【摘要】近年來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，工廠智能化、自動(dòng)化、節(jié)拍等要求越來(lái)越高，真空加注工藝作為整車(chē)總裝裝配的重要一環(huán)，影響著整車(chē)質(zhì)量和客戶滿意度。本文就整車(chē)液體管路氣密檢測(cè)及加注技術(shù)進(jìn)行了理論研究和實(shí)車(chē)驗(yàn)證，主要包括冷卻系統(tǒng)交變壓差氣密檢測(cè)法，制動(dòng)系統(tǒng)末端真空度及壓力檢測(cè)技術(shù)，加注頭雙級(jí)密封加注技術(shù)，這些關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率，也提升了過(guò)程質(zhì)量管控水平。

緒論

隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，工廠智能化、自動(dòng)化、節(jié)拍等要求越來(lái)越高，真空加注工藝作為整車(chē)總裝裝配的重要一環(huán)，影響著整車(chē)質(zhì)量和客戶滿意度。真空加注是通過(guò)對(duì)其加注系統(tǒng)抽真空，形成負(fù)壓的原理，進(jìn)行高壓往低壓的流體輸送，從而達(dá)到液體加注的目的，減小了因直接正壓加注導(dǎo)致的管路接口松動(dòng)、管路破裂的情況，保證了加注過(guò)程的進(jìn)行。根據(jù)整車(chē)加注流體的不同可分為：冷卻液，制動(dòng)液和冷媒，流體循環(huán)的系統(tǒng)對(duì)應(yīng)為整車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)。了解各系統(tǒng)裝配特性、零件特性，了解真空加注原理，掌握真空加注工藝參數(shù)設(shè)定原理及方法對(duì)整車(chē)三大系統(tǒng)的加注質(zhì)量提升至關(guān)重要。

行業(yè)內(nèi)在冷卻/制動(dòng)系統(tǒng)氣密檢測(cè)及加注參數(shù)設(shè)定方面主要參考合資企業(yè)，缺乏相關(guān)技術(shù)的理論研究，未掌握與氣密檢測(cè)，真空加注，檢漏等設(shè)備參數(shù)的設(shè)定依據(jù)，真空加注過(guò)程中質(zhì)量問(wèn)題異常突出且對(duì)整車(chē)質(zhì)量影響重大，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)在整車(chē)流體加注領(lǐng)域普遍存在問(wèn)題進(jìn)行分析概括，可以得出整車(chē)流體加注領(lǐng)域主要存在問(wèn)題有：一、車(chē)輛下線后冷卻系統(tǒng)液面異常；二、制動(dòng)系統(tǒng)真空度不達(dá)標(biāo)。結(jié)合以上問(wèn)題，有針對(duì)性的進(jìn)行整車(chē)液體管路氣密檢測(cè)及加注技術(shù)理論研究，不僅全面掌握兩大系統(tǒng)加注參數(shù)設(shè)定依據(jù)及方法，有效提高產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力，還能快速識(shí)別并有效減少整車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中兩大系統(tǒng)抽真空及加注過(guò)程故障，提升過(guò)程質(zhì)量管控水平。

1  研究?jī)?nèi)容和方法

1.1 研究冷卻系統(tǒng)交變壓差氣密檢測(cè)技術(shù)

以冷卻系統(tǒng)正壓檢測(cè)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合壓差檢測(cè)原理，增加交變壓差氣密測(cè)試過(guò)程，改善管路聯(lián)接處貼合度。

1.2 研究制動(dòng)系統(tǒng)末端真空及壓力檢測(cè)技術(shù)

實(shí)時(shí)監(jiān)控負(fù)壓檢測(cè)時(shí)的末端真空度和加注時(shí)的末端壓力，總結(jié)出制動(dòng)系統(tǒng)的壓力變化規(guī)律，提升制動(dòng)系統(tǒng)全制程的管控能力。

1.3 發(fā)明雙級(jí)密封加注技術(shù)

將加注端口的軸向密封和徑向密封巧妙結(jié)合，減少氣密及加注過(guò)程中的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，提升車(chē)輛一次下線合格率。

2 研究結(jié)果討論

2.1 冷卻系統(tǒng)交變壓差氣密檢測(cè)技術(shù)

