汽車(chē)總裝線上加注制動(dòng)液泄漏故障分析

王龍飛（北京汽車(chē)股份有限公司，北京，101300）

?

汽車(chē)總裝線上加注制動(dòng)液泄漏故障分析

王龍飛
（北京汽車(chē)股份有限公司，北京，101300）

摘 要：本文使用8D方法對(duì)總裝線上制動(dòng)液加注泄漏問(wèn)題進(jìn)行分析，采用了魚(yú)骨圖、排除法和5Why分析法確定了根本原因，即加注槍與制動(dòng)油壺口匹配可靠性差，然后制定了改進(jìn)方案, 并做樣件進(jìn)行驗(yàn)證，最后做了FMEA潛在失效模式分析和管理問(wèn)題追溯。本文對(duì)于汽車(chē)線上加注泄漏故障分析和解決具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)油壺；加注槍?zhuān)恢苿?dòng)液；泄漏

王龍飛湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院畢業(yè)，工作于北京汽車(chē)股份有限公司，汽車(chē)中級(jí)工程師，研究方向：整車(chē)質(zhì)量管理。

前言

制動(dòng)液加注系統(tǒng)在汽車(chē)生產(chǎn)線上屬于裝配工藝設(shè)備,主要是完成汽車(chē)制動(dòng)液的加注。隨著汽車(chē)生產(chǎn)效率的不斷提高，加注節(jié)拍也越來(lái)越快。一般要求在45～80 s內(nèi)完成制動(dòng)液的加注，要先對(duì)汽車(chē)系統(tǒng)抽真空，并達(dá)到一定真空度時(shí)，再將液體在壓力下加入。并要求在抽真空的同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)真空度的變化來(lái)判斷汽車(chē)各系統(tǒng)是否有泄漏現(xiàn)象，這對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)尤為重要。

本文通過(guò)對(duì)總裝線上加注制動(dòng)液泄漏的故障分析，使用排除法和5why分析法找到了漏液的根本原因，并優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案，最后進(jìn)行了潛在失效模式擴(kuò)展分析和管理問(wèn)題追溯，以期能對(duì)今后的線上加注漏液故障分析提供借鑒。

1 線上加注工藝分析

在汽車(chē)裝配流水線上，汽車(chē)制動(dòng)液常采用抽真空負(fù)壓加注，其原因如下：a.如果加注容腔的進(jìn)液路徑較長(zhǎng)、通徑較小而又無(wú)其他排氣口，則加注時(shí)液體容易堵塞管路，使得腔內(nèi)空氣難以排出，無(wú)法持續(xù)加注，這時(shí)需采用負(fù)壓抽真空加注。b.制動(dòng)液對(duì)于介質(zhì)中的空氣溶解度有一定要求，若仍采用正壓加注則會(huì)造成空氣的溶入，從而影響汽車(chē)的安全性和操作性。

目前，基本上所有的汽車(chē)制造廠在總裝線加注制動(dòng)液時(shí)都采用真空加注機(jī)。使用真空加注機(jī)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：極大的縮短加注的時(shí)間，人工加注至少需要30分鐘，而真空加注機(jī)可以在2分鐘內(nèi)完成；保證制動(dòng)液管路的真空度，確保車(chē)輛的制動(dòng)效果；降低操作工勞動(dòng)強(qiáng)度；降低車(chē)輛的生產(chǎn)成本；提高工廠環(huán)境的清潔度。

1.1 制動(dòng)液加注設(shè)備的工作原理

制動(dòng)液真空加注機(jī)[1]的工作原理主要是通過(guò)PLC（可編程邏輯控制器）操作系統(tǒng)控制各電氣動(dòng)力部件，完成對(duì)需加注的容器一次真空，大漏、小漏檢測(cè)，二次真空，定壓加注，當(dāng)加注到壓力平衡后通大氣、回吸，將多余的液體回吸至需要的液面，從而完成一個(gè)加注循環(huán)。

德國(guó)杜爾的制動(dòng)液加注設(shè)備主要構(gòu)成有：機(jī)柜、液壓管路部分、真空泵單元、電氣控制單元（操作面板用的是西門(mén)子系統(tǒng)）、氣動(dòng)控制單元、加注單元（含加注管和加注槍?zhuān)㈦S動(dòng)軌道及隨動(dòng)單元等。

