缸盖气门装配防护机构的设计与应用_王天丰.pdf

内燃机与配件 缸盖气门装配防护机构的设计与应用王天丰（上海大众动力总成有限公司，上海 ）摘要：使用纯手动的气门装配工位，该工位的零件装配是否合格皆有操作人员保证。由于其安装工位为完全敞开式，会导致零件错装、混装、气门划伤零件等问题的产生，最终造成返工甚至是客户抱怨。为了应对这个质量隐患、解决实际问题，生产线进行全面的研究与实践。本文通过对目前在上海大众动力总成有限公司使用的开放式手动装配缸盖气门工位的工作方式的研究、分析与实践，对保证该工位产品合格率提出了相应的防错机构，从而解决了生产线的实际问题，并得到了相应的结论与结果。关键词：防错；防护；气门装配中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（，）：，：；作者简介：王天丰（），男，汉族，山西繁峙人，研究生，中级工程师，生产专家，研究方向：缸盖机加工与装配。引言缸盖是发动机的四大核心部件之一，发动机的水道、油道、气道都汇聚在缸盖上。而缸盖也有着复杂的加工工艺，覆盖机加工与装配两种完全不同的加工领域。因为缸盖在机加工工序完成后，需要进行进排气门、弹簧、锁片等零件的装配后才可以变为发动机装配线所能使用的零件，并安装在缸体上。而因为产品设计的原因与工艺的需要，进气与排气气门的材质、大小、长短各不相同，不能混用。而由于物流包装、工位布局等原因，进排气气门的装配分别由两名员工在两个工位进行装配。由于传统的气门装配工位设计皆为开放式且没有任何防护措施，导致装配的过程完全由该工位的操作员工保证，存在极大的错装风险。同时气门杆材质一般为奥氏体型气阀钢，材质比铝合金的缸盖来的坚硬。如果在装配中没有对准气门导管，会导致已经精加工过的燃烧室面划伤，存在非常大的质量隐患。图缸盖一线工艺流程图DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.01.037 年第期因此，通过对该装配工位的优化，通过机防来代替人防以保保证缸盖的加工质量与缸盖进排气气门的正确安装，是一个重要课题。同时，通过对该工位的优化，还可以提高生产线的生产效率，降低不必要的返工与用户抱怨，对于提高生产过程的平顺性有着重要意义。缸盖进排气门装配工位现状缸盖的机加工工序完成后，需要进行进排气门、弹簧、锁片等辅料的装配后才可以变为成品送至装配线进行安装。而因为产品设计的原因与工艺的需要，进气与排气气门的材质、大小、长短各不相同，不能混用。而由于生产规划、物流包装、工位布局等原因，进排气气门的装配分别由两名员工在两个工位进行装配。工位如工艺流程图中红圈所示，见图。图气门装配工位现场图现有的缸盖分装线进排气门装配工位采用的是以翻身工装为基础的开放式工位设计，而目前的装配形式，是通过人工直接将气门安装入导管孔内，如图所示。图现有的气门装配工位设计气门导管孔直径为，孔的直径非常小，极易导致在手动装配的过程中，气门未准确插入导管孔中，从而导致底平面的划伤与磕碰，如图所示。划痕较轻的伤痕可以进行返工，若太深则会导致零件直接报废。同时，该工序是在不同的工位分别安装进排气门，但是对于两种气门安装的位置并没有加以限制。只有通过人员的培训与目视化警示来保证进排气门不会错装，存在一定的错装的隐患，如图所示。而在装配气门之后，只能在最终检验工位才能发现错装，导致重新返工。若最终未发现缺陷，则会导致发动机燃烧室密封测试不合格，产生更加恶劣的影响。图气门杆导致的底平面划伤与进气门错装缸盖进排气门装配工位防护机构设计面对需要在规定的客户节拍内完成气门的装配并放行，并且保证零件合格的要求。现有的装配形式是员工拿取气门，在上方涂好润滑油后插入气门导管内，并下压气门直至安装到位。这项工作虽然简单，但是完全由操作人员自己来保证气门是否正确安装，非常容易将进排气门错装或者划伤缸盖燃烧室面，导致缺陷的产生。生产现场只能依靠目视化、质量警示牌来提醒员工注意。人防无法完全避免缺陷的产生，不能从根本解决问题。通过对于生产现场的观察与工位的深度分析，对该平面的有效防护是最有效的解决办法。