在汽車(chē)生產(chǎn)中，當(dāng)?shù)妆P(pán)動(dòng)力系統(tǒng)組裝完畢后，需要對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行防凍液加注，常用的防凍液加注方法是先將冷卻系統(tǒng)進(jìn)行正壓氣密檢測(cè)，抽真空，然后再進(jìn)行冷卻液加注，為了避免后續(xù)出現(xiàn)防凍液泄露，在進(jìn)行加注前需要對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行密封性檢測(cè)。由于冷卻系統(tǒng)存在較多的軟性管道，很多泄露情況通過(guò)抽真空的方式難以識(shí)別。加注過(guò)程前分別通過(guò)正壓及抽真空兩個(gè)階段對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行密封性檢測(cè)，正壓檢測(cè)過(guò)程包括充氣過(guò)程、保壓過(guò)程、測(cè)試過(guò)程，抽真空過(guò)程包括一次真空、二次真空和真空檢漏過(guò)程。兩個(gè)檢測(cè)過(guò)程涉及六個(gè)參數(shù)：加壓壓力值、加壓保壓時(shí)間、加壓保壓過(guò)程壓力變化速率、抽真空的真空值、真空保壓保持時(shí)間、真空保壓壓力變化速率。

根據(jù)整車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)特性，其中包括冷卻系統(tǒng)中存在多處橡膠軟管與金屬硬管連接，由于軟硬管材質(zhì)差異，其物理特性尤其是膨脹系數(shù)差異較大，在不同的加壓壓力下，橡膠軟管的膨脹系數(shù)變化較大，其變化過(guò)程可有效改善軟硬管貼合度，從而改善冷卻系統(tǒng)密封性。通過(guò)實(shí)測(cè)及采用如下文所述的實(shí)驗(yàn)設(shè)備驗(yàn)證可知，在加壓階段采用交變壓力對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行充氣后，系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏量超標(biāo)情況得以控制。建立正壓檢測(cè)過(guò)程的充氣時(shí)交變壓力變化范圍與系統(tǒng)泄露量模型可直觀反映交變壓力大小對(duì)泄漏量的影響。

冷卻系統(tǒng)交變壓差氣密檢測(cè)技術(shù)正是以冷卻系統(tǒng)正壓檢測(cè)模型（如圖1）為基礎(chǔ)，結(jié)合差壓法泄露檢測(cè)基本原理: 差壓法是一種利用氣體流量公式, 通過(guò)測(cè)量容器內(nèi)壓力的變化來(lái)計(jì)算泄漏量的檢測(cè)方法。密閉的容器由于泄漏, 必然造成容器內(nèi)氣體質(zhì)量的流失, 使得容器內(nèi)原有氣壓減小，因此可以通過(guò)測(cè)量容器內(nèi)氣體壓力降低的數(shù)量從而推導(dǎo)出實(shí)際容器泄漏的氣體量；采用特定設(shè)備：可對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行泄漏檢測(cè)的整個(gè)工作循環(huán)，且循環(huán)包括4個(gè)階段, 即充氣過(guò)程、保壓過(guò)程、測(cè)試過(guò)程和排氣均壓過(guò)程，通過(guò)設(shè)備上壓差傳感器讀取測(cè)試過(guò)程中的壓差，其與時(shí)間的變化率即可計(jì)算冷卻系統(tǒng)泄漏量；基于以上測(cè)試原理及基礎(chǔ)，并根據(jù)生產(chǎn)車(chē)型冷卻系統(tǒng)特性，對(duì)交變壓力設(shè)定范圍進(jìn)行多模型的逐一驗(yàn)證，通過(guò)對(duì)比設(shè)備記錄的泄露量大小，最終確定采用模型V，在此交變壓力下，冷卻系統(tǒng)泄露量小于3Pa/s，如表1。