1.2 設(shè)備的加注過(guò)程

制動(dòng)液的加注過(guò)程分為摘槍、夾緊、抽真空、穩(wěn)壓檢漏、二次真空、加注、保壓、吹氣、回吸、松夾、凈化、掛槍等過(guò)程,整個(gè)加注過(guò)程節(jié)拍約150秒。加注工序見(jiàn)表1-1：

表1-1　加注工藝過(guò)程分解說(shuō)明如下：

2　分析方法

本文主要應(yīng)用福特8D方法[2]對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)八個(gè)步驟根據(jù)實(shí)際情況做了部分調(diào)整，并增加了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)，主要的研究步驟和分析方法如表1-1所示：

3 現(xiàn)狀調(diào)查

3.1 問(wèn)題說(shuō)明

在試生產(chǎn)轉(zhuǎn)正式生產(chǎn)階段，C50E車(chē)型發(fā)生了線上加注制動(dòng)液泄漏問(wèn)題，加注設(shè)備提示“異常：最大加注容量”故障信息，雖然是偶發(fā)問(wèn)題，但嚴(yán)重影響了生產(chǎn)節(jié)拍（見(jiàn)圖2-1和2-2）。

表1-1　分析步驟和分析方法

圖2-1　線上加注制動(dòng)液示意圖

圖2-2　設(shè)備提示的故障信息

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，統(tǒng)計(jì)出泄漏車(chē)輛的情況如下表2-1所示：

表2-1　故障車(chē)輛比例統(tǒng)計(jì)

由上表可以看出線上加注制動(dòng)液泄漏平均故障率約11%。

3.2 設(shè)定目標(biāo)

根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際要求，將線上加注制動(dòng)液泄漏率改進(jìn)設(shè)定目標(biāo)為“0”。

4　原因分析

4.1 用魚(yú)骨圖[3]分析

從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)（也叫5M1E）六個(gè)方面分析加注失效可能的原因，如圖4-1所示：

圖4-1　魚(yú)骨圖分析

4.2 排查分析：

對(duì)列出來(lái)的可能原因做嵌套式問(wèn)題排查分析，找出要因，見(jiàn)表4-1：

通過(guò)表4-1的排查分析認(rèn)為：油壺結(jié)構(gòu)偏軟和油壺與加注槍匹配不佳是漏液的主要原因。

（1）加注設(shè)備工作原理圖：

圖4-2　加注設(shè)備工作原理圖

（2）與現(xiàn)代ix35車(chē)型加注槍結(jié)構(gòu)和加注參數(shù)進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析：

圖4-3　北分與北京現(xiàn)代加注制動(dòng)液參數(shù)對(duì)比

驗(yàn)證措施：加注參數(shù)調(diào)整與北京現(xiàn)代加注參數(shù)調(diào)整一致，加注壓力5000 mbar調(diào)整到4000 mbar，加注時(shí)間37 s調(diào)整到20秒。

驗(yàn)證結(jié)果: 驗(yàn)證了100臺(tái)車(chē)，漏液8臺(tái)，漏液量減少，但問(wèn)題未根本消除。

（3）油壺口局部尺寸：

圖4-4　油壺口局部尺寸

5　制定措施

表4-1　嵌套式六要素原因排查分析

5.1 臨時(shí)措施

因油壺設(shè)變周期較長(zhǎng)，所以先根據(jù)分析的主要原因確定臨時(shí)措施。制作加注槍的輔助定位塊（見(jiàn)圖5-1），使加注制動(dòng)液時(shí)盡量減少晃動(dòng)。臨時(shí)措施實(shí)施后，漏液比例降低到了6%左右。

