自本世紀(jì)初以來，隨著對機動車產(chǎn)品安全性、可靠性的日趨嚴(yán)苛，以及對其環(huán)保和節(jié)能方面越來越高的要求，使得產(chǎn)品“清潔度”這一質(zhì)量監(jiān)控環(huán)節(jié)得到了極大的重視。尤其是在汽車動力總成、燃油系統(tǒng)、剎車液壓回路等關(guān)鍵部分，一旦出現(xiàn)了殘留污染顆粒物超標(biāo)的情況，就有可能給這些系統(tǒng)的正常運行帶來隱患和風(fēng)險，從而間接地或直接地對汽車的安全性、可靠性造成威脅。也正因為如此，無論是國外還是國內(nèi)的汽車制造業(yè)，才會這樣地關(guān)注如何確保和提高產(chǎn)品的清潔度水平這個問題。
一，產(chǎn)品清潔度
眾所周知，作為一項產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，清潔度在汽車、內(nèi)燃機等行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量評價中，雖然有悠久的歷史，但長期以來，卻并沒有得到足夠的重視。其主要表現(xiàn)之一就是，該質(zhì)量特性值的定量表述的單一性，即僅僅以殘留污染物的重量作為評定指標(biāo)，且測試手段也十分簡陋。而實際上，對被檢件表面殘留雜質(zhì)重量進行控制還是比較簡單的，可它對產(chǎn)品品質(zhì)的影響程度又低于殘留污染物中的固體顆粒物的大小、數(shù)量等特征值，而且迄至本世紀(jì)中期，極大多數(shù)的國內(nèi)汽車企業(yè)還都停留在只檢測前者這項單一指標(biāo)。
1.1，產(chǎn)品清潔度的檢測
近十年來，越來越多的國內(nèi)汽車廠對產(chǎn)品清潔度日益重視，主要體現(xiàn)在通過配置更完善試驗設(shè)備和儀器后，具備了檢測、評定與污染物顆粒度性狀相關(guān)指標(biāo)的能力，從而提高了清潔度測試的水平。但說到底，這種做 法在本質(zhì)上是屬于對被測工件的事后監(jiān)控和評價。
鑒于很長一段時間以來，在這方面基本都處于停滯狀態(tài)，因此，自上世紀(jì)九十年代以來的十多年中，眾多國際、國家（級）組織和企業(yè)集團推出了一系列有關(guān)清潔度的標(biāo)準(zhǔn)，包括覆蓋面和影響力較大的ISO16232-2007， 它們所關(guān)注和表述的內(nèi)容主要也是清潔度的檢測技術(shù)， 這一點從ISO16232 的名稱“Cleanliness of components of fluid circuits”就可清楚地看出，清楚地表明了它就是一個全面地闡述了通過液（流）體循環(huán)方式，以獲得零部件清潔度的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)共 10 個部分，其主要內(nèi)容為對零部件表面殘留污染物、雜質(zhì)的萃取、制樣和對它們進行分析、評價方法的說明。
1.2，產(chǎn)品清潔度的評定
但鑒于清潔度在本質(zhì)上是屬于非強制性類的質(zhì)量指標(biāo)，因此在測試和評價時真正遵循的還是企業(yè)集團自編的標(biāo)準(zhǔn)，德國大眾汽車公司為了規(guī)范、統(tǒng)一集團范圍內(nèi)發(fā)動機的清潔度試驗的實施，提高試驗質(zhì)量，推出了編號為PV3347 的“發(fā)動機結(jié)構(gòu)件清潔度殘留顆粒重量測定”的標(biāo)準(zhǔn)就是一個典型例子。無疑，它們對于規(guī)范產(chǎn)品清潔度試驗的實施，確定統(tǒng)一的評定指標(biāo)，提高清潔度的檢測水平產(chǎn)生了積極的作用。