根據(jù)模型V中設(shè)定的壓力下對(duì)生產(chǎn)車(chē)型進(jìn)行正壓檢測(cè)，檢測(cè)階段大致分為充氣，保壓，測(cè)試，均壓。交變壓力檢測(cè)主要表現(xiàn)在充氣階段，以標(biāo)準(zhǔn)壓力2bar為基準(zhǔn)，根據(jù)模型V中所設(shè)定的壓力，先將壓力提升至標(biāo)準(zhǔn)壓力（2bar）的110%，然后將壓力降低至標(biāo)準(zhǔn)壓力的85%，在充氣階段反復(fù)進(jìn)行多次循環(huán)交變壓差測(cè)試。氣密檢測(cè)曲線如圖2所示。在該交變壓力范圍內(nèi)，實(shí)車(chē)批量驗(yàn)證，冷卻系統(tǒng)氣密不良率由3.67%降低至0.33%。為驗(yàn)證該模型有效性，對(duì)該模型進(jìn)行反向?qū)崪y(cè)驗(yàn)證，其批量驗(yàn)證的故障率統(tǒng)計(jì)如表1所示，結(jié)果顯示在模型V的交變壓力下，冷卻系統(tǒng)的泄漏量最小。


圖1 冷卻系統(tǒng)正壓檢測(cè)模型 圖2交變壓差測(cè)試曲線放大標(biāo)記

表1 交變壓力設(shè)定范圍模型及故障率驗(yàn)證表


該模型通過(guò)正向及反向驗(yàn)證后，可得冷卻系統(tǒng)交變壓差氣密檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可顯著降低冷卻系統(tǒng)泄露不良率。當(dāng)交變壓力設(shè)定在1.7bar≤f≤2.2bar時(shí)，泄露量最少，可推測(cè)此交變壓力下生產(chǎn)車(chē)型冷卻系統(tǒng)管路材質(zhì)的膨脹系數(shù)差異最小，管路連接處貼合良好，而此時(shí)壓力設(shè)定適中，氣密檢測(cè)耗時(shí)少，滿足不斷提升的生產(chǎn)節(jié)拍，同時(shí)提升加注質(zhì)量，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 制動(dòng)系統(tǒng)末端真空及壓力檢測(cè)技術(shù)

汽車(chē)的制動(dòng)液加注一般采用真空壓力加注方式，真空度及加注壓力成為加注過(guò)程中的關(guān)鍵控制參數(shù)。進(jìn)行管路加注之前要進(jìn)行氣密檢測(cè)及抽真空，當(dāng)管路中存在橡膠軟管時(shí)，抽真空時(shí)瞬時(shí)壓力過(guò)大易造成軟管變形，氣體能通過(guò)的通道變窄，一次抽真空階段設(shè)備顯示壺口真空度高，實(shí)際管路末端存在部分氣體未被抽出，末端真空度過(guò)小，導(dǎo)致加注后出現(xiàn)制動(dòng)液面異常下降[1]。采用制動(dòng)系統(tǒng)末端真空及壓力檢測(cè)技術(shù)可直觀檢測(cè)制動(dòng)系統(tǒng)末端真空度，防止出現(xiàn)壺口真空度與末端真空度差值過(guò)大導(dǎo)致的制動(dòng)液異常下降問(wèn)題，從而提高加注成功率。然而，目前的加注設(shè)備中的真空表及壓力計(jì)無(wú)法真實(shí)的反映制動(dòng)系統(tǒng)末端真空情況。研究一種可真實(shí)反應(yīng)制動(dòng)系統(tǒng)末端真空檢測(cè)技術(shù)可實(shí)際解決生產(chǎn)過(guò)程中的加注不成功問(wèn)題。

采用真空傳感器、壓力傳感器、采集板卡、診斷電腦、測(cè)試軟件等元件構(gòu)成末端真空度及末端壓力檢測(cè)設(shè)備，如圖3，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控制動(dòng)管路抽真空時(shí)加注壺口真空值、末端真空值，繪制制動(dòng)系統(tǒng)加注壺口真空值與末端真空值隨抽真空時(shí)間的衰減曲線，根據(jù)曲線獲取末端真空值為5mbar時(shí)的一次真空時(shí)間、檢漏真空時(shí)間、二次真空時(shí)間，設(shè)備端設(shè)定的一次真空值，檢漏真空范圍及二次真空值；通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控制動(dòng)管路加注時(shí)加注壺口壓力值、末端壓力值，繪制制動(dòng)系統(tǒng)加注壺口壓力值與末端壓力值隨加注時(shí)間的衰減曲線，根據(jù)曲線獲取末端真空值為5mbar時(shí)的，確定設(shè)備端的真空值。同時(shí)，在此檢測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加四通接頭、三通接頭采集制動(dòng)系統(tǒng)抽真空及加注時(shí)各管路接頭處的真空度及壓力值，可用于判斷管路走向設(shè)計(jì)合理性及制動(dòng)系統(tǒng)零部件產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)以上測(cè)得數(shù)據(jù)可有效降低制動(dòng)系統(tǒng)真空加注不良率。


