目前随着对机动车产品安全性、可靠性要求的日趋严苛，以及对机动车环保和节能方面的要求越来越高，动力总成的清洁度也受到了越来越多的关注，尤其在发动机零部件及其自制件加工过程中的清洁度的管控受到各大企业的高度重视。一旦发现残留物颗粒度超标的情况，就有可能对发动机的性能和功能造成影响，甚至导致各运动部件摩擦严重，从而使发动机寿命降低，因此无论是国内还是国外的汽车制造企业，都非常关注如何确保和提高发动机缸体、缸盖及其零部件的清洁度这一质量指标。

发动机清洁度指的是发动机自制件及其外购零部件的清洁度，以规定的方法、从规定的部位采集到杂质微粒的质量、大小和数量来表示，单位为“mg/mm”。主要包括曲轴、连杆轴瓦拉伤检验及整机拆解后的清洁度检验。作为评价发动机的一个重要质量指标，清洁度不仅影响发动机的耐久性和可靠性，且最终会影响发动机的使用寿命和大修公里数，从而造成更多的市场抱怨。为改善发动机的清洁度，必须要了解影响发动机清洁度的主要因素，对症下药，有针对性地进行解决，不断提高发动机清洁度的水平，降低生产成本，提高产品质量。

清洁度不良对发动机的影响

发动机自制件在机加工过程中，如果清理夹具定位面上或者零件上的切屑不细致，则会影响零件加工的精确定位。如果机械杂质残留在零件的配合面和油道孔上，或者粘连在其他关键运动副上，例如曲轴、连杆轴瓦的表面，那么在装配时就会对精密配合的表面产生划伤等问题。同时在发动机实际运转的过程中，运动副的配合表面若存在杂质，就会增大发动机内部零部件之间的摩擦，则在高速运转的时候配合表面的产品性能和质量极易受到破坏，使用寿命也会随之降低。另外，在不加工的内腔内（如水道）存在过多的铸造杂质和砂粒也会影响整机的性能。机械杂质对发动机的危害主要有以下几点：①擦伤：发动机缸孔擦伤呈条状，有不同深度和宽度的直线伤痕；拉缸：发动机不能进行工作，部位不规则。②导致润滑失效，使曲轴、轴瓦和曲轴止推面拉毛抱死。③缸孔磨损，气门导管、油封的磨损导致发动机烧机油。④功能失效，发动机零件接触不良，运动部件卡滞、磨损加剧、抱死、整机异响。⑤导致密封失效，产生三漏问题。

影响发动机清洁度的主要因素

1.影响因素概述发动机清洁度是一项系统的工作，对其产生影响的环节非常多，发动机及其零部件的设计、机加工、装配及运输等各个环节都是息息相关的，即人、机、料、法、环和测，六大环节紧密相关：①人：装配过程、送检过程和转运过程都会造成二次污染；②机：设备过滤系统、清洗系统、清洗喷嘴形式及压力；③料：工件毛坯质量、零部件结构、加工毛刺、铸造砂粒和清洗液等；④法：机加工工艺方法、清洗方案、清洗时间和自制件去毛刺方式；⑤环：车间现场的生产环境、检测环境； ⑥测：萃取方式、检测方法和检测设备精度等。

2.自制件清洗能力影响

影响清洁度的主要因素是机加工过程中残留的机械杂质，减少这些机械杂质的最重要的手段就是利用清洗设备进行清洗。但是一些老旧的通过式定点定位清洗机（图1）当时设计时只考虑了满足杂质重量的要求，并未针对杂质颗粒度进行设计，清洗效果并不太理想。过滤系统的过滤效果相对较低，清洗技术、清洗压力无法继续满足更高标准的清洁度要求，导致加工过程中产生的金属屑、毛刺、黑皮等清洗不彻底，存在残留。

3.零件自身结构的影响

零部件内部结构复杂，如缸盖集成排气歧管（图2），与缸盖气道相通，内部弯道和死角很多，机加工排气面的碗形塞孔的过程中铝屑和铸造的砂粒非常容易卡在弯道和死角处，很难被排出和清洗干净，即使通过高压清洗机也很难清理干净，只能通过改善刀具以及人工干预的方案尽可能将机械杂质清理干净。

