康明斯柴油机整机装配工艺和现代测试技术
康明斯柴油机整机装配工艺和现代测试技术
1.传统的柴油机装配工艺模式及特点
我国柴油机整机制造技术和汽油机比较相对滞后，汽油机整机制造技术因为合资品牌因素基本上和国际水平同步，而柴油机尤其是中重型车用柴油机基本上处于装配加试验的基本技术水平。制造模式可简单概括为三个流程：
零部件清洗；流水线工位划分，完全人工进行零部件装配；100％进行热试性能评价。
（1）零部件清洗
受零部件制造过程的影响，几乎所有进入装配工位的零部件都需进行清洗。一般配置通过式清洗机以适用于各种尺寸、形状的零件清洗，清洗完毕后擦干摩擦副表面，对重要油腔吹风检查。
近几年随着产量的骤增及观念的转变，外协的重要零部件要求进厂时保证零件的清洁度，装配前不再清洗，但部分零部件受制造工艺包装要求的制约仍需清洗。
该装配前零部件集中清洗的工艺存在如下缺陷：柴油机零部件种类繁多，加工过程对清洁度的要求和控制不一；装配前一起清洗造成了零件的交叉污染，清洁度控制无法整体提高，造成质量隐患。
（2）柴油机装配
装配线输送方式一般为板链或积放链，将诸多零部件根据产量的节拍要求拆分为若干工序，可以提高生产效率、实现大批量生产。
近几年新上的总装线开始使用滚道线，可以实现柴油机的精确定位，以根据需要实现某些工位的自动化要求。另外，为了便于以后的信息追溯，对不同的装配线采用不同手段实现了柴油机信息的自动采集，替代了原始的手工记录方式。
装配工艺设计主要是为了提高生产效率，其主要特点如下：
①易于提高效率，柔性较大。
②装配过程的主要控制参数以主要螺栓转矩为例，从原始的机械定转矩扳手控制发展为电动拧紧机控制；一般螺栓的转矩只是靠简单的风动扳手把紧，没有量的控制。
③受输入的零部件状态及清洁度影响，重要部位需用油石打磨并擦洗。
④工艺过程设计基本没有过程控制的内容，不能对柴油机的质量进行过程评价，只有靠后续的出厂试验（热试）工序进行总体的宏观评估。
（3）出厂试验
出厂试验形式采用100％热试评价，由于出厂试验承担了三漏（漏气、漏油、漏水）、性能考核及某些零部件缺陷检查等多重任务，所以一般试验时间较长，根据产量需求设置了数量较多的试验台架。其主要特点如下：
①可以直观地检测评定柴油机的动力性和经济性；
②由于试验需要燃油和冷却水，所以试验基础设施系统复杂、占地面积大且使用成本高；
③只能检测到由于产品缺陷引发的现象，导致缺陷的原因只能靠人工排查；
④由于热试验过程不可避免的高负载和部分零件的高速运动，会对本已存在缺陷的康明斯柴油机造成进一步的损坏。
2.现代典型装配工艺过程
柴油机现代装配过程设计的主要特点是根据需要对主要部件配置自动化装配工位，根据质量控制需要，设置过程在线检测工位，从生产源头控制产品质量。产品的投资侧重点发生变化，即增加基本设备的投资比例，降低产品的制造过程成本和后市场服务成本，增加了过程信息的自动化采集，用于产品质量控制和追溯。康明斯柴油机整机制造的主要工艺流程概括为：零部件装配；装配过程参数在线检测控制；100％进行热试性能评价。
（1）现代柴油机装配线配置
现代康明斯柴油机装配线一般采用分段变频驱动辊道线，采用工位二次定位实现机器人装配或其他自动装配、检测的高精度定位需求，装配线控制系统可以和工厂MES系统、ERP系统集成，以实现工艺现场可视化、装配过程参数信息采集、柴油机零部件信息采集等，满足过程质量的自动控制和信息采集，便于产品质量状态的监控和信息的后期追溯。
根据产品的结构特点，一般配置的装配过程在线检测内容如下：主轴瓦确认；主轴瓦油孔确认；凸轮轴轴向间隙检测；曲轴轴向间隙检测；燃烧室异物检查；缸套凸出量检查；气门锁夹激光检查，确认气门锁夹和气门阀座就位准确；高压供轨测试（空气泄漏检测）；低压燃油系统测漏—低压燃油系统密封性能检测；柴油、机油系统荧光泄漏检测。
柴油和机油中加荧光示踪剂，试验后在暗室中自动照相检测。
（2）整机热试试验
依然采用100％热试，对整机的性能质量进行评价检验。但随着产品的大批量生产，得益于装配过程质量控制模式的转变，以及零部件制造质量的提高，试验效率提升很快，试验的时间明显比以前缩短，缩短了60％左右。