图一种缸盖气门工位防错防护装置参考生产过程中常用的防护器具，有针对性的设计了特殊的进排气门装配工位防护机构。其设计方案为：定制一块防护盖板将整个缸盖燃烧室底平面全覆盖。与此同时，在一侧气门安装位镂空，以便进行进排气门的装配内燃机与配件 通过，另一侧则全部覆盖，阻止气门的装配工作。盖板通过螺栓连接滑槽安装在现有气门工位的翻身架上。其具体设计方案如图所示，缸盖气门工位防错防护盖板由与气门翻身架上方固定的螺栓连接滑槽，气门安装孔，与气门翻身架下方固定的螺栓连接滑槽，底平面保护板组成。用四根固定螺栓与气门翻身架连接。将缸盖气门工位防错防护装置通过螺栓连接滑槽与螺栓连接滑槽固定在翻身架上，连接滑槽与可以调整防护装置的左右位置。气门安装孔露出正确的气门安装位置，保证气门不会错装。同时底平面保护板将其他所有位置全部保护起来，避免在装配过程中与其他异物接触，导致划伤、磕碰等。而在防护盖板在开口的位置也是特定的，进气门安装工位只在进气侧开口，排气门安装工位只在排气侧开口，员工无法将进气门安装到排气侧，避免了进排气气门的错装，也让员工在操作的过程中不用进行思考，提高了装配的效率与质量，同时也降低了新员工培训的难度。机构实施达到的效果缸盖气门工位安装防护装置成功应用后，极大的提升了装配的效率与质量。安装完成后的缸盖气门装配工位如图所示，若该工位安装的是进气门，则在进气门安装位置镂空，并在保证底平面防护的前提下预留出合理的安装空间，其他位置皆由挡板保护。当零件从手中滑落或者没有对准导管孔时，防护板保证了不会产生因为气门杆头或者其他部位导致缸盖的底平面磕碰或划伤，因镂空位置与该工位的装配内容联动同步，也同时完全避免了进气门装入排气侧，排气门装入进气侧的问题。图安装防护装置后的缸盖气门工位该防错防护机构通过在生产线上一年的应用，得出数据并对于缸盖气门装配工位防护机构实施前与实施后进行对比，如表、表所示。自从使用了防错防护机构，生产线再未出现因气门错装而产生的返工，且因此而导致的客户抱怨也没有产生。同时，原先困扰生产线因气门磕碰而产生的燃烧室底平面质量缺陷也再为出现，因此而导致的客户抱怨也没有产生。该装置的应用完成解决了生产线该类质量问题。该机构也降低了生产线的运营成本。使用前，因该缺陷导致的工废共计 件，占全年生产线工废总数的，在使用后则为件。而防护板仅需要材料费和加工费共计 元。可谓投入小，效果好。同时，消除了错装返工的影响，该工位的生产效率也得到了提升。通过财务核算，年度节约金额为 万元。为生产线节约了成本，提高了效率与生产过程的平顺性。由防错防护机构代替了人防，所以同时也降低了培训员工的难度。表气门错装个数缺陷统计序号项目无防错机构配备防错机构气门错装返工平均件天件天客户抱怨平均次年次年表因气门划伤底平面而导致的缺陷统计序号项目无防错机构配备防错机构底平面缺陷平均件天件天客户抱怨平均次年次年因为未再出现返工与相应的客户抱怨，所以确认防护机构对底平面划伤、磕碰与气门错装问题有效，并且因错装、气门磕碰导致的该工位质量问题可以关闭。因此将该工位的质量风险评级降低，从质量重点工位级别调整为一般工位级别。总结与展望这样的一套缸盖气门工位防错装置克服了现有工位设计的不足，从原先的人防变成了机防，杜绝了错装的产生，且保证了缸盖的机加工成品不被气门杆划伤、磕碰。同时，安装简便，提高了生产线的产品质量，降低了产品的工废率与返工率。操作方便，大大提高了发动机缸盖气门安装的正确率和安全性，提高了工作效率。更重要的是，这个机构结构简单，投入小，见效快，从而降低了公司的运营成本。因该防错防护机构有投入小、门槛低、见效快、易操作、效果好的特征，故其具有极强的推广性。现已推广至公司的三厂区，效果显著，杜绝其类似工废，帮助其工废率下降。计划将在今年推广公司二厂区。同时，其也适用于 手动安装气门设备或兄弟单位类似的开放式手动装配工位，起到防错、防护的作用，降低生产成本，提高生产效率的作用，提高生产过程的平顺性。参考文献：柴油机气门装配要求及失效分析杨连云，王跃东，路志青江苏农机化 （）防错技术在工艺与质量管理中的探讨与应用陈思涛，何萍，朱志坤制造技术与机床 （）防错技术在机加工缸盖加工中心的应用梁忠耀，竭尽超时代汽车 （）