陳曉榮，代友文，羅雪娟

（1.重慶市質(zhì)量和標準化研究院，重慶 400023；2.上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司，重慶 401135）

雖然當前新能源汽車，尤其是燃料電池汽車有蓋過傳統(tǒng)燃油汽車的風頭，但是，傳統(tǒng)燃油汽車還是將會存在較長時間的生命周期。另外，作為發(fā)展歷史較長的傳統(tǒng)燃油汽車，在生產(chǎn)制造過程中的產(chǎn)品質(zhì)量控制、生產(chǎn)過程追溯等，已經(jīng)不斷完善并形成了較為有效的一套標準或系統(tǒng)。這一點，是作為任何制造企業(yè)，不僅是汽車制造企業(yè)，值得去探究和學以致用的。本文將著重講解國內(nèi)較為成功的一家汽車企業(yè)某型發(fā)動機缸體生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制和過程追溯。

該型發(fā)動機缸體為鑄鐵材質(zhì)，生產(chǎn)過程主要分為前期鑄造、基準面預加工、上線打碼、粗加工、半精加工、中間清洗、中間試漏、安裝曲軸軸承蓋、精加工、珩磨、最終清洗、最終試漏、終檢下線。其中，主要探究在上線打碼后缸體生產(chǎn)加工過程中質(zhì)量控制和過程追溯。

1 上線打碼

該型發(fā)動機缸體在前期基準面預加工后保留有一個面用于打碼，主要使用國產(chǎn)某型打標機，通過激光刻字，打上PUN碼和二維碼，其中二維碼主要應用于生產(chǎn)各階段工件過線記錄。

另，該機型缸體還采用了較為先進的機器人上料，通過相機拍照、圖像識別與分析處理、工件姿態(tài)判斷與工件類型判斷來進行防錯。如下圖1和圖2。

2 粗加工與半精加工

所謂粗加工和半精加工是指對缸體各面、孔等進行初次加工，目的是減少精加工加工負荷、控制加工切削量，以便后續(xù)精加工時產(chǎn)品質(zhì)量更加可控。由于該生產(chǎn)線可以實現(xiàn)不同機型產(chǎn)品的生產(chǎn)，理論上是存在混料的情況。從質(zhì)量管控角度，除了工件上線機器人視覺防錯外，還在上料位置增加了采用光感傳感器，用來對不同機型缸體進行識別防錯。

此工件類型識別防錯方法同樣適用且應用于精加工上料位置，具有較好的兼容性，能識別至少5種機型缸體。

工件各面和孔的加工主要由德國制造的數(shù)控加工中心來完成，由于涉及內(nèi)容較廣和復雜，這里就不在贅述。從加工質(zhì)量的控制來看，核心要點主要有以下：

如上圖3，橙色背景標注部件是目前研究中，主要對加工質(zhì)量影響較多的部件或者影響因素。

完成粗加工后，有設置掃碼槍，通過射頻技術，采集工件信息，以便后續(xù)追溯工件是否完成該工位加工。

3 中間清洗機和中間試漏機

中間清洗機主要用于對經(jīng)過加工的工件水道、油道以及面和孔進行深度清洗，以便中間試漏機對工件進行泄漏測試。

中間試漏機主要用來檢驗工件是否存在內(nèi)部泄漏，探測可能存在的鑄造缺陷（行業(yè)內(nèi)燃油汽車發(fā)動機缸體主要分為鑄鐵類和鋁合金類，我們這里主要講鑄鐵類缸體，該類型缸體普遍存在鑄造缺陷有氣孔、砂眼、多肉、少肉、偏模等），詳見下圖4和圖5。

主要采用了行業(yè)內(nèi)較為先進的USON試漏系統(tǒng)，對油道、水道等進行泄漏測試。

在工件進入中間試漏之前，還增加有硬件來對工件類型進行識別防錯。并增加有掃描槍對工件進行數(shù)據(jù)讀取和過線記錄信息采集。

4 安裝曲軸軸承蓋

安裝曲軸軸承蓋工位，采用了最新圖像識別防錯技術，可以有效探測軸承蓋安裝順序和安裝方向。由于軸承蓋裝錯會影響后續(xù)加工質(zhì)量，且無法返修，所以，此防錯功能具有較好的質(zhì)量預防控制作用。另外，通過在線扭矩測量實現(xiàn)關鍵加工參數(shù)的實時控制。