圖3 末端真空及壓力檢測(cè)設(shè)備 圖4 抽真空時(shí)末端真空與設(shè)備真空度曲線

2.3 加注頭雙級(jí)密封加注技術(shù)

采用壓力加注時(shí)，需對(duì)加注系統(tǒng)進(jìn)行密封處理，加注槍頭與加注壺口接觸面必須起到良好的密封作用，通常采用的單級(jí)密封即軸向密封，即采用加注槍頭卡爪將壺口夾緊以起到密封作用，因此，卡爪與壺口之間夾緊力對(duì)軸向密封性起關(guān)鍵作用。夾緊力過(guò)大會(huì)夾壞壺口，夾緊力過(guò)小會(huì)導(dǎo)致泄漏；當(dāng)加注壺口端面制造精度不良時(shí)，徑向密封無(wú)法管控，即出現(xiàn)密封不良現(xiàn)象，影響加注質(zhì)量[3]。因此，采用軸向與徑向雙級(jí)密封，軸向依靠夾緊力密封，徑向依靠密封圈變形量實(shí)現(xiàn)密封，減少了氣密及加注過(guò)程中的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。 

建立夾緊測(cè)試模型，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)得出夾緊力、泄漏量、壺口破損率多變量模型，精準(zhǔn)設(shè)定夾緊力范圍。


表2 加注頭夾緊測(cè)試模型

從以上模型中可以看出，加注過(guò)程中，當(dāng)加注頭夾緊力大于4bar,小于5bar時(shí)，系統(tǒng)泄露量最小，壺口破損率也處于最小值。

3 結(jié)論

本文對(duì)冷卻系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，如車(chē)輛下線后冷卻系統(tǒng)液面異常下降，制動(dòng)系統(tǒng)真空度不達(dá)標(biāo)等進(jìn)行分析后，提出了冷卻系統(tǒng)交變壓差氣密檢測(cè)技術(shù)，制動(dòng)系統(tǒng)末端真空及壓力檢測(cè)技術(shù)，雙級(jí)密封加注技術(shù)，并對(duì)以上技術(shù)進(jìn)行了建模分析及實(shí)驗(yàn)論證，從而得出以下結(jié)論：

根據(jù)主機(jī)廠冷卻管路的材質(zhì)特性及走向不同，正壓氣密檢測(cè)時(shí)設(shè)定不同的交變壓力范圍，當(dāng)交變壓力設(shè)定在1.7bar≤f≤2.2bar時(shí)，生產(chǎn)車(chē)型冷卻系統(tǒng)管路橡膠軟管與金屬硬管間貼合度最佳，加注質(zhì)量最佳。

制動(dòng)系統(tǒng)末端真空及壓力檢測(cè)技術(shù)可用于設(shè)定不同車(chē)型制動(dòng)系統(tǒng)抽真空及加注工藝參數(shù)，同時(shí)該技術(shù)可同步應(yīng)用于整車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)。

加注過(guò)程中，當(dāng)加注頭夾緊力大于4bar,小于5bar時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)泄露量最小，壺口破損率也處于最小值。

參考文獻(xiàn)
[1]蘇鵬,李勃.整車(chē)管路系統(tǒng)負(fù)壓密封性檢測(cè)[J].AI汽車(chē)制造業(yè),2012(14),53-55.
[2]胡茗,顧濱.淺談汽車(chē)負(fù)壓加注機(jī)加注過(guò)程曲線的若干研究[J].裝備制造技術(shù)，2013(9),174-180.
[3]董為等.雙級(jí)密封加注頭[P].中國(guó)專(zhuān)利:105384136A,2016.