1.3，產(chǎn)品清潔度的預(yù)防性控制
不過，近年來，隨著企業(yè)質(zhì)量意識、質(zhì)量理念的逐漸轉(zhuǎn)變，對如何保證產(chǎn)品質(zhì)量的認(rèn)識也在提高，防患于未然和細(xì)節(jié)決定成敗等觀念日益深入人心。
事實上，已有越來越多的企業(yè)認(rèn)識到，為了使產(chǎn)品的清潔度水平能更上一個臺階，需要把監(jiān)控的范圍擴大到制造的全過程，實行系統(tǒng)化控制。之前人們主要關(guān)注生產(chǎn)過程中清洗工序的觀點是有失偏頗的，它畢竟不能替代制造過程中眾多的其它環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)。這種趨勢同樣也體現(xiàn)在近年推出的一些有影響力的標(biāo)準(zhǔn)中，在眾多的清潔
度標(biāo)準(zhǔn)中，由德國汽車工業(yè)協(xié)會（VDA）制定的VDA19 是一個內(nèi)容豐富和和系統(tǒng)性相當(dāng)強的標(biāo)準(zhǔn)，它由二部分組成：于2004 年頒布的《VDA19第一部分——與功能相關(guān)的汽車零部件顆粒物污染清潔度檢測技術(shù)》，它其實與前面提到過的ISO16232 的內(nèi)容相似，主要關(guān)注的是清潔度的測試技術(shù)，仍然屬于對被測件進行事后控制的性質(zhì)；而在2010 年，VDA 又推出的《VDA19 第二部分——裝配中的清潔度控制要求》，則著重于零部件清潔度系統(tǒng)化控制的技術(shù)與方法，屬于事前預(yù)防性監(jiān)控的性質(zhì)。該標(biāo)準(zhǔn)從設(shè)計、生產(chǎn)工藝、加工/ 裝配設(shè)備、外購件、物流到現(xiàn)場環(huán)境、人員管理等涉及制造全過程的諸多環(huán)節(jié)出發(fā)，就象之前提到過的產(chǎn)品清潔度事后檢測那樣，對其如何進行事前的預(yù)防性監(jiān)控做了較詳盡的描述。
簡言之，與整個產(chǎn)品的形成過程有關(guān)的“人、機、料、法、環(huán)”等幾個部分中的任何一個環(huán)節(jié)，都還存在對那些甚至已經(jīng)“清潔過”的工件造成再污染。圖1 以魚刺圖的形式比較形象的描述了這種狀況。
圖1，產(chǎn)品制造全過程中，“人、機、料、法、環(huán)”對產(chǎn)品清潔度影響示意圖
由于不同工廠之間的具體情況差異很大，即使在生產(chǎn)同一類產(chǎn)品時，所采用的工藝和設(shè)備往往也大相徑庭。因而企業(yè)在執(zhí)行對自身產(chǎn)品清潔度的系統(tǒng)化控制、即事前預(yù)防性監(jiān)控時，一般都是從工廠的實際情況出發(fā)，對可能帶來隱患的各個環(huán)節(jié)分別處理。在這方面，與有著眾多專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)文件，較為嚴(yán)格地統(tǒng)一規(guī)范的零部件清潔度檢測技術(shù)相比，還是有所不同的。
二，設(shè)計與工藝-
2.1 “清潔友好”型的設(shè)計
在汽車的眾多大部件中，如動力總成、底盤系統(tǒng)等，都包含了不少結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的零件，譬如發(fā)動機中的缸體、缸蓋（參見圖2）一類箱體類工件，其中既有水套、高壓油道、低壓油腔，又有細(xì)長孔、螺紋孔等，由于結(jié)構(gòu)、形狀十分復(fù)雜，彎道和死角也很多。這就導(dǎo)致以金屬切屑為主、此外就是鑄砂的固體類雜質(zhì)極易沉積、卡死在彎道處， 如圖3所示。
