發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度管控方法研究及應(yīng)用

顏積權(quán)

（東風(fēng)柳州汽車有限公司，柳州 545005）

0 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度是一項(xiàng)非常重要的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性能與使用壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件的密封區(qū)、運(yùn)動(dòng)副、油道和氣道等發(fā)生清潔度問題，容易導(dǎo)致零件早期功能性失效或損壞整機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)總成潤(rùn)滑系統(tǒng)存在雜質(zhì)，會(huì)引發(fā)機(jī)油控制閥體（OCV）卡滯、機(jī)油泵卡滯或軸瓦拉傷等問題，影響發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性能，甚至導(dǎo)致整機(jī)功能損壞。

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程清潔度管控不到位，在油封安裝、密封圈安裝或結(jié)合面涂膠等作業(yè)過程中會(huì)受到雜質(zhì)污染，導(dǎo)致局部密封失效，從而出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)三漏問題。這將造成售后滿意度下降、品牌效應(yīng)弱化以及市場(chǎng)銷量下滑。因此，需要加強(qiáng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度的控制和管理，提高零部件及整機(jī)制造過程清潔度，有效避免雜物進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，進(jìn)而保證發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度概念

清潔度是對(duì)工作環(huán)境、加工產(chǎn)品和過程管控等清潔情況的度量，一般通過顆粒物的類別、尺寸、數(shù)量和重量等來衡量樣品清潔度情況。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品清潔度主要是指整機(jī)清潔度，即從發(fā)動(dòng)機(jī)水道、油道等部位采集到的雜質(zhì)（或顆粒）重量或尺寸，并通過標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法去驗(yàn)證產(chǎn)品的清潔度是否達(dá)到行業(yè)相關(guān)要求。

根據(jù)QC/T901-1998《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定方法》，發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度檢驗(yàn)主要是整機(jī)解體清潔度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)部位為發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部與潤(rùn)滑油接觸的零件表面和進(jìn)入氣缸的燃料或空氣通道表面。根據(jù)GB/T3821-2015《中小功率內(nèi)燃機(jī)清潔度限值和測(cè)定方法》，發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度測(cè)定過程包括抽樣、解體、清洗、過濾、烘干和分析等內(nèi)容。在發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)清潔度檢驗(yàn)時(shí)，對(duì)采集到的雜質(zhì)主要測(cè)定以下幾點(diǎn)。

一是雜質(zhì)質(zhì)量。通過雜質(zhì)的質(zhì)量可評(píng)估引發(fā)故障的概率，雜質(zhì)重量超差越嚴(yán)重，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)耐久性故障的概率就會(huì)越大。

二是雜質(zhì)類型。通過雜質(zhì)類型可評(píng)估對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)副磨損的影響，若含有大量的硬質(zhì)顆粒，將會(huì)導(dǎo)致軸瓦拉傷、拉缸等嚴(yán)重的機(jī)械性損傷。

三是雜質(zhì)尺寸。通過雜質(zhì)顆粒大小可評(píng)估對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，若大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入油道等部位，將會(huì)引發(fā)OCV 卡滯或機(jī)油泵卡滯等故障，影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)廢。

2 清潔度管控現(xiàn)狀及存在問題

發(fā)動(dòng)機(jī)制造是一個(gè)從零件加工到整機(jī)裝配的復(fù)雜過程，每道工序完成后都會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)。以本司某款自產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)為例，在實(shí)施清潔度管控方案前，零部件清潔度抽檢合格率約75%，整機(jī)清潔度抽檢合格率約20%，主要問題集中在整機(jī)高壓油道雜質(zhì)總質(zhì)量超差、雜質(zhì)顆粒度超差（＞600 μm 金屬顆粒數(shù)評(píng)價(jià)項(xiàng)目）。結(jié)合近年售后及現(xiàn)場(chǎng)反饋的清潔度不良問題，本司圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)制造全流程采取清潔度管控措施，進(jìn)而保證發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量。

