Машина за почистване на двигатели за леки автомобили: почистване на блока на двигателя, цилиндровата глава и коляновия вал при високи темпове на производство

Общ преглед

Компонентите на двигателите за леки автомобили обикновено са по-леки и по-компактни в сравнение с компонентите за търговски автомобили, но изискванията им за масово производство често са значително по-строги.

Оборудването за почистване при производството на силови агрегати за леки автомобили може да изисква извършването на няколко процеса на почистване и сушене само за десетки секунди. Например, реалните производствени конфигурации могат да включват цикъл от 46 секунди за цилиндрови глави ,цикъл от 60 секунди за коленчати валове , както и гъвкав диапазон от цикли за блокове на двигатели.

Предизвикателството е следователно не просто почистването на компонента, а поддържането на зададените степен на почистване, контрол върху размера на частиците, условия за сушене и температура на обработваната детайла в рамките на изключително кратък производствен цикъл.

В тази статия се разглеждат три типични решения за почистване и се обяснява как паралелната роботизирана обработка и технологиите за почистване, специфични за всеки процес, могат да подпомогнат високоскоростното производство на двигатели за леки автомобили.

1. Основното предизвикателство: висока скорост на производство срещу прецизност при почистването

Производствените линии за двигатели на леки автомобили обикновено работят с цикли, измервани в десетки секунди.

Цикъл за почистване на цилиндровата глава от 46 секунди на бройка или цикъл за почистване на колянов вал от 60 секунди на бройка оставя много ограничено време за почистване и сушене. В същото време изискванията за чистота остават строги, като в някои приложения чистотата на маслените канали се контролира до ≤16 mg .

Простото увеличаване на водния поток или на налягането при почистване не е задължително решението.

Ключовият подход е да се използва паралелна обработка с множество роботи и едновременни технологични операции .

Вместо един актьор да почиства всяка област последователно, няколко компактни робота могат да работят едновременно, като всеки робот обработва определени отвори или повърхности.

Това променя процеса от предимно последователен на архитектура за паралелно почистване и сушене , което позволява извършването на повече обработки в рамките на един и същи производствен цикъл.

2. Цилиндрова глава: четирироботно паралелно целенасочено почистване

Почистването на цилиндрови глави за леки автомобили е типичен пример за приложение с високо време на цикъл.

Системата може да използва задвижвана ролкова транспортьорна система за натоварване, комбинирана с идентификация на модела чрез камера. Това позволява избор на програма за почистване според идентифицирания модел на цилиндровата глава.

Процес на чистене

Представителен процес включва:

Натоварване чрез задвижвана ролкова транспортьорна система → Идентификация на модела → Турбулентно общо почистване → Почистване на водната рубашка чрез инжекция с компресиран въздух → Целенасочено високонапрежено водно почистване → Роботизирано целенасочено отдухване → Вакуумно сушене

Четири компактни робота, оборудвани със специализирани дюзи, извършват целенасочени операции по отдухване върху различни отвори и повърхности паралелно, преди компонентът да влезе в стадията на вакуумно сушене.

Ключови параметри

• Размери на оборудването: Приблизително 12 м × 7 м × 4,2 м
• Време на цикъл: 46 секунди/бройка
• Чистота на маслените канали: ≤16 mg
• Чистота на водната рубашка: ≤10 mg
• Размер на частиците в масленото отворче на VCT: ≤300 μm
• Изсичане: Повърхността е относително суха; вътре в маслените канали няма останала вода или почистващ разтвор
• Температура на заготовката: Разликата от температурата на околната среда е <2°C
• Защита: Двуслоен FRP корпус
• Визуализация: Висока видимост за наблюдение на процеса

Почистване на водната рубашка чрез инжекция с компресиран въздух

Една забележителна характеристика на това решение е използването на инжекция с компресиран въздух за почистване на водната рубашка.

Сгъстеният въздух се подава в кухината на водната рубашка, което предизвиква интензивно движение и ударно въздействие върху течността в канала. Това помага да се отделят и отнесат остатъците, залепнали по вътрешните стени.

Този тип процес може да е особено полезен за лити компоненти с тънки стени, при които конвенционалното външно пръскане за почистване може да не осигурява достатъчно вътрешно почистващо действие.

Защо контролът на температурата е важен?

Главата на цилиндъра се охлажда до 2 °C от температурата на околната среда преди напускане на процеса.

Това осигурява по-стабилни условия за последващите процеси на сглобяване и измерване. Също така намалява влиянието на термичното разширение и свиване, когато почистеният компонент преминава към по-нататъшни прецизни операции.

