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AUTO PARTS | 汽车零部件
防止缸盖水道内腔卡滞铝屑的控制方法
莫湘芸　竭尽超
上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545000
摘 要： 发动机气缸盖清洁度控制是目前国内外汽车制造企业面临的一大生产难题，缸盖水道内腔卡滞铝屑不仅会
导致发动机散热性能变差，而且会给发动机质量带来严重的影响。本文主要论述防止缸盖水道内腔卡滞铝屑的相关控制方法，并提供实例作为参考。
关键词：气缸盖　铝屑　清洁度　发动机质量
1　前言
气缸盖作为发动机总成中的关键部件之一，其加工精度与清洁度将直接影响到发动机的质量与使用性能。由于发动机气缸盖结构复杂，使得其加工过程中的清洁度控制尤为困难，清洁度较差的缸盖送至装配线装配，将会导致装配气门泄漏、长缸体试漏不合格等问题频繁发生，这不仅会严重影响到装配生产线的FTQ，而且发动机的质量与使用性能也被大打折扣。
为此，本文根据生产实际问题，就缸盖清洁度控制中的“缸盖水道内腔卡滞铝屑”问题，提出一些较为有效控制方法。
2　问题现状介绍
本司某类在产铝合金缸盖水道内腔（以下简称为“水腔”）为铸造形成，多处水腔截面极窄（如图1所示），加工过程中掉入水腔的铝屑易附着在其腔道中，较大颗粒的铝屑甚至卡滞于其狭小的腔道内无法被排出（如图2所示）；水腔卡滞铝屑的缸盖被装配在发动机上，将导致发动机
上汽通用五菱汽车股份有限公司
Control Method to Prevent the Inner Cavity of Cylinder Head from Sticking Aluminum Shavings
Mo Xiangyun  Jie Jinchao
Abstract ：
C ylinder head cleanliness control is a diffi  cult production problem faced by domestic and foreign automobile manufacturers. Aluminum chips sticking in the inner cavity of cylinder head water channel will not only lead to poor engine heat dissipation performance, but also seriously aff ect the engine quality. This paper mainly discusses the control methods of preventing the aluminum chips sticking in the inner cavity of cylinder head water channel, and provides some examples for reference.
Key words ：cylinder head, aluminum shavings, cleanliness, engine quality
图2　缸盖下线铝屑卡滞图例
图1　缸盖水道内腔形态
①截面①截面
红为水道内腔形态
火花塞孔周边最
小距离3.5mm
排气道分隔最小距离5.5mm
进气侧回油孔周边最小距离3.5mm 进气侧回油孔周边最小距离6.9mm
②截面
③截面
③截面
②截面
铝屑卡滞
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的散热性能较差，影响发动机质量与使用性能。
根据统计，在设备正常运行状态下，用内窥镜在缸盖下线工位检查1000台缸盖卡滞铝屑情况，发现平均每100台缸盖中有3～5台缸盖卡滞铝屑，卡滞铝屑占比为3%～5%。收集50台卡滞有铝屑的缸盖，用内窥镜观察卡滞铝屑的形态，得出如图3所示的三种占比较大的铝屑类型；其中，卡滞A 类铝屑缸盖占比为65%，D 类15%，G 类13%。
3　措施实施案例
从人、机、料、法、环五个方面系统分析造成缸盖水腔卡滞铝屑的原因，由于缸盖加工为机床自动加工，其卡滞铝屑与人、机、环3个方面的影响因素无关，可排除。确认
的影响因素如下：
①料：从物料方面分析。缸盖水腔为铸造形成，多处腔面极窄，易卡滞铝屑；
②法：从加工工艺方面分析。刀具断屑能力问题，部分加工铝屑易卡滞在水腔中；清洗机清洗能力问题，清洗机无法将卡滞铝屑清洗出来。
通过以上分析，确定以下两种改善方向：①减少进入缸盖水腔的铝屑数量；②优化刀具的断屑能力，增大水腔铝屑能够被清洗排出的概率。
基于以上分析，需确认卡滞铝屑的来源，并汇总生产线各工位的加工铝屑形态，结果如图4所示：
通过比较分析可确认卡滞的铝屑主要来源于粗加工的OP10～OP50
工位，进一步分
图4　缸盖CNC 工位加工铝屑形态汇总