3 影響發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度的主要因素

發(fā)動(dòng)機(jī)制造包含零件加工、物料運(yùn)轉(zhuǎn)、總成裝配和整機(jī)熱試下線等全過程，每道工序都可能會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)，都需要進(jìn)行清潔度管控。開展發(fā)動(dòng)機(jī)制造全過程清潔度管控，需從人、機(jī)、料、法、環(huán)5 個(gè)方面，全面分析、挖掘影響整機(jī)清潔度的因素，從而有針對(duì)性地制定管控對(duì)策。本司系統(tǒng)性分析出影響發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度的27個(gè)末端因素（圖1），經(jīng)過排查驗(yàn)證，析出人員作業(yè)、設(shè)備工裝、部品管控、物流管理、技術(shù)要求、工藝要求、作業(yè)規(guī)范、檢測(cè)方法和流程機(jī)制等方面存在不足。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)制造過程清潔度影響因素分析魚骨圖

4 發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度管理與控制

發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度管控是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，提高發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度屬于管理技術(shù)綜合性問題。為此，本司針對(duì)前期識(shí)別的影響清潔度的因素，逐項(xiàng)制定對(duì)策，以提升發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度。

4.1 人員作業(yè)管理

從人員操作角度分析，影響清潔度的主要問題在于人員清潔度管控意識(shí)薄弱、未按標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)書要求進(jìn)行操作。為此，結(jié)合現(xiàn)有的《生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)清潔度管理辦法》，以及清潔度管控過往不良案例，對(duì)員工進(jìn)行清潔度管理培訓(xùn)。培訓(xùn)后組織員工對(duì)每個(gè)工序進(jìn)行清潔度確認(rèn)，如零部件、設(shè)備、工裝和工具的清潔度等，主動(dòng)識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)存在的清潔度問題，并提出改善意見，樹立“零缺陷從清潔度開始”的觀念。明確獎(jiǎng)懲機(jī)制，對(duì)改善清潔度的組織與個(gè)人進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)不按清潔度管控要求執(zhí)行的組織與個(gè)人進(jìn)行懲罰。

4.2 設(shè)備工裝管理

從設(shè)備工裝角度分析，影響清潔度的主要問題在于生產(chǎn)線設(shè)備、工裝保全基準(zhǔn)不完善，日常清潔度管理要求不明確。為此，需完善設(shè)備、工裝保全基準(zhǔn)，識(shí)別存在清潔度風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備、工裝，制定詳細(xì)的清洗保養(yǎng)計(jì)劃。針對(duì)生產(chǎn)線工位工裝，通過增加關(guān)鍵工位吸塵和吹氣裝置，吸附內(nèi)裝件拆裝過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)，對(duì)部分難以清掃的角落位置進(jìn)行定期清理。使用吸塵裝置對(duì)容易掉落雜質(zhì)的工作臺(tái)或工位（如缸蓋工作臺(tái)、連桿脹斷工位），及時(shí)吸附、清除掉落的雜質(zhì)，避免掉落的雜質(zhì)粘附在零件密封面上或者帶入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部（圖2）。增加防落入工裝或防塵板，對(duì)缸體缸蓋等安裝面采取防護(hù)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)裝配流轉(zhuǎn)過程中異物進(jìn)入內(nèi)腔。

圖2 關(guān)鍵工位吸附雜質(zhì)裝置

4.3 零件質(zhì)量管理

從零部件質(zhì)量角度分析，影響清潔度的主要問題在于外購(gòu)零部件來件清潔度不合格、對(duì)于外購(gòu)件入廠清潔度檢測(cè)要求不完善等。為此，零部件在開發(fā)階段就需明確清潔度管控要求，聯(lián)合零部件供應(yīng)商制定清潔度保證方案，通過工程審查、進(jìn)貨抽檢等方式確認(rèn)整改效果（圖3）。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部關(guān)鍵件，例如缸體、缸蓋、曲軸、凸輪軸、連桿和活塞等零部件的清潔度應(yīng)重點(diǎn)管控，裝機(jī)前按比例抽檢裝機(jī)批次零件的清潔度，確保合格后才能上線裝機(jī)。

圖3 聯(lián)合零件供應(yīng)商開展清潔度提升工作

4.4 物流防護(hù)管理

從物流角度分析，影響清潔度的主要問題為零件在包裝、運(yùn)轉(zhuǎn)過程造成二次污染。為此，需與供應(yīng)商制定包裝規(guī)范，明確零部件發(fā)貨前包裝清潔度標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于零件流轉(zhuǎn)過程清潔度管控，主要從以下幾方面進(jìn)行改善：一是提升物流工位器具清潔度，從周轉(zhuǎn)料架料盒維護(hù)、改造、清潔和零部件防護(hù)管控等方面進(jìn)行改善，明確線棒料架、周轉(zhuǎn)料架、料盒和總成料架等工位器具的清潔度管控要求，避免零部件拆包后造成二次污染（圖4）；二是形成車輛流轉(zhuǎn)規(guī)范，明確廠內(nèi)叉車、吸污車的行駛路線和清洗維護(hù)保養(yǎng)要求，避免車輛流轉(zhuǎn)污染車間環(huán)境。