4.毛坯质量影响

毛坯件的供货质量对发动机成品的清洁度也会产生很大的影响，例如缸体毛坯的缸孔存在明显裂缝，三个底面毛基准面大小不一致，腔体、水套存在夹砂等铸造问题。自制件中特别是曲轴，对毛坯质量要求是非常高的。分析表明，位于表面的杂质主要出自于非加工面的毛坯面——扇形板、油孔以及轴径等加工面。曲轴毛坯既有铸件又有锻件，而国内采用的铸造工艺仍然以砂型铸造为主，较少采用壳型铸造。虽然后者形成的工件表面状态明显好于后者，但因后者铸造成本较高，故企业还是更倾向于砂型铸造。事实证明毛坯的制造工艺和形成的工件表面质量对工件的最终清洁度会产生很大的影响。目前行业内知名的汽车企业对关键自制件都会有严格的清洁度标准，像缸盖铝制毛坯对其颗粒度的要求也是非常高的。

5.清洁度检测手段的影响

检测方式的有效性与合理性也会影响发动机的清洁度，例如零件的杂质萃取方式、检测、分析方法、检测流程的合理性、检测压力和流量设定的合理性，这些都会对发动机清洁度检测产生很大影响。发动机清洁度的控制需要选择合适的密度对发动机进行综合性检测，确保检测的科学性和精确性。
 

发动机清洁度的主要改善措施

1.机加工工艺改善

对于零件清洁度而言，成形的机加工工艺对产品清洁度起主要影响，从优化加工工艺上入手，改善产品的清洁度，可以降低中间或最终清洗机的清洗压力。通过刀具、优化加工路径及增大去毛刺毛刷密度等方面进行。

（1）刀具

刀具内部增加冲屑管，刀具完成加工停留在孔口增加冷却液冲洗时间。推广倒角刀具使用（图3），通过增加倒角来去除一些阶梯孔、盲孔进口和出口处的毛刺。钻头的头部加断屑槽（图4）和分屑槽，加工时可以更好地将孔内积屑排出。

（2）毛刷

毛刷与零件之间存在一定的下压量，当毛刷与工件表面接触时，刷丝可以任意弯曲，自然地贴合到工件的表面，可以更好地进入沟槽、孔等一般工具难以进入的地方。同时毛刷接触工件表面的力度不足以产生切削，只是起到抛光的效果，不会损伤工件表面。针对不同的加工位置，选择不同的毛刷，例如缸盖接合面、油底壳接合面及前后端面等采用高密度刷丝的盘刷，可以改善毛刺的去除效果，同时毛刷还要设置合适的补偿值和补偿频次，毛刷的加工路径采用与铣刀相反的加工路径以更高效地去毛刺。针对主油道孔、交叉孔等采用孔刷，针对轴类零件采用轮刷，根据不同的部位选择不同类型的毛刷，通过增加毛刷的刷丝密度以便最大程度去除加工表面残留的毛刺和铁屑。图5和图6为尼龙毛刷和钢丝毛刷的使用。

（3）优化加工路径

机加工铣缸体、缸盖的顶底面及前后端面时，不同的走刀路径、切削余量、进刀和出刀的位置都会对表面粗糙度、清洁度有很大的影响。对于类似的交叉孔，先加工水平孔和先加工垂直孔毛刺去除效果是不同的，图7为加工顺序的优化。先钻完垂直孔，在加工水平方向孔时，则在交叉处的毛刺会向孔内翻，不易清除。若先加工水平方向孔，在钻垂直方向孔时，交叉处产生的毛刺就会直接被去除掉，效果明显。另外采用分层切削的技术，加工后的表面无毛刺，且加工过程高速高效。

2. 清洗工艺及清洗技术改善

到目前为止，虽然传统的通过式清洗机在国内汽车企业应用得比较普遍，但不足之处也非常明显。例如辅助时间长、为保证生产节拍导致清洗和吹干时间短，通过式清洗机很难通过更改喷嘴角度、喷嘴位置和时间来改善清洗效果。同时存在柔性化不足的问题，难以适应多机种的共线生产，随着机器人技术的日趋成熟和广泛应用，高压机器人清洗技术在国内汽车制造企业也开始普遍应用，对于自制件的清洁度改善发挥了重大作用。

（1）机器人高压清洗机使用

使用机器人抓取工件，通过使用高压清洗喷嘴，对工件进行多角度、多位置的深入式高压紊流清洗，同时柔性化程度较高和节拍较快。在满足生产节拍要求内的同时，可以尽可能地延长主油道孔、腔体及水套等清洗困难部位的清洗时间，另外真空干燥时间也要比传统的通过式清洗机干燥时间更长。对于产品加工过程中毛刺难以去除的地方，通过高压水尽可能地将油孔、主油道毛刺去除干净。机器人高压清洗机（图8）具有柔性化程度高、占地面积小和清洗效率高等特点，对自制件的清洁度和产品质量有重要意义。