析卡滞铝屑的对应加工刀具，发现卡滞占比最多的G 类铝屑主要来源OP10-T21228（钻
丝堵孔）、OP30-T21104（铣凸轮轴大头孔）加工产生的铝屑。
结合加工工艺与机床工装结构，为减少进入缸盖水腔的铝屑数量，采取以下措施：
为防止缸盖在OP30加工时大量铝屑从缸盖顶面水堵孔进入水腔，建议在该工位增加水堵孔封堵装置（如图5所示；注：该封堵装置已通过专利申请）。当工件进入机床定位准确后，封堵装置随夹爪夹紧
动作运动，封堵缸盖顶面水堵孔，防止加工过程中铝屑从顶面水堵孔进入水腔；当工件加工完成后，封堵装置随夹爪松开动作运动，抽离缸盖顶面水堵孔，此时工件
加工完成。
图5　封堵装置工作状态
为增大清洗机能够将水腔铝屑清洗排出的概率，采取以下措施：
优化OP10-T21228（钻丝堵孔）刀具的断屑能力，将当前产生的大颗粒铝屑优化成小颗粒铝屑（如图6所示），增大铝屑被排出的概率。
图6　T21228
刀具优化前后铝屑形态对比
现有T21228刀具加工铝屑形态（大颗0.5～2cm）
增加断屑槽后T21228刀具加工铝屑形态（小颗0.2～0.5cm）
图3　缸盖水腔卡滞铝屑类型
A D G
（下转第190页）
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TRAFFIC AND SAFETY | 交通与安全
冲距离来减小撞击损伤，图5所示为对比二次撞击后反弹的通道响应数值：
通过上图可明显看到二次撞击对通道输出的影响，若不加装足够的缓冲物，则在二次撞击时会出现一个较大的波峰，有时会超过第一次撞击峰值，长期测试后会影响冲击器的正常状态及使用寿命。因此加装合适的回收装置对于保护冲击器也有非常必要性。
5　结论
aPLI 冲击器的整体构造和质量分布相较上
一种版本有较大的区别，新增的上体模块和重新
图5　撞击曲线对比
无缓冲                                              有缓冲
设计的膝部模块传感器更丰富也更复杂，常用12通道升级为18通道，伤害值采集能力提升明显，但对应的注意事项也有较大变化。
本文通过将标准中的标定要求落实到试验室实际操作中，提供了明确可实施的试验参考，并且分析了标定过程中可能影响结果的几项因素，通过标定结果可知：
在标定试验过程中，应当优先保证冲击速度的稳定性，其次应当保证冲击位置的准确性，对于温度和角度要求不如前两者高，但是本文中涉及的试验要素的各项测试是建立在当前试验室所能提供的条件下进行的，角度和温度并没有偏
离标准要求过多，不能完全平等各因素的影响值，但实际标定试验参数通常不会超出本文的研究范围，可以作为参考依据。
参考文献：
[1]胡林，方胜勇，陈强．基于正交实验的汽车一两轮车碰撞事故再现的参数影响研究[J].汽车工程，2016，38（5）：567－
573．
[2]唐吉思，姿态及体型对碰撞中行人下肢运动和损伤响应的影响研究[D]，清华大学，2017．
[3]CHEN H P，FU L X，ZHENG H Y.A comparative study between China and IHRA for the vehicle-pedestrain impact[N].SAE Technical Paper，No:2009-01-1205．[4]中国汽车技术研究中心有限公司（天津），C-NCAP 管理规则（2021版）[S/OL]．[5]李俊杰，汽车前风窗玻璃成人头型冲击器竖直冲击法探究，[J]，全国性建材科技期刊——《玻璃》，2020，（344）5：24-29．
①优化OP30-T21104刀具的断屑能力，将当前产生的大颗粒铝屑优化成小颗粒铝屑（如图7所示），增大铝屑被排出的概率。
以上措施的实施使缸盖清洁度得到了明
显的优化，完成粗加工的缸盖清洁度可提升30%左右（即完成粗加工缸盖水腔的铝屑重量减少30%左右），有效降低了后续清洗机的清洗压力；下线工位缸盖水腔卡滞铝屑占比由之前的3%～5%降低至1%～3%，可有效减少因水腔卡滞铝屑造成的售后问题发生概率。
4　结束语
缸盖清洁度作为一个体现缸盖整线加工
过程的综合反映参数，其控制的有效性将直接体现在产品质量中。本文所论述的缸盖水腔卡滞铝屑问题，仅为清洁度控制评估的指标之一，所采取的控制措施成本较低、效果明显，对其他类似的箱体类零件加工清洁度
控制具有一定的参考意义。
参考文献：
[1]熊庆迟，滕传勇，何慧. 发动机缸盖加工关键工艺研究[J].汽车技术,2017（16）.
图7　T21104
刀具优化前后铝屑形态对比
现有T21104刀具加工铝屑形态（大颗0.2～1.1cm）
增加断屑槽后T21104刀具加工铝屑形态（小颗0.2～0.8cm）
作者简介
莫湘芸： （1994—），女，壮族，广西柳州人，
本科。研究方向：发动机制造工艺，缸盖工程师，初级。
竭尽超： （1986—），男，汉族，吉林长春人，
本科。研究方向：发动机制造工艺，缸盖主任工程师，中级。
（上接第169页）