圖2，典型復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件- 發(fā)動機缸蓋示例
顯然在這種情況下，即使通過中間乃至最終的清洗工序，欲達到比較徹底的清洗效果也是比較困難的。為此，就要求相關(guān)的專職部門在產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)階段即充分考慮到這些問題，盡量減少加工過程所形成的各類雜質(zhì)在彎道、死角處的沉積。所謂產(chǎn)品或零件的“清潔友好”型設(shè)計，其含義也就是即使工件的結(jié)構(gòu)再復(fù)雜，在加工中積聚的雜質(zhì)再多，但經(jīng)過清洗機的沖洗也可以取得較好的效果。
圖3，積存切屑的工件死角處
2.2 零部件輕量化帶來的清潔度問題及其應(yīng)對措施
現(xiàn)今，汽車輕量化已成為一種趨勢，而零部件采用輕質(zhì)材料，如鋁鎂一類的輕合金以替代鑄鐵等比重大的傳統(tǒng)材料也在眾多企業(yè)普遍推行。但由于前者的韌性好，工藝性差，主要是在加工過程期間斷屑困難，而所形成的切屑又大多呈麻花形卷狀、片狀 C形、長條卷曲狀，可參見圖4。這些切屑往往一面較光整，另一面是鋸齒形的或不明顯的毛茸狀，當(dāng)它們一旦進入型腔后，特別容易卡死在彎道處，且很難清除。此外，由于韌性好，相比鑄鐵，鋁制件在斷口出現(xiàn)的毛刺也較難去除。
圖4， 鋁制件在加工中所形成切屑情況的示例
為了降低這些不利因素的影響，企業(yè)應(yīng)該采取一些有針對性的措施：其一就是對刀具的改進及對加工參數(shù)進行優(yōu)化，如在加工刃上設(shè)計斷屑、分裂切屑的結(jié)構(gòu)（見圖5）。進而應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)那邢鲄?shù)，使產(chǎn)生的切屑長度不會過長、形狀也盡可能不呈卷曲狀，以便于清洗。當(dāng)然，與此同時還必須加強對位于加工工位的零件的沖洗，力爭使大部分的切屑都能被切削液及時沖走，減少切屑積存在零件內(nèi)的機率。至于毛刺這個棘手的問題，只能根據(jù)不同廠、不同產(chǎn)品的實際情況來決定應(yīng)對的方法，原則上，在面對鋁制件時需要加強和增加去毛刺工序或工步，以減少毛刺對清潔度的影響。至于究竟選擇高壓清洗、人工操作、機械毛刷或是機器人的方式，則是另一回事了。
圖5，刀具的改進一例
2.3 提高生產(chǎn)線所配置清洗機的清洗能力
雖然迄今傳統(tǒng)的通過式清洗機仍在國內(nèi)汽車行業(yè)用得相當(dāng)普遍，但它客觀上存在的種種不足之處是十分明顯的，如：生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、即輔助時間往往較長，造成了為保證生產(chǎn)線的節(jié)拍，致使清洗、干燥時間不足；難以藉助調(diào)整清洗方式、噴嘴角度、時間和位置來更好的保證效果；清洗液、壓縮空氣需求量大，能耗高，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，故障率也高；因為存在柔性不足的問題，故對現(xiàn)今差異較大的多品種生產(chǎn)方式很難適應(yīng)等等。近年來隨著機器人技術(shù)的日趨成熟和廣泛應(yīng)用，其價格也在不斷下降，這就為國內(nèi)汽車制造業(yè)在實際生產(chǎn)中選用機器人清洗機鋪平了道路。圖6 是一種典型的機器人柔性清洗機的外觀（左圖）和內(nèi)部俯視圖。