圖4 物流器具清潔度要求

4.5 技術(shù)方法管理

從技術(shù)方法層面分析，影響清潔度的主要問題在于產(chǎn)品技術(shù)、工藝方案、作業(yè)規(guī)范和檢測(cè)方法等，對(duì)于清潔度管控要求不明確、不完整。為此，需要從產(chǎn)品技術(shù)上完善零件圖紙和裝配技術(shù)條件中的清潔度管控要求。

從工藝方案上，識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)裝配清潔度關(guān)鍵工位并完善裝配過程清潔度管控要求，如增加零件涂膠面裝配前的擦拭、組裝件拆卸清潔度防護(hù)要求等。在過程潛在失效模式及影響分析（PFMEA）中增加清潔度失效模式分析，識(shí)別潛在清潔度管控風(fēng)險(xiǎn)并制定 對(duì)策。

從作業(yè)規(guī)范上，制定裝配清潔度點(diǎn)檢表，明確清潔度關(guān)鍵崗位點(diǎn)檢要求。建立清潔度管理看板、關(guān)鍵工序清潔度目視圖等，提升員工清潔度管理意識(shí)。

從檢測(cè)方法上，制定發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)清潔度檢測(cè)工藝規(guī)程，明確檢測(cè)時(shí)機(jī)、方法、頻次和要求（圖5）。建立清潔度檢測(cè)顆粒數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)過往零部件檢測(cè)報(bào)告顯示的顆粒形貌和成分進(jìn)行分析、歸類，便于清潔度超差顆粒溯源管理（圖6）。

圖5 建立清潔度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

圖6 建立清潔度檢測(cè)顆粒數(shù)據(jù)庫(kù)

4.6 流程機(jī)制管理

從流程機(jī)制角度分析，影響清潔度的主要問題在于清潔度審查機(jī)制及檢查項(xiàng)目不完善，現(xiàn)場(chǎng)管控、物流管理和人員操作等環(huán)節(jié)對(duì)于清潔度管控流程仍存在疏漏。為此，需要完善清潔度審查機(jī)制，例如制定清潔度審查計(jì)劃，每周定期對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備、工序人員操作方法等進(jìn)行點(diǎn)檢、評(píng)審，統(tǒng)計(jì)異常問題及時(shí)通知責(zé)任部門整改；跟進(jìn)問題整改進(jìn)度，組織相關(guān)區(qū)域攻關(guān)解決。

還需要完善優(yōu)化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)清潔度管理辦法，例如從工藝執(zhí)行、作業(yè)環(huán)境、包裝物流、人員操作和設(shè)備點(diǎn)檢等方面細(xì)化清潔度審查項(xiàng)目?jī)?nèi)容和要求。補(bǔ)充零部件流轉(zhuǎn)要求，明確發(fā)料時(shí)對(duì)原包裝上線的零件進(jìn)行檢查的要求，禁止臟污零件發(fā)到生產(chǎn)線。

5 效果驗(yàn)證

上述管控措施實(shí)施一段時(shí)間后，按《整機(jī)清潔度檢測(cè)工藝規(guī)程》抽檢發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)清潔度，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度管控措施實(shí)施前后檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分析，對(duì)策實(shí)施以來，整機(jī)清潔度改善效果非常明顯，整機(jī)雜質(zhì)質(zhì)量和油道雜質(zhì)金屬顆粒數(shù)大幅度減少，均在合格范圍內(nèi)。

6 結(jié)束語

隨著客戶對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，汽車行業(yè)也越來越重視發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度。發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度提升是一項(xiàng)持續(xù)改進(jìn)的工作，必須要以科學(xué)、系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化的思維，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造過程各個(gè)環(huán)節(jié)可能存在的清潔度風(fēng)險(xiǎn)，制定針對(duì)性的提升方案并實(shí)施，以達(dá)到提升發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度的目的，減少因清潔度不良導(dǎo)致的售后問題發(fā)生，全面提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。