值略大于最大泄漏值，第二次復測就合格的情況。
找到原因后，為解決回油時的相互影響，康明斯發電機廠家在現場實施了最簡易的增加一根回油管路的辦法，使兩個工位液壓進油和回油管路都獨立，這樣在測試時就不會出現相互影響情況。
經過以上措施的實施和生產跟蹤，結果表明，缸蓋的中間密封檢測不合格率平均為2.56%，對比改善前的9.42%來說，大幅下降，一次測量合格率低的問題得到了很大的改善。缸蓋的密封檢測是缸蓋生產線的一道重要工序，本文立足現場，從解決實際問題出發，展現了cummins中間密封檢測設備的改善過程，降低了中間密封檢測設備的測量不合格率，提高了生產線設備開動率，對后續設備及加工工藝具有參考意義。
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一、中間密封檢測工藝
康明斯發動機所用的密封檢測主要設備為ateq f520泄漏檢測儀和壓差傳感器式自動調節壓力測量儀。測試過程分為3個階段：充氣階段、平衡階段和測量階段。具體如下：
1）由面板按鈕或遠程控制器啟動測量儀后，儀器根據參數自動設定充氣壓力，打開充氣閥和測量閥，同時對壓差傳感器兩側腔體充氣。
2）進入平衡階段，壓力自動調整到測量壓力。
3）測量階段，關閉充氣閥和測量閥，形成獨立的參考氣室和測量氣室; 測量出在測量時間內降低的壓力，算出泄漏率，并以泄漏率顯示結果。
4）測量完成后排氣。
二、設備及生產現狀
康明斯發電機廠家的中間密封檢測設備共有7個工位（st），1st為上料輥道，2st檢測缸蓋的水道及高壓油道，3st為輸送輥道，4st檢測缸蓋的低壓油道，5st為刻字工位，6st為輸送輥道，7st為剔料工位，該設備為自動工位。
工藝文件規定測試方法如下：零件自動檢測合格通過；第一次檢測不合格自動重測，合格通過；重測不合格的零件排出，人工將零件搬下來放置在工位待判區，1?h后再手動上線檢測是否合格，如繼續不合格則判定為泄漏件。具體工藝參數如表1所示。
cummins缸蓋線生產班組根據生產統計發現，中間密封檢測設備（xm0950）成為制約全線設備開動率提升的瓶頸工位，10月份單月統計發現中間密封檢測工位停機達到27.8?h，其中異常統計停機774次，折合停機時間25.8?h，不合格率達到9.42%，從統計中發現，一次測量不合格導致停機達730次，折合停機時間21.9?h，占異常統計停機時間的84.88%，亟待改善。
三、影響因素分析及解決方案
影響密封檢測測量結果的主要因素有：設備本身設計問題、封堵不可靠、零件表面粗糙度以及溫度等，此設備之前因為溫度過高導致測量不合格，已在清洗機后增加空調降溫，使零件溫度已達到廠房環境溫度，因此，針對此次出現的一次測量合格率低的問題，康明斯發電機廠家主要從封堵結構、清潔度和設備本身設計展開分析。
1.清潔度問題
cummins缸蓋經中間清洗后進入中間密封檢測設備進行密封檢測，中間清洗機需要對主要定位面及封堵面進行清洗。在中間密封檢測設備臺面，理論無鋁屑存在，但在現場中間密封檢測設備臺面存在很多鋁屑，且在車間班組設備保養及清掃后，下次保養會再發現鋁屑在設備臺面，可見清洗機未完全清洗干凈。在對清洗機清洗零件連續30件觀測中發現5件在nta855孔內存在鋁屑，其中2件直接通過密封檢測設備，未報警，其中1件在一次測量不合格后，復測舉升零件過程中鋁屑掉落，復測合格，剩余2件在一次測量不合格后復測也不合格，零件排出，在將鋁屑清理后重新上線，測量合格。經查，nta855孔在op50加工，加工后未發現有鋁屑殘留在孔內，可見不是由于加工此孔產生的，對其貫穿孔進行排查，在op150加工6651孔后，nta855孔內有鋁屑堆積，其產生過程如圖3所示。