圖6，一種典型的機器人柔性清洗劑的外 觀和內(nèi)部（俯視）圖
三，毛坯和外購件
3.1 毛坯供貨狀態(tài)對零件最終清潔度的影響及其處理的復(fù)雜性
以曲軸為例，分析表明位于表面的雜質(zhì)主要出自非加工面的毛坯面——扇形板、油孔，以及軸頸等加工面。眾所周知，在曲軸的毛坯中，既有鑄件又有鍛件，現(xiàn)今雖然采用鍛件的曲軸呈增加趨勢，但主體為球墨鑄鐵的鑄件毛坯仍然占有很大比例，尤其在中、小排量發(fā)動機中。而在采用的鑄造工藝上，國內(nèi)一般仍以“砂型”方法為主，較少采用“殼型”。雖然后者形成的工件表面狀態(tài)明顯要好于前者，但因“一次性”的殼型工藝成本高，故企業(yè)傾向于選擇砂型鑄造。當(dāng)然，為改善毛坯面質(zhì)量還可以增加一道“噴丸硬化”工序，但這又會增加制造成本。
事實表明，毛坯的制造工藝和形成的工件表面質(zhì)量，對于曲軸的最終清潔度是有較大影響的。因此，在國外一些知名汽車廠商，已為關(guān)鍵工件的毛坯設(shè)定清潔度控制值，如曲軸毛坯為50mg（殘留物的質(zhì)量），且可以由上家在必要時適當(dāng)調(diào)整。但需指出的一點是對鋁制件的情況就完全不同，包括國內(nèi)用戶在內(nèi)，都會對關(guān)鍵鋁制件的毛坯制定明確的清潔度門檻值，如缸蓋、水泵殼、機油泵等。而且有些毛坯件的清潔度指標(biāo)還不只是殘留物的重量，像對缸蓋毛坯這類關(guān)鍵件，還進一步提出了對顆粒度分析的要求。
3.2 確保外購件的清潔度
現(xiàn)代汽車工業(yè)的一個發(fā)展趨勢就是，整車廠或總成廠將只注重“核心業(yè)務(wù)”，那些所謂的非核心工作，以及大部分零部件的生產(chǎn)，都以外包、外購的方式解決。就以一個汽車發(fā)動機工廠為例，產(chǎn)品中95% 以上的零部件都是外購的，在這種情況下，外購件的質(zhì)量狀況將會直接影響到發(fā)動機的品質(zhì)。
清潔度作為一項十分重要的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)，雖已在業(yè)界取得普遍的共識，但實際的調(diào)查表明：現(xiàn)今，不少外協(xié)件廠的清潔度保證手段，如生產(chǎn)線上配置的清洗機、清潔度試驗室中一些關(guān)鍵檢測儀器的配備均存在著不完善之處。而不少主機廠在對外購件的清潔度實施監(jiān)控時往往也缺乏全面性，譬如：有否把這一指標(biāo)納入采購協(xié)議之中? 自身是否又制定了相關(guān)的外購件進廠后的抽檢工作指導(dǎo)書? 就都很容易被忽視。
四，線內(nèi)、線外的物流體系
眾所周知，物流體系在現(xiàn)代車企的正常運行中占有重要地位，它一般由（生產(chǎn)）線內(nèi)輸送、（車間內(nèi)、廠區(qū)內(nèi)）線間輸送，以及產(chǎn)品的包裝、存貯等諸多環(huán)節(jié)組成。而隨著對產(chǎn)品清潔度的日益重視，企業(yè)也逐漸認(rèn)識到，關(guān)注產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中和其后的輸送、包裝、存貯等細(xì)節(jié)的處理，同樣會對清潔度帶來很大的影響?，F(xiàn)今，不少企業(yè)已根據(jù)自身的實際情況，通過制訂規(guī)范的措施來認(rèn)真解決這個問題。
4.1 加強對工藝流程中、即線內(nèi)輸送環(huán)節(jié)的控制
