發動機缸蓋底面壓傷原因和措施

劉子儀，竭盡超

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

缸蓋壓傷是指缸蓋在生產車間加工運輸過程中，零件表面接觸鋁屑、輥道邊緣、定位銷或其他雜質時受力出現小凹坑、壓痕或者劃痕的現象。其中缸蓋底面作缸體缸蓋結合面，與活塞配合形成發動機燃燒室。為避免該結合面出現泄漏，影響發動機性能或導致發動機故障，該面的密封性能要求高，所以該密封面的表面質量必須保證。由于發動機缸蓋的材料為鑄造鋁合金，硬度為HB85-HB115，材質較軟，受力易變形[1]。一直以來，缸蓋底面壓傷是缸蓋加工生產線難以回避的一個質量問題，每個月產生的底面壓傷物料給生產車間的返修工作帶來了不小的負擔，同時也增加了企業的生產制造成本。所以控制缸蓋底面壓傷問題是質量管理工作中的重要任務之一。本文以SGMW發動機缸蓋加工車間為例，梳理缸蓋生產線底面壓傷的現狀和可采取的應對措施。

1 缸蓋底面產生壓傷的原因

造成零件表面壓傷的原因有很多，在整個生產線上到處都存在零件表面被破壞的因素，以下總結了幾個主要原因：

（1）腔內殘余鋁屑落在輥道或者夾具上壓傷、劃傷底面

機械加工必然會產生斷屑，而對于內部結構復雜的缸蓋零件來說，加工后產生的鋁屑很容易殘留在零件腔體內部和很多的特征孔中（如圖1所示），零件在滾道上運送時殘留的鋁屑會掉落在滾道上，零件從滾道上滾過時就會壓傷接觸面[2]。而在大部分滾道上零件是以底面朝下在滾道上運送，因此由于殘留鋁屑導致的壓傷是比較重要的一個原因。

圖1 孔道鋁屑殘留

（2）機床定位銷劃傷

零件在機床上加工時要進行定位，定位銷和相應的定位銷孔配合，在夾緊和松開過程中可能會壓傷孔內壁，如推拉上料不到位，零件在落座時定位銷會直接壓傷零件表面，如圖2（a）所示。此外還有輔助定位的彈簧銷，雖然彈力較小，但是由于缸蓋材質較軟，仍然會在接觸區域留下壓痕，如圖2（b）所示。

圖2 定位銷壓傷底面

（3）滾道滾輪壓傷劃傷缸蓋底面

零件在滾道上運行，依靠驅動滾輪帶動向前移動，當滾輪有銳邊或者傾斜時，由于局部受壓會造成缸蓋底面壓傷和劃痕。另外，由于滾道某些地方運行不通暢致使零件滯留而驅動滾輪一直在滾動，就會把零件的底面磨出凹痕。

圖3 滾輪劃傷底面

（4）人工推拉上料傷缸蓋底面

機械加工機床的上料和下料由員工手動操作，由于滾道邊緣存在棱角，推拉時的磕碰和劃傷無法避免，磕碰劃傷的頻率除了和滾道結構設計有關，和員工的操作熟練程度也有關。

（5）線旁抽檢時夾具定位銷劃傷缸蓋底面

生產線旁檢測站用于定期抽檢不同工序的在產零件，檢測時零件需要定位裝夾，在員工操作對準時夾具上的定位銷會因對不準定位孔而壓傷、劃傷零件表面。

（6）座圈導管加工后的鐵屑殘留壓傷底面形成麻點。

缸蓋座圈和導管兩個零件是安裝后再進行加工的，由于導管和座圈的材質是粉末冶金，加工后的殘余鐵屑會附著在缸蓋表面、工裝夾具和滾道上，在推拉上下料和滾道運輸時會壓入零件表面形成麻點而且難以去除。

2 底面壓傷帶來的影響

缸蓋底面壓傷會帶來以下幾個方面的影響：

（1）作為缸體缸蓋結合面，缸蓋底面出現壓傷缺陷時會使得發動機燃燒室出現泄漏的風險增大。而燃燒室一旦泄露則會直接影響發動機性能，甚至會造成故障停機。

（2）為了抑制零件在客戶端出質量問題的風險，加工車間必然要對對存在壓傷的零件進行返修，確保壓傷消除后才送往裝配。而壓傷問題必然會使返修成本一直存在，因此零件底面壓傷的問題會帶來制造成本的增加。

（3）如果壓傷零件數量過多，則會導致返修工作變多，間接增加了員工的工作強度，重要的是在市場需求較大時會影響生產線的產能輸出，從而影響了企業的生產效益。

3 應對措施

針對不同原因導致的零件底面壓傷需要采取不同的應對措施，其中最主要的原因可以歸結為清潔度的問題，如零件內腔鑄渣、鋁屑殘留、零件加工毛刺[3]。保證清潔度的主要措施有：

（1）機床加工倉內去除殘留鋁屑

機床內去除鋁屑一般通過兩個方式來配合，一個是通過冷卻液高壓沖洗去除，另一個是通過刀具斷屑槽改變切削鋁屑的形狀和大小，使鋁屑成細小碎片狀從而容易被沖洗掉，不易殘留在零件小孔和水道孔內。此外，合理的夾具設計和工藝安排對于更有利于排屑，這一點也十分重要，在設計夾具和工藝的時候要參考相關的經驗教訓。

（2）清洗機對零件的清潔度保證

清洗機主要功能就是清除零件上附著的殘留鋁屑、油污等雜質，最終清洗機還配有高壓噴嘴用以去除加工表面的毛刺。需要注意的是傳統清洗機是通過內部的滾道、定位機構和輸送機構來輸送和定位零件，因此也存在定位銷壓傷底面的可能，機器人清洗機則主要考慮夾持部位即可。

（3）機床、檢測站和滾道的定期清潔

設備和滾道的定期清潔保證零件在進出機床、滾道上運轉和在檢測臺上進行測量時避免粘上其他雜質。

除清潔度的控制之外，定位銷、滾道滾輪壓傷缸蓋底面這一項可采取的措施有：

（1）確保機床有可靠的定位錯誤報警；

（2）定位銷頂部做出合適的倒角或圓角；

（3）及時更換磨損嚴重的滾輪；

（4）檢測臺夾具增加輔助導向進行定位。

4 結束語

通過梳理缸蓋機加工車間缸蓋底面壓傷的現狀和現階段采取的應對措施，可以發現導致缸蓋底面壓傷的原因來自于多個方面，在底面進行精加工后，缸蓋底面壓傷的頻率主要還是取決于加工鋁屑的殘留量，因此可以針對各工位的鋁屑殘留問題展開一系列的措施，在實際的工作中這樣針對性的措施也取得了顯著的效果。但是要保證零件的合格率，來自于機床以外的因素也不可忽視。

參考文獻：

[1]熊慶遲，滕傳勇，何 慧.發動機缸蓋加工關鍵工藝研究[J].汽車技術，2017（16）：81-82.

[2]杜廣友，陳 翥.發動機鋁合金缸蓋加工面損傷控制措施[J].裝備制造技術，2013（04）：152-156.

[3]尹秀香.發動機工廠清潔度管理研究[J].中國設備工程，2017（11）：128-129.