柴油机制造技术的发展趋势
1.加工技术的发展趋势
（1）柔性化
内燃机产品品种多样化的趋势明显，要适应内燃机多品种、较大生产量的生产要求，及时方便地应对设计变更、缩短生产准备周期，不断地、及时地推出新产品，柔性化已成为当今内燃机制造业的必然选择。但随着国内内燃机行业竞争愈加激烈，如何有效降低柔性生产线的综合生产成本将成为未来几年各企业重点发展方向。欧美企业倾向于采用高速加工中心和桁架机械手等自动化上下料装置，降低人力成本；日本企业则倾向于生产线使用“U”形布局，使资料利用最大化，尽量采用柔性制造单元，且制造单元尽可能标准化、通用化，实现多品种共线生产，应用快换组合夹具已达到快速切换产品。
（2）信息化
制造技术发展的另一个趋势是引入了工艺信息化管理，在工艺设计及管理方面，工艺CAPP、ERP系统以及PDM系统的应用将实现工艺数据库的有效管理与共享。在生产线建设方面，生产线从初始设计即考虑了信息化，生产线控制系统可以和工厂MES系统、ERP系统集成，以实现工艺现场可视化、加工过程参数信息采集，加工生产线的关键工序实现统计分析及数据上传至QMS系统分析管理等；满足过程质量的自动控制和信息采集，便于产品信息的后期追溯，实现了产品生产过程的信息采集和档案存储，为产品的售后支持奠定了基础。
（3）超高速化
随着对康明斯柴油机生产过程中效率、成本以及质量的要求越来越高，新型的涂层硬质合金、CBN和PCD等刀具将被广泛应用，机床切削速度和进给速度也将进一步提高，整个生产过程将向着超高速化方向发展。
（4）精益化
精益生产最先起源于丰田公司，为丰田公司的飞速发展起到了不可估量的作用。精益生产的核心就是消除一切浪费，通过浪费的排除实现成本的降低、库存的消减以及生产周期的消减，最终做到在安全整洁的环境下制造出优质的产品，从而确保企业在未来竞争中的优势。同时，还可以充分调到全体员工的积极性和聪明才智，把缺陷和浪费及时的消灭在每一个岗位。
在过去的十年间国内康明斯柴油机制造企业得到高速发展，取得了前所未有的成绩，但在企业高速发展的背后，暴露了一系列问题。一方面，管理过于粗放，资源浪费问题严重，严重制约着各个康明斯柴油机制造企业的发展；另一方面，随着人民币升值、国外康明斯柴油机品牌的大举进入以及汽车政策的调整等，国内康明斯柴油机企业在未来经面临巨大的挑战。在此种情况下，精益化的生产模式将逐渐成为康明斯柴油机新建生产线的首选。
整机制造技术的发展趋势
传统的柴油机装配工艺适合小批量生产的工艺模式，即对生产过程控制不严格，靠最后的热试对康明斯柴油机进行整体质量评定。现代大批量装配线生产的质量是靠自动化设备和装配过程在线检测手段保证的，即将问题控制在每个装配工位，避免流到下一工序。随着国内制造业整体质量水平的提高，未来整机制造技术的发展趋势是和国际水平接轨，即增加整机在线检测项目，推行冷试技术，进行小批量热试抽检。
未来柴油机生产线将会增加的检测内容如下：
1.整机油腔、水腔的密封性测试控制
2.柴油机冷试
测试参数包括起动转矩、振动噪声、进气真空度、进气EGR、转矩、排气系统、进气系统、机油压力以及点火转矩；
3.整机起动性能检测
包括电控传感器、控制器的连续性检查，检验康明斯柴油机起动和空转，机油压力检测，排气系统检验（排气管、排气压力传感器等）；
4.整机零件装配完整性检测
在装配最终工序配置机器人照相设备，对柴油机关键部位进行照相检测，检查零部件错漏装情况，作为产品的最终确认检测；
5.柴油机热试（抽检）
配备少量一般的热试台架，进行性能检测，试验时间为10min左右，试验比例为5％；
6.质量抽检试验
配置专用试验台架，对康明斯柴油机进行全面的性能检测，包括:性能试验、排放试验等，试验时间一般为50～75h，检测按每周频次进行。
未来新的检测技术的应用，可以有效地提高质量。减少或取消柴油机热试，可以大幅度降低制造成本，同时减少燃油、冷却水的消耗，避免了大气污染，适应目前推行的绿色、环保制造的理念。
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