自動涂膠系統在發動機缸體生產中的應用

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 發動機制造部，廣西 柳州 545007）

自動涂膠系統在發動機缸體生產中的應用

龍海清 王阿素

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 發動機制造部，廣西 柳州 545007）

本文主要介紹在發動機缸體制造過程中試漏工藝中的涂膠功能，缸體生產的最后工藝是試漏，試漏前需要壓裝堵蓋，而在堵蓋和工件中間有一層輔助密封的密封膠，在缸體壓堵之前，以自動控制系統來對工件進行裝夾，以伺服系統對涂膠電機定性精確定位，通過控制密封膠的流量，涂膠時間等功能，保證密封膠有效均勻的涂在工件孔壁上，滿足自動化生產的運行效率和產品的質量。

自動控制；伺服；涂膠；發動機缸體

1 前言

隨著汽車行業的飛速發展，帶來了汽車發動機設計、制造的新局面，發動機制造技術，制造工藝也在日益完善，發動機自動化生產線應用而生，本文以發動機缸體制造為例，簡明闡述在缸體制造過程當中，自動涂膠系統的工作原理及其優點。

2 缸體試漏工藝的必要性及涂膠的作用

試漏，顧名思義為測試泄漏。缸體作為整個發動機的主體，是整個發動機的重要組成部分之一，其功能的完好與否直接影響到整個發動機的使用性能。整個缸體上主要分布了三個的腔室，分別是水道，油道，曲軸室，每個腔室都其獨特的功能：水道用來給發動機提供冷卻水回路，保證發動機正常的工作溫度，防止因發動機過熱而導致故障；油道用來給發動機提供潤滑機油，保證運動部件的有效正常潤滑，延長發動機的使用壽命；曲軸室即混合氣體燃燒的地方，是發動機的動力來源，其密封性能直接影響到發動機的動力和燃燒效率。以上三個腔室如果任何一個密封不好，都會導致不同的發動機故障，因此對這三個腔室的密封和檢漏工藝應用而生，保證整每一個缸體的有效密封至關重要，缸體壓堵之前的涂膠便是為了輔助密封作用。

圖1 硬件原理圖

圖2 NC程序

3 缸體試漏工位涂膠系統的組成

整個涂膠工位采用全自動控制，其工作邏輯是: 工件進入—各孔依次涂膠—工件流出，下面重點講述工件涂膠過程。

3.1 涂膠頭（涂膠電機）的伺服定位系統—以Festo SPC200為例說明

費斯托公司生產的SPC200氣動伺服系統具有結構緊湊，功能齊全，能耗低，運行穩定等優點，目前已經被廣泛應用在各個工業領域。

圖3 控制輸出原理圖

圖4 涂膠系統硬件原理

圖5 涂膠時間與涂膠流量曲線圖

3.1.1 硬件組成

目前缸體線采用的是三軸控制，X（水平），Y（垂直），Z（涂膠），三個軸可以實現聯動，從控制系統原理圖看，主要包括氣伺服控制器，伺服比例方向閥，伺服汽缸，位置檢測傳感器等，其中系統的核心部件是氣伺服控制器，它是一個承上啟下的傳接作用，向上，它與整個機床的PLC控制器進行通訊，向下，他與執行部件和反饋部件進行通訊。伺服比例閥通過接收來自氣伺服控制器的信號，輸出與信號相符的閥口，實現汽缸的運動。位置檢測傳感器的作用是用于檢測汽缸運動的當前位置，并將信號反饋回伺服控制器與設定位置進行比較，用于閉環控制。

3.1.2 運動控制過程

在硬件安裝完成后，需要對各個軸進行調試，氣伺服控制器可以通過通訊模塊上的RS232串口與PC連接，通過Festo 公司開發的WinPISA軟件實現PC與SPC 200之前的通訊 ，在系統標定完成之后用戶將編譯好的NC程序（圖2）下載到控制器，控制器將運行程序，將NC程序解碼后，輸出一組0-10V的電壓信號，來驅動比例閥動作，完成用戶需要的動作，見圖3。

控制原理解析：

當輸入＜5V時，比例方向閥2口接通，當輸入=5V時，比例閥截止，當輸入＞5V時，比例方向閥4口接通，輸出=設定位置-當前位置+5

舉例:當設定位置是3，當前位置是5，那么輸出=3-5+5=3，2口接通，當設定位置是3，當前位置是4，那么輸出=3-4+5=4，2口接通，當設定位置是3，當前位置是3，那么輸出=3-3+5=5，比例閥截止，運動部件成功到達指定位置，并一直保持，通過此控制方式可將定位精度控制在0.2MM以內，可以將涂膠頭精確的送入缸體的各個工藝孔之內，保證涂膠頭位置的準確性。

3.2 自動涂膠系統—以樂泰涂膠控制系統為例

當涂膠頭精確進入缸體的工藝孔之后，馬上開始涂膠過程，樂泰涂膠控制系統主要應用在發動機工廠中的缸體，缸蓋生產線，通過控制密封膠的流量，涂膠時間等參數來滿足工件的工藝要求，達到對各個工藝腔室的密封功能。

3.2.1 硬件組成

涂膠系統包括涂膠控制器，壓力罐，涂膠電機和涂膠閥等，其中控制器是核心部分，可以對涂膠流量和涂膠時間進行設置（圖4），能監控密封膠流量并產生報警，壓力灌是密封膠的儲存容器，通過壓縮空氣將密封膠壓入涂膠管路及涂膠閥，最后通過涂膠電機將密封膠均勻的涂到缸體工藝孔內壁。

3.2.2 涂膠過程

當涂膠頭定位完成之后，涂膠控制器接收到來自上層PLC的信號，發出涂膠指令，使涂膠電機旋轉，涂膠閥打開，完成整個涂膠過程。

4 與傳統涂膠的對比

自動涂膠控制系統，從缸體進入涂膠區域，定位，夾緊，涂膠，工件流出采用全自動PLC控制，自動化程度和設備集成度很高，由于采用伺服控制涂膠電機定位，一組涂膠電機和涂膠閥即可滿足多個工藝孔要求，相比傳統的一一對應的設計相比，硬件成本相對有所降低，設備故障率和維護成本也減少很多；由樂泰涂膠控制器控制的涂膠系統，與手動涂膠相比可定量化修改涂膠參數，保證工藝修改的一致性和產品質量的穩定性，可最大限度降低主觀因素對產品質量的影響。

5 影響涂膠質量的因素

首先采用自動定位控制，伺服定位系統的偏移會導致缸體和涂膠電機的相對位置發生變化，從而導致缸體與電機頭干涉，嚴重時會導致撞機，所以伺服位置不可隨意更改，設計硬件更換和軟件調整后需要驗證相對位置。涂膠系統中的密封膠是流質狀態，時間久了會凝固在閥體內壁從而導致出膠量少或者沒膠，整個密封膠的流動路徑需要定期維護清潔，防止堵塞。目前這套系統在缸體生產線還是比較穩定，具有一定推廣和借鑒價值。

[1]南京馬波斯氣動三軸伺服系統說明[Z].費斯托（中國）有限公司系統工程部.

[2]龔舟 SPC200氣動伺服定位控制技術[Z].

[3]WinPISA_Version_4.5 使用說明書[Z].

[4]97152 Manual Henkel equipment[Z].

[5]發動機缸體試漏工藝培訓文檔[Z].

U468 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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