3. Колянов вал: транспортьор с повдигане и стъпка за бързо почистване

Решението за почистване на коляновия вал за леки автомобили използва различна конструкция на оборудването.

Типичен процес е:

Натоварване чрез гантри → Транспортиране чрез вдигане и стъпка → Пълно почистване + Целенасочено почистване под високо налягане → Ротационно издухване с компресиран въздух → Хоризонтален трансфер → Охлаждане в климатизирана среда

Ключови параметри

• Размери на оборудването: Приблизително 8 m × 5 m × 4 m
• Време на цикъл: 60 секунди/бройка
• Чистота: ≤8 mg
• Размер на частиците: ≤500 μm
• Изсичане: Няма остатъчно замърсяване или влага по повърхността на коляновия вал
• Температура на заготовката: ≤ температурата на околната среда ±5°C

Защо да се използва транспортирането чрез вдигане и стъпка?

Транспортьорът чрез вдигане и стъпка е отличителна конструктивна особеност на този тип машини за почистване на колянови валове.

Вместо непрекъснато да се транспортира работната част по дълга ролкова лента, коляновият вал се вдига, премества странично на определено разстояние (стъпка) и след това се спуска в следващата позиция.

Тази конфигурация може:

• Намаляване на необходимата дължина на транспортьора
• Спестяване на площ от пода на производствената линия
• Намаляване на непрекъснатото триене между работната част и повърхността на транспортьора
• Осигуряване на контролирано позициониране между технологичните станции

За прецизни валови компоненти намаляването на ненужния контакт с повърхностите за транспортиране също може да е полезно за защита на повърхността.

4. Двигателен блок: Гъвкава конфигурация на времето на цикъл

Решението за двигателен блок за леки автомобили използва различен подход спрямо високоскоростните системи за цилиндрични глави и колянови валове.

Вместо да се фокусира изключително върху най-краткия възможен цикъл, системата подчертава гъвкава настройка на времето на цикъл .

Горните и долни части на двигателния блок се зареждат върху една и съща подложка и се прехвърлят през производствената система.

Горният блок на двигателя се обработва чрез роботизирана турбулентна почистване и целенасочено позиционирано почистване, почистване под високо налягане от 32 MPa , почистване чрез налягане и изплакване.

Долният блок на двигателя се обработва чрез механична станция за преминаване, предназначена за целенасочено почистване, като процесът включва интегрирани четки и инструменти за отстраняване на заострени ръбове.

Ключови параметри

• Размери на оборудването: Приблизително 10 м × 7 м × 4,5 м
• Регулируем диапазон на цикъла: 20 секунди до 20 минути
• Точност на почистването: ≤1–5 mg
• Размер на частиците в главния маслен канал: ≤600 μm
• Изсичане: Без видими следи от вода
• Охлаждане: Температурата на обработваната част преди разтоварване е ≤ температурата на околната среда ±3°C

Защо горният и долният блок на двигателя се обработват отделно?

Горната и долната части на двигателя имат различни геометрии и изискват различни методи за почистване.

Горният компонент обикновено има по-сложни канали, отвори и машинно обработени повърхности и затова се възползва от роботизирано прецизно почистване.

Долният компонент има сравнително по-проста конструкция и може да се обработва чрез механична инсталация с преминаване за целенасочено почистване.

Като се използва същият поднос като транспортния референт запазва последователна база за позициониране, като в същото време позволява на всеки компонент да получи конфигурация на процеса, подходяща за неговата геометрия.

Това е пример как архитектурата на оборудването може да бъде адаптирана към действителната структура на работната част, вместо да се принуждават различни компоненти да минават през един и същ процес на почистване.

5. Решения за почистване – леки автомобили срещу търговски автомобили

Компонентите за двигатели на леки и търговски автомобили имат различни производствени характеристики и затова системите за почистване наблягат на различни приоритети.

Времето на цикъла

Производството на леки автомобили често работи с много по-кратък цикъл:

• Цилиндрова глава: 46 секунди/бройка
• Колянов вал: 60 секунди/бройка
• Други компоненти: конфигурируеми според производствените изисквания

Примерите за търговски автомобили могат да имат по-дълги цикли:

• Колянов вал: 180 секунди/бройка
• Цилиндрова глава: 209 секунди/бройка
• Блок на двигателя: 300 секунди/бройка

Ключовата разлика е, че системите за леки автомобили по-силно наблягат на паралелна обработка и високоскоростно производство .

Роботна архитектура

Системите за почистване на леки автомобили могат да използват няколко компактни робота, работещи едновременно.

Системите за търговски автомобили по-често комбинират по-голям робот за обработка на детайли с по-малки роботи или специализирани дюзи за целенасочено почистване.