為解決nta855孔鋁屑問題，首先排查清洗機狀況，經維修檢查，清洗機正常工作，但此鋁屑纏繞堆積在nta855孔，在中間清洗機清洗壓力下無法清洗出來，這樣只能從加工工藝方面著手去除nta855孔鋁屑。nta855孔鋁屑主要是由于加工6651孔產生，經分析各工序加工內容，將op50加工的nta855孔換序至op160加工，使nta855孔在6651孔后面加工，將op160加工的6401～6404孔換序至op50加工，保持節拍平衡，這樣就完全避免了加工6651孔加工產生的鋁屑堆積在nta855孔內。
2.封堵結構問題
中間密封檢測設備采用大量聚氨酯材料封堵頭進行封堵，主要是利用封堵頭的彈性變形來實現油道及水道的密封，cummins缸蓋中間密封檢測需要檢測水道、高壓油道及低壓油道，導致了密封點很多，大部分屬于平面封堵或者孔漲堵，易于封堵。凸輪軸孔上油孔處于半圓上，不規則，封堵采用的是圖4所示的封堵頭。
中封堵頭采用端面密封和半圓密封，二者夾角約為90°，為保證端面密封，半圓密封彈性量將較小，在高壓情況下，型腔內氣體極易從折角處溢出，造成微泄漏，如若零件本就處于最大泄漏值邊緣，在微泄漏情況下，極易誤判，從而導致再次測量，形成一次測量不合格的情況。
為解決端面密封與半圓密封不能同時良好密封的問題，可以取消端面密封，增大半圓密封彈性量，使之形成半圓密封和漲堵，經現場試驗，改進后封堵頭在測同樣零件時，其泄漏值更穩定，密封效果更好。更改后的封堵頭如圖5所示。
3.中間密封檢測設備液壓設計結構問題
中間密封檢測設備采用的是一臺液壓站，兩個進油路分別供給2st和4st工位，共用一個回油路回液壓站，回油路在各自初段有1個雙向液壓鎖，完成封堵時的保壓功能。雙向液壓鎖工作原理如圖6所示。當p1通壓力油時，一方面油液通過左閥到p2，另一方面使右閥頂開，保持p4與p3暢通。同樣當p3通壓力油時，一方面通過右閥到p4，另一方面使左閥頂開，保持p2與p1暢通，當p1與p3都不通壓力油時，p2和p4封閉，執行元件被雙向鎖住。此設備兩個工位測量所需時間不同，故一直存在同步、不同步兩種狀態，當其中一個工位測試完畢，另一工位正好處于測試階段時，這時回油經過正在測試工位回油管路，瞬間沖擊壓過大，使其雙向自鎖瞬時打開，封堵松動泄漏，造成測試結果突然增大，然后再平緩下降，但此時，測量時間內已經不夠下降到最大泄漏值以內，泄漏值超過最大泄漏值，且不是大漏，此零件第一次測量不合格。查詢設備保存的近一個月數據，里面有大量數據是在第一次測量不合格，且泄漏值略大于最大泄漏值，第二次復測就合格的情況。
找到原因后，為解決回油時的相互影響，康明斯發電機廠家在現場實施了最簡易的增加一根回油管路的辦法，使兩個工位液壓進油和回油管路都獨立，這樣在測試時就不會出現相互影響情況。
經過以上措施的實施和生產跟蹤，結果表明，缸蓋的中間密封檢測不合格率平均為2.56%，對比改善前的9.42%來說，大幅下降，一次測量合格率低的問題得到了很大的改善。缸蓋的密封檢測是缸蓋生產線的一道重要工序，本文立足現場，從解決實際問題出發，展現了cummins中間密封檢測設備的改善過程，降低了中間密封檢測設備的測量不合格率，提高了生產線設備開動率，對后續設備及加工工藝具有參考意義。
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即使汽油與天然氣的價格低于柴油，但柴油發電機才是工業行業最佳的選擇
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