5.2 永久措施：

通過(guò)以上分析確定的改進(jìn)方案為：

（1）油壺口由傾斜的改為直嘴的，避免加注槍的重量向油壺一側(cè)傾斜，降低油壺口底部承受的側(cè)向力。

圖5-1　輔助定位塊

（2）油壺口內(nèi)部增加加強(qiáng)筋，增加油壺的承重性，減小油壺的變形。

6　措施實(shí)施和驗(yàn)證

6.1 做拼接件驗(yàn)證改善效果

首先做了10個(gè)手工拼接樣件，見(jiàn)圖6-1：

圖6-1　C50E原油壺和拼接件

驗(yàn)證結(jié)果如下：

第一輪小批量試裝全部ok。于是再做了40個(gè)樣件進(jìn)行第二輪試裝，卻發(fā)現(xiàn)在線加注時(shí)漏液2個(gè)，漏液比例為5%，與原來(lái)相比有所降低，但還是未徹底解決該問(wèn)題，還需要進(jìn)一步提高加注槍和油壺夾緊的可靠性。

6.2 方案進(jìn)一步優(yōu)化

用5Why法[4]繼續(xù)分析問(wèn)題的根本原因。

為什么線上加注制動(dòng)液時(shí)泄漏←是因?yàn)榧幼⒅苿?dòng)液時(shí)加注槍晃動(dòng)←是因?yàn)橛蛪嘏c加注槍卡接可靠性差←是因?yàn)榧幼屌c油壺卡接接觸面積小←是因?yàn)橛蛪氐撞靠ń幼钚⊥古_(tái)僅為1.7mm←是因?yàn)橛蛪卦O(shè)計(jì)時(shí)未考慮加注槍夾緊的可靠性。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙：最大凸臺(tái)為2.9mm，最小凸臺(tái)為1.7mm，采用螺紋形式，且凸臺(tái)位置為夾緊位置。由以上驗(yàn)證結(jié)果分析認(rèn)為：加注槍頭夾緊時(shí)，凸臺(tái)長(zhǎng)度不一致，導(dǎo)致加注槍夾緊不穩(wěn)定，所以在加注施壓過(guò)程中，加注槍傾斜，產(chǎn)生漏油現(xiàn)象。

為了進(jìn)一步提高油壺與加注槍卡接的可靠性，設(shè)計(jì)方案需要進(jìn)一步優(yōu)化，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析確定了以下兩種可行方案，見(jiàn)表6-1和圖6-2：

表6-1　改進(jìn)方案

圖6-2　兩種改進(jìn)方案對(duì)比

通過(guò)對(duì)比方案和結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況：做轉(zhuǎn)接環(huán)對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍影響較大，因?yàn)镃50E月生產(chǎn)預(yù)計(jì)1萬(wàn)臺(tái)以上，且需與其他車(chē)型共線生產(chǎn)，最終決定修改油壺口結(jié)構(gòu)。

6.3 最終改進(jìn)方案確定

通過(guò)對(duì)比分析，確定的最終優(yōu)化方案為：油壺底部增加個(gè)2.9×1.8 mm的矩形環(huán)，提高加注槍與油壺口卡接的可靠性。

6.4 樣件試裝

第一次修模后的樣件尺寸，油壺口矩形環(huán)到端面的高度設(shè)計(jì)要求10±0.15 mm，實(shí)測(cè)平均10.8~11 mm，尺寸偏大。試裝了5個(gè)樣件，全部泄漏。之后觀察加注槍與油壺口連接處，發(fā)現(xiàn)卡爪未完全回位，超了卡爪的有效行程。見(jiàn)圖6-3：

圖6-3　卡爪未完全回位

第二次修模后油壺口矩形環(huán)到端面的高度實(shí)測(cè)9.98 mm~10.02 mm，試裝了5個(gè)樣件全部ok。第二輪試裝95個(gè)，全部ok。第三輪試裝500個(gè)全部ok。之后批量切換，未再發(fā)生過(guò)加注漏液現(xiàn)象。

油杯蓋底部修去了部分螺紋，為避免油壺蓋擰不到位，綜合耐久路試搭載了兩個(gè)新?tīng)顟B(tài)油壺樣件，行駛4.5萬(wàn)公里后，未發(fā)現(xiàn)油壺口附近有滲漏現(xiàn)象。至此確定最終改善效果驗(yàn)證通過(guò)。