（2）线外清洗机和去毛刺机器人的使用

缸体、缸盖和曲轴等自制件在下线检测或者返修二次上线前，中间的转运、检测和维修等各个环节都可能会影响工件的清洁度，所以在进行二次上线时需要通过线外清洗机进行清洗后才能上线，继续进行后续的加工，减少中间环节对产品清洁度的影响。外界零部件所携带的杂质，对整机清洁度造成严重的影响，甚至会影响整机的综合性能。对于外购的零部件在进入装配车间前，首先通过零部件清洗机，小型的零部件可以选用超声波清洗机进行清洗处理，另外各大车企目前都在普遍使用去毛刺机器人，例如缸体线通常在精加工完成后的下道工序和进入珩磨前之间的工序增加去毛刺机器人，通过机器人抓取工件，利用高压水和专用的毛刷和去毛刺刀具去除缸体的曲轴孔、主油道和顶底面的毛刺，可以分担最终清洗机的清洗压力，进一步提高清洗机的清洗效率。

3.确保外购件的清洁度

在一个主机厂中，90%以上的零部件都是外购的，然而外购的零部件会携带大量的灰尘和杂质进入生产车间，在这种情况下，外购件的质量和清洁度直接影响发动机整机的性能。所以在外协件的清洁度检测和清洗方面要做到重点管控，关键零部件的抽检频次要增加，根据具体的生产任务和环境制定出合理有效的抽检规则。制定每个外协件的清洁度指标，零部件进厂前检测清洁度是否满足清洁度要求，对满足清洁度要求的该批次零部件再通过线外的零部件清洗机进行清洗，尽可能做到将杂质控制到最低限度。另外还需要相关的技术人员定期到供应商处检查其对产品清洁度管控的情况以及对清洗设备能力进行检验，从根源上控制零部件携带的杂质数量。

4.产品设计改善

在发动机的众多零部件中，包含不少结构复杂的零部件，如发动机缸体、缸盖的水套和高压油道、低压油道及细长的螺纹孔等。由于结构复杂、弯道和死角多，这就导致金属切削屑和铸造砂粒沉积，铝屑很容易卡死在弯道处。这种情况下即使通过中间和最终的高压清洗机也很难将残留的杂质清洗干净。所以在产品的开发、设计阶段就要考虑类似的问题。如缸体水套设计成开放式水套（图9）；所有与油道相连的螺纹孔都不能采用挤压螺纹，避免挤压的碎屑进入油道；所有与油道相通的螺纹孔，螺纹不能与油道相贯，否则毛刺很难被去除；所有的油道孔设计时都需要有倒角，防止毛刺进入油道内造成运动副的卡滞问题；在产品开发阶段，考虑如何改善产品的清洁度是最经济、最有效的控制手段。

5.生产环境清洁度管控

在发动机的生产过程中，生产车间里的清洁度很大程度上也会对工件清洁度产生很大的影响。机加工车间应远离热加工车间、锅炉房或易产生粉尘的地方，对容易产生粉尘的设备和工序通过利用吸尘设备进行除尘。绝大部分工厂的装配车间和热磨合车间应隔离开，装配车间保持正压和采用过滤系统防止外界粉尘进入车间。同时保持车间内温度恒定，工厂入口设置除尘设备和粘尘垫，机加车间采用油雾处理系统对加工产生的油雾进行集中处理。车间设置降尘量检测点，收集和检测降尘量的重量和颗粒尺寸大小，对粉尘较多的地方设置防尘罩进行隔离。

结语 

近年来，产品清洁度的提升已得到全行业的广泛关注，尤其是对产品清洁度的检测和颗粒度标准的评定，以及使用高压清洗设备、去毛刺刀具等措施来改善产品清洁度。不过对于清洁度的改善并不是一个简单的过程，借助外部的一些措施只是表面的手段，仅仅认识到这些是不够的，这些手段虽然可以起到改善清洁度的效果，但是会增加生产成本，消耗人力、物力和财力，同时也会降低生产效率，增加员工的劳动强度。所以要提高清洁度意识，从产品设计开发阶段、公司的管理层开始，制定详细的检测细则和标准，从根本上推动清洁度改善的进程。