Тегло на детайлта

Компонентите за леки автомобили обикновено са по-леки и по-компактни.

Компонентите на двигателя за търговски автомобили могат да бъдат значително по-големи, като примерът с блока на шестцилиндров дизелов двигател достига 300 Kg .

Това пряко влияе върху товаренето, позиционирането, стягането, избора на робот и архитектурата на системата за почистване.

Контрол на температурата

Приложенията за леки автомобили също могат да налагат особено строги изисквания към температурата на компонентите след почистване.

Типични изисквания включват:

• Цилиндрова глава: в рамките на ±2 °C от температурата на околната среда
• Колянов вал: в рамките на ±5 °C от температурата на околната среда
• Блок на двигателя: в рамките на ±3 °C от температурата на околната среда

Тези изисквания са актуални, когато почистеният компонент преминава направо към процеси за прецизно сглобяване или измерване.

Стратегия за гъвкавост

Системите за леки автомобили обикновено подчертават:

Висока скорост + паралелна обработка + бързо превключване между модели

Системите за търговски автомобили по-силно подчертават:

Обработка на големи детайли + специализирана вътрешна почистване + стабилност на процеса

Разбирането на тази разлика е важна първа стъпка при избора на система за почистване на компоненти на двигателя.

ЧЗВ

Как може 46-секунден цикъл за почистване да постигне целенасочено почистване?

Ключът е паралелна обработка .

В последователна система един актьор извършва операции по почистване на различни отвори и повърхности един след друг. Времето за обработка се натрупва и може бързо да надвиши зададения производствен цикъл.

В системата за глава на цилиндъра на пасажерски автомобил четири компактни робота могат едновременно да обслужват различни зони, използвайки специализирани дюзи.

Това позволява целенасочени операции по почистване и издухване да се извършват паралелно, а не напълно последователно.

Какво представлява почистването на водната рубашка чрез инжектиране на компресиран въздух?

Почистването на водната рубашка чрез инжектиране на компресиран въздух включва вкарване на компресиран въздух в кухината на водната рубашка, която съдържа почистващ разтвор.

Резултиращото бързо движение и турбулентност на течността могат да помогнат за отделяне на остатъците от вътрешните стени и изнасянето им от канала.

Тази техника може да е особено полезна за лити компоненти с тънки стени и сложни структури на водната рубашка.

Защо детайлът трябва да се охлади до температура, близка до околната?

Ако почистеният компонент остане значително по-топъл или по-студен от заобикалящата среда, термичното разширение и свиване могат да повлияят на последващата сглобка или измерване на размерите.

Контролирането на температурата на компонента близо до температурата на околната среда осигурява по-стабилно начално състояние за последващите прецизни процеси.

Това също може да направи поведението на остатъчната влага по-предсказуемо по време на прехода между почистването и последващите производствени операции.

Защо горната и долната част на двигателя се обработват по различен начин?

Двата компонента имат различни геометрии и изисквания за почистване.

Горната част на двигателя има по-сложни канали и машинни характеристики и затова изисква роботизирано прецизно почистване.

Долната част на двигателя може да използва механична станция за преминаване с целево почистване, докато четките и инструментите за отстраняване на заострени ръбове могат да се интегрират там, където е необходимо.

Този подход избягва прилагането на една и съща архитектура за обработка върху компоненти с принципно различни структури.

Заключение

Почистването на двигателите за високоскоростни пасажерски автомобили не е просто въпрос на увеличаване на налягането за почистване или водния поток.

Ключовият елемент е да проектиране на архитектурата на оборудването според производствения цикъл и геометрията на компонента .

За цилиндрови глави няколко компактни робота могат да извършват целенасочени операции паралелно, за да подпомогнат 46-секунден цикъл . За колянови валове транспортирането чрез вдигане и стъпка, както и завъртяното въздушно отдухване осигуряват компактен подход за 60-секунден цикъл . За блокове на двигатели гъвкавият диапазон от цикли от 20 секунди до 20 минути позволява на оборудването да отговаря на различни производствени изисквания, като комбинира процесите на почистване и заравняване.

В тези приложения Big Bird Industrial комбинира роботизирано оправяне, целенасочено високоналячно почистване, почистване на вътрешни канали, сушене, охлаждане и гъвкаво програмиране на процесите, за да се справи с конкретните изисквания за производството на силови агрегати за леки автомобили.

Съответното решение трябва окончателно да се избере според геометрия на заготовката, места на замърсяване, изисквания за чистота и размер на частиците, време на цикъл, изисквания за сушене, изисквания за температура и архитектура на производствената линия .