圖7 是某型發(fā)動機缸體線所用的托板，企業(yè)的生產(chǎn)部門規(guī)定，每次開機前都需一個不漏地對其工作面進行認(rèn)真的檫拭，以保證：無論是與工件直接接觸、還是間接相關(guān)的表面，都能處于潔凈的狀態(tài)。而圖8 又是另一種情況，在這條先進的缸蓋生產(chǎn)線上，對托盤（見圖8 的下方）的清潔、凈化操作乃是由設(shè)置在線內(nèi)的一臺強力的吹風(fēng)設(shè)備（見圖8 上）完成的。
圖7，操作工正在檫拭工藝托板的表面
根據(jù)具體情況，1 次/ 天或1 次/2-3 天，將托盤逐個安裝在上述設(shè)備的架子上，關(guān)上移門后，操作即可自動進行。在強風(fēng)的作用下，托盤表面的固體顆粒都將被清除掉，而那些殘留的油漬等，客觀地說，是并不會給產(chǎn)品造成什么實質(zhì)性的危害的。
圖8，托盤及在線凈化設(shè)備
當(dāng)下，定置化管理已在國內(nèi)各類企業(yè)獲得了推行，而在執(zhí)行中，根據(jù)零部件的不同特征，設(shè)計了用于需在工序間存放的專門的支架，并將它們在相應(yīng)的生產(chǎn)線進行定置存放，這些專用工裝主要用于各類零件在生產(chǎn)過程中的暫存。多數(shù)企業(yè)對于保持這些專用工裝表面的潔凈十分重視，制訂了定期清理的規(guī)定規(guī)則，一般的間隔（周期）為1 周。
4.2 對線間（車間內(nèi)、廠區(qū)內(nèi)）物流、貯運環(huán)節(jié)的控制
此時企業(yè)均選用各種形狀、型式的塑料料箱、托（隔）板、托盤，而之所以選擇這種材質(zhì)，主要還是出于塑料易清洗干凈、且自身不會產(chǎn)生殘渣。至于對這些工位器具的清洗，一般有定期、不定期等二種做法，對前者而言（清洗）頻次最高的可達到1 次/ 天。
在少數(shù)現(xiàn)代汽車動力總成工廠里，甚至為提高這些工位器具的清洗效率和效果，特別設(shè)置了一條高效清洗自動線（見圖9），從圖中可見，它其實是二條緊鄰的、呈平行狀的清洗線，從設(shè)計和資源利用的角度來看，這種設(shè)計都是最為經(jīng)濟的。從圖9 中的右側(cè)可見，被清洗的料箱乃是吊掛在一個個專用的支架上的。而事實上，為了適應(yīng)不同工位器具在自動線內(nèi)的高效清洗，分別配置了相應(yīng)的專用支架（見圖9 左）。利用這些工裝的另一個優(yōu)點是，可以更充分地發(fā)揮自動清洗的資源，由圖
中位于上方的三個支架可見，它實際上是完全按置放兩類塑料器具設(shè)計的。
圖9，工位器具自動清洗線（左）和適用自動清洗的專用支架（右）
另一個不可忽視的環(huán)節(jié)是零部件在貯運中的包裝問題，尤其是一批又一批的自制件或外購件由生產(chǎn)線、物料倉庫運往裝配線時。為了避免遭到車間環(huán)境的污染，必須認(rèn)真對待這些工件的妥善包裝，且應(yīng)該按不同的零部件區(qū)別處理。在圖10 中，左邊是自制件曲軸，包裝方式為半透明的防銹袋，而圖右為外購件軸瓦，對這類精密小零件，采用的方法是防塵袋。此外，針對其它一些不同情況的零件，還有諸如防塵罩、真空包裝等方法。
圖10，圖左是自制件曲軸，圖右為外購件軸瓦
結(jié)束語
近年來，提高產(chǎn)品清潔度已引起全行業(yè)的關(guān)注，尤其是對產(chǎn)品清潔度的測試、評定，以及對于與清潔度直接相關(guān)的工序間的清洗，更受到了眾多企業(yè)的重視。但實際上，這樣做還是不夠的，各個生產(chǎn)廠還需對自身產(chǎn)品形成的全過程，特別是對其中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)實施有效的事前預(yù)防性監(jiān)控，并根據(jù)具體情況制訂規(guī)范的、有可操作性的細(xì)則。 |
