自动涂胶系统在发动机缸体生产中的应用

（上汽通用五菱汽车股份有限公司 发动机制造部，广西 柳州 545007）

自动涂胶系统在发动机缸体生产中的应用

龙海清 王阿素

（上汽通用五菱汽车股份有限公司 发动机制造部，广西 柳州 545007）

本文主要介绍在发动机缸体制造过程中试漏工艺中的涂胶功能，缸体生产的最后工艺是试漏，试漏前需要压装堵盖，而在堵盖和工件中间有一层辅助密封的密封胶，在缸体压堵之前，以自动控制系统来对工件进行装夹，以伺服系统对涂胶电机定性精确定位，通过控制密封胶的流量，涂胶时间等功能，保证密封胶有效均匀的涂在工件孔壁上，满足自动化生产的运行效率和产品的质量。

自动控制；伺服；涂胶；发动机缸体

1 前言

随着汽车行业的飞速发展，带来了汽车发动机设计、制造的新局面，发动机制造技术，制造工艺也在日益完善，发动机自动化生产线应用而生，本文以发动机缸体制造为例，简明阐述在缸体制造过程当中，自动涂胶系统的工作原理及其优点。

2 缸体试漏工艺的必要性及涂胶的作用

试漏，顾名思义为测试泄漏。缸体作为整个发动机的主体，是整个发动机的重要组成部分之一，其功能的完好与否直接影响到整个发动机的使用性能。整个缸体上主要分布了三个的腔室，分别是水道，油道，曲轴室，每个腔室都其独特的功能：水道用来给发动机提供冷却水回路，保证发动机正常的工作温度，防止因发动机过热而导致故障；油道用来给发动机提供润滑机油，保证运动部件的有效正常润滑，延长发动机的使用寿命；曲轴室即混合气体燃烧的地方，是发动机的动力来源，其密封性能直接影响到发动机的动力和燃烧效率。以上三个腔室如果任何一个密封不好，都会导致不同的发动机故障，因此对这三个腔室的密封和检漏工艺应用而生，保证整每一个缸体的有效密封至关重要，缸体压堵之前的涂胶便是为了辅助密封作用。

图1 硬件原理图

图2 NC程序

3 缸体试漏工位涂胶系统的组成

整个涂胶工位采用全自动控制，其工作逻辑是: 工件进入—各孔依次涂胶—工件流出，下面重点讲述工件涂胶过程。

3.1 涂胶头（涂胶电机）的伺服定位系统—以Festo SPC200为例说明

费斯托公司生产的SPC200气动伺服系统具有结构紧凑，功能齐全，能耗低，运行稳定等优点，目前已经被广泛应用在各个工业领域。

图3 控制输出原理图

图4 涂胶系统硬件原理

图5 涂胶时间与涂胶流量曲线图

3.1.1 硬件组成

目前缸体线采用的是三轴控制，X（水平），Y（垂直），Z（涂胶），三个轴可以实现联动，从控制系统原理图看，主要包括气伺服控制器，伺服比例方向阀，伺服汽缸，位置检测传感器等，其中系统的核心部件是气伺服控制器，它是一个承上启下的传接作用，向上，它与整个机床的PLC控制器进行通讯，向下，他与执行部件和反馈部件进行通讯。伺服比例阀通过接收来自气伺服控制器的信号，输出与信号相符的阀口，实现汽缸的运动。位置检测传感器的作用是用于检测汽缸运动的当前位置，并将信号反馈回伺服控制器与设定位置进行比较，用于闭环控制。

3.1.2 运动控制过程

在硬件安装完成后，需要对各个轴进行调试，气伺服控制器可以通过通讯模块上的RS232串口与PC连接，通过Festo 公司开发的WinPISA软件实现PC与SPC 200之前的通讯 ，在系统标定完成之后用户将编译好的NC程序（图2）下载到控制器，控制器将运行程序，将NC程序解码后，输出一组0-10V的电压信号，来驱动比例阀动作，完成用户需要的动作，见图3。

控制原理解析：

当输入＜5V时，比例方向阀2口接通，当输入=5V时，比例阀截止，当输入＞5V时，比例方向阀4口接通，输出=设定位置-当前位置+5

举例:当设定位置是3，当前位置是5，那么输出=3-5+5=3，2口接通，当设定位置是3，当前位置是4，那么输出=3-4+5=4，2口接通，当设定位置是3，当前位置是3，那么输出=3-3+5=5，比例阀截止，运动部件成功到达指定位置，并一直保持，通过此控制方式可将定位精度控制在0.2MM以内，可以将涂胶头精确的送入缸体的各个工艺孔之内，保证涂胶头位置的准确性。

3.2 自动涂胶系统—以乐泰涂胶控制系统为例

当涂胶头精确进入缸体的工艺孔之后，马上开始涂胶过程，乐泰涂胶控制系统主要应用在发动机工厂中的缸体，缸盖生产线，通过控制密封胶的流量，涂胶时间等参数来满足工件的工艺要求，达到对各个工艺腔室的密封功能。

3.2.1 硬件组成

涂胶系统包括涂胶控制器，压力罐，涂胶电机和涂胶阀等，其中控制器是核心部分，可以对涂胶流量和涂胶时间进行设置（图4），能监控密封胶流量并产生报警，压力灌是密封胶的储存容器，通过压缩空气将密封胶压入涂胶管路及涂胶阀，最后通过涂胶电机将密封胶均匀的涂到缸体工艺孔内壁。

3.2.2 涂胶过程

当涂胶头定位完成之后，涂胶控制器接收到来自上层PLC的信号，发出涂胶指令，使涂胶电机旋转，涂胶阀打开，完成整个涂胶过程。

4 与传统涂胶的对比

自动涂胶控制系统，从缸体进入涂胶区域，定位，夹紧，涂胶，工件流出采用全自动PLC控制，自动化程度和设备集成度很高，由于采用伺服控制涂胶电机定位，一组涂胶电机和涂胶阀即可满足多个工艺孔要求，相比传统的一一对应的设计相比，硬件成本相对有所降低，设备故障率和维护成本也减少很多；由乐泰涂胶控制器控制的涂胶系统，与手动涂胶相比可定量化修改涂胶参数，保证工艺修改的一致性和产品质量的稳定性，可最大限度降低主观因素对产品质量的影响。

5 影响涂胶质量的因素

首先采用自动定位控制，伺服定位系统的偏移会导致缸体和涂胶电机的相对位置发生变化，从而导致缸体与电机头干涉，严重时会导致撞机，所以伺服位置不可随意更改，设计硬件更换和软件调整后需要验证相对位置。涂胶系统中的密封胶是流质状态，时间久了会凝固在阀体内壁从而导致出胶量少或者没胶，整个密封胶的流动路径需要定期维护清洁，防止堵塞。目前这套系统在缸体生产线还是比较稳定，具有一定推广和借鉴价值。

[1]南京马波斯气动三轴伺服系统说明[Z].费斯托（中国）有限公司系统工程部.

[2]龚舟 SPC200气动伺服定位控制技术[Z].

[3]WinPISA_Version_4.5 使用说明书[Z].

[4]97152 Manual Henkel equipment[Z].

[5]发动机缸体试漏工艺培训文档[Z].

U468 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A