柴油机气缸盖生产线数字化升级

王秀平

青岛淄柴博洋柴油机股份有限公司 山东青岛 266700

气缸盖作为柴油机的重要零部件之一，其在柴油机运行过程中要承受苛刻条件的高温高压燃气带来的热负荷，其产品整体装配精度、装配过程的控制与装配质量将直接影响到柴油机动力组整体稳定运行和密封性。为了保证气缸盖的可靠性并提高其使用寿命，利用数字化设备与技术手段对其装配信息进行收集、在线检测、数字化装配智能升级。进一步提高柴油机关键零部件的装配水平，从整体上提升国内船用柴油发动机的竞争力。

1 设计方案

1.1 设计原则

气缸盖部件总成为大批量生产，按流水线形式组织，采用早班、晚班两班制，每年生产14000 个。根据气缸盖部件的结构特点和安装要求，按照各零件安装工序互不干涉原则，首先选用合适的气动和液压系统，然后设计专用的压装定位机构和辊道传输线，从而实现工件的自动化装配，避免人为因素导致的质量问题。

1.2 装配工艺

装配线需满足流水线作业要求，实现在气缸盖本体上完成气阀导管及阀座的压入；气阀锥面与阀座的密封研磨、气阀内外弹簧及气阀锁夹的压装等，要求整个装配线在7min 内组装一个气缸盖总成。装配工艺流程设计为：

（1）以底平面为基准，工件上料。

（2）以侧面定位，对气阀导管进行压装。

（3）压紧工件，用翻转装置对工件翻转180°。

（4）以侧面定位，对气门阀座进行压装。

（5）以侧面定位，安装进排气阀，研配气阀与阀座后进行密封试验。

（6）压紧，对工件翻转180°。

（7）对气阀内外弹簧、气阀旋转机构、气阀锁夹进行定位压装。

（8）装配阀顶架及其它零部件[1]。

1.3 设计方案

根据装配要求，在设计阶段，对装配线上涉及的主要组成部分进行理论分析计算，主要针对气动控制系统、液压控制系统和各机械模块进行设计和测试。

1.3.1 气动控制系统

由于气动控制系统简单，易于操作，所用元件使用寿命长，因此装配线缸盖本体的阀座压装、挡停机构、翻转机压紧块、研阀及弹簧的压装机构均由气体驱动实现。气动控制系统由气流调节装置、管路及其附件等组成，输送的压缩空气配有压力调节、稳压、过滤装置，并安装压力表进行显示测量。

1.3.2 液压控制系统

通过计算气阀导管安装的配合过盈量及压紧力，确定该装配线的气门导管安装工位设计采用液压压装方式。针对选用的液压元件参数，确定液压油缸的型号为HCA70FA125-200[2]。

2 装配线的工艺信息模式设计

2.1 工艺信息模式流程设计

流水线系统设置流程虚拟装配类。在收到上级生产职能部门下达的生产任务单后，编制气缸盖装配单，进行过程虚拟装配。调度系统传输部分的仓库的信息，选择合适的部分根据装配过程和技术条件，进行虚拟装配，最后装配表形式，并将其发送给仓库，运输转变、装配线等协调功能类。将整个装配过程中的零件信息、装配数据、装配结果等信息自动输入装配列表，最终生成、上传或保存实际的匹配列表。

2.2 工艺流程信息数据处理

气缸盖装配过程输出装配过程信息数据表，包括零件信息、装配工艺信息、工装信息、刀具信息、设备信息等，指导整个装配过程，最终输出并保存实际的装配过程表。零件信息包括零件仓库信息、尺寸信息、生产单位或人员信息、装配顺序、装配件仓库位置等信息。各装配子部件打印二维码，对信息码进行编码，并将其附着在装配件存放位置上，供装配机械手读取信息，保证零件装配准确，并做好记录以便进行查询和追溯。气缸盖的工艺设备信息管理、装配不同的模型，不同的装配模块负责人将被使用，车间将这些工具进行分类并给出二维代码管理、扫描和提取的机械手，实现快速、准确提取，以确保适当的工具来组装线的交付工具库[3]。

公司通过实施气缸盖生产线数字化升级改造项目，将提升中低速大功率船用柴油机气缸盖的数字化制造关键技术；项目达产后，气缸盖的加工、清洗打磨、组装整体的节拍为28min，班次二班制，预计可实现年产各型柴油机气缸盖8400 个的生产能力，公司关键部件数字化制造水平将能达到国内领先水平。通过采用数字化制造技术提高生产管理水平，提升产品质量和生产效率，降低生产过程对环境的不良影响，促进传统制造业向智能制造业的转型升级。气缸盖数字化生产线项目建设，坚持“总体规划、分步实施、重点突破、效益驱动”的两化融合推进原则，强调“战略、流程、技术三位一体”协同化规划和部署策略，通过气缸盖生产线数字化改造，逐步实现气缸盖生产的数字化、智能化，从而带动中低速大功率船用柴油机制造水平升级，建成国内柴油机产品数字化制造示范基地[4-5]。

3 结语

社会效益方面，柴油机气缸盖生产线数字化升级将提高我公司柴油机生产能力的数字化水平，推动柴油机制造体系向数字化转型。