5 精加工

精加工上料工位與粗加工、半精加工類似，同樣采用了光感式工件類型識別防錯，有效避免加工錯誤，減少返修浪費。精加工也是采用與粗加工、半精加工相同的德國制造數(shù)控加工中心，質(zhì)量相關影響因素也類似。另外，精加工還采用了國內(nèi)較為先進的缸孔及曲軸孔在線測量系統(tǒng)，能有效識別工件缸孔及曲軸孔加工質(zhì)量，起到預防性防錯作用，避免批量加工超差。同樣通過掃描槍，記錄工件過線記錄。

同樣，精加工工位也設計有追溯系統(tǒng)，通過掃碼槍記錄工件號碼，同時上傳工件經(jīng)過時間到FLXNET系統(tǒng)，以便質(zhì)量數(shù)據(jù)的追溯可查。

6 珩磨機

珩磨機工位是引進日本制造的全球較為領先的珩磨設備，主要是對缸體缸孔、曲軸孔進行珩磨，精度可以達到微米級。該設備有設計一套較為完善的質(zhì)量控制系統(tǒng)，包含珩磨條壽命預警系統(tǒng)、工件來料漏加工防錯、珩磨后尺寸在線測量以及預警系統(tǒng)等。同時，匹配有過線記錄。

7 最終清洗機

最終清洗機是應用行業(yè)內(nèi)較為前沿的機器人清洗機，主要作用是對缸體水道孔、油道孔、各螺紋孔以及面等進行全方位、深度清洗。

清潔度的設備自動控制，主要從清洗壓力入手，并通過離線的實驗室清潔度測量設備進行更加準確的監(jiān)控。

8 最終試漏機

最終試漏機應用的是國內(nèi)較為成熟的一款MARPOSS制造試漏設備，主要功能是對缸體進行油堵和水堵進行安裝、對缸體水道、油道、曲軸室進行試漏，對合格成品進行打標，對不合格成品進行剔料。最新的研究，已將機器人應用于油堵的安裝擰緊，且能實現(xiàn)扭力和安裝位置的實時精確監(jiān)控。

9 終檢下線

終檢下線工位，主要由人來進行，暫無較為有效的自動檢測設備，后續(xù)可以引入3D成像識別技術以及熱成像技術等，這是未來研究的方向。當操作人員目檢工件合格后，工件進入下線掃碼工位，實現(xiàn)最終下線記錄，以便進行終端質(zhì)量追溯。

10 總結

綜上所述，質(zhì)量控制（包括防錯、在線實時監(jiān)控、返修方法等）貫穿在缸體生產(chǎn)制造的全過程，除了以上提到的質(zhì)量控制系統(tǒng)或方法，還有其他一些系統(tǒng)或方法沒有提及。包括過程能力統(tǒng)計分析系統(tǒng)、離線測量系統(tǒng)、FEMA以及PPAP等質(zhì)量控制或者預防系統(tǒng)，也還有一些如趨勢圖、柏拉圖、排列圖等用于質(zhì)量分析的方法工具。這里就不再贅言，將作為后續(xù)分析或者探討的方向。另考慮到部分內(nèi)容可能涉及商業(yè)秘密，所以進行了細節(jié)上處理，還請諒解。本文的主要目的在于向行業(yè)、甚至是所有制造業(yè)伙伴提供一套質(zhì)量控制和預防的系統(tǒng)、或者更明確點是質(zhì)量控制和預防的思路。與此同時，質(zhì)量的追溯也是一直在每個環(huán)節(jié)存在和使用，作為長期使用的一種工業(yè)產(chǎn)品，做到產(chǎn)品質(zhì)量的有據(jù)可依、可追溯，是非常有必要的。未來，還可以通過更加先進的，如大數(shù)據(jù)分析、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等，實現(xiàn)制造質(zhì)量控制與預防的更大飛躍和進步，值得所有有志之士努力探索。