7 預(yù)防再發(fā)生

7.1 標(biāo)準(zhǔn)化圖紙

試驗(yàn)驗(yàn)證通過(guò)后，下發(fā)了正式設(shè)計(jì)變更圖紙，油壺口局部見(jiàn)圖7-1：

圖7-1　油壺口最新圖紙

油杯蓋底部去除部分螺紋，保證底部以上2.5 mm處無(wú)螺紋，保證油杯蓋有效螺紋在兩扣以上，保證與油杯口擰緊后無(wú)干涉并且密封可靠，見(jiàn)圖7-2:

圖7-2　油杯口局部尺寸對(duì)比

7.2 改善前后實(shí)物對(duì)比

改善前后油壺口實(shí)物對(duì)比如圖4-3所示:

原油壺口：與平面傾斜32°，底部為1.7~2.9 mm漸變螺紋。

改后的油壺口：垂直于平面，底部為2.9×1.8 mm的矩形環(huán)。

圖7-3　油壺口設(shè)變前后對(duì)比

8 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)

8.1 FMEA潛在失效擴(kuò)展分析

針對(duì)線上加注噴液泄漏故障，需要采取措施避免問(wèn)題再發(fā)。在此用FMEA潛在失效擴(kuò)展分析來(lái)列出哪些原因最有可能導(dǎo)致這些故障，按照可能性從大到小排列，并對(duì)這些原因采取預(yù)防措施。

故障現(xiàn)象：總裝線上加注制動(dòng)液泄漏。

可能的原因和預(yù)防措施如下表8-1所示：

8.2 管理問(wèn)題追溯

管理大師戴明說(shuō)："員工只須對(duì)15%的問(wèn)題負(fù)責(zé)，另外85%歸咎于制度流程"。什么樣的流程就產(chǎn)生什么樣的績(jī)效，企業(yè)有問(wèn)題一定是管理問(wèn)題。因此有必要對(duì)管理問(wèn)題進(jìn)行追溯，優(yōu)化管理流程。因此對(duì)該問(wèn)題做經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)記錄，后續(xù)開(kāi)發(fā)新車(chē)型類(lèi)似產(chǎn)品均考慮最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

加注槍與制動(dòng)油壺口設(shè)計(jì)的匹配可靠性差，主要是由于以下兩個(gè)環(huán)節(jié)的管控失誤，見(jiàn)表8-2:

9 結(jié) 論

加注槍與油壺的接口設(shè)計(jì),極易產(chǎn)生泄漏，在設(shè)計(jì)之初非常有必要做DFMEA分析潛在失效模式，需要重點(diǎn)考慮油壺與加注槍的匹配，包括油壺口夾緊的可靠性、油壺承重結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、油壺口的角度等。同一條生產(chǎn)線上對(duì)不同狀態(tài)的油壺進(jìn)行加注時(shí),密封圈很容易破損，所以有必要對(duì)共線生產(chǎn)的不同車(chē)型做標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化還可以極大的降低成本，減少問(wèn)題發(fā)生。

此次總裝線上加注制動(dòng)液泄漏故障分析的可能原因比較全面，創(chuàng)新的重點(diǎn)是對(duì)問(wèn)題做了潛在失效模式擴(kuò)展分析和管理問(wèn)題追溯，并且普及到其他類(lèi)型產(chǎn)品在整車(chē)開(kāi)發(fā)前期就參考經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)做最優(yōu)設(shè)計(jì)，降低了再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，最后從管理流程上做了優(yōu)化，徹底避免同類(lèi)問(wèn)題再發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹英, 汽車(chē)制動(dòng)液加注設(shè)備的設(shè)計(jì)與自制[J], 《汽車(chē)工藝與材料》, 1998(11):34-35.

[2]呂勇, 采用8D工作法實(shí)施糾正措施[J], 《中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證》, 2002:57-58.

[3]陳文, “PDCA+魚(yú)刺圖分析法”的增壓器裝配質(zhì)量改善[J], 《工業(yè)工程》, 2015(1):55-59.

[4]劉富強(qiáng), “五個(gè)為什么(5Whys)”分析法[J],《現(xiàn)代班組》, 2011, 第6期(6):29-29.

中圖分類(lèi)號(hào)：U466

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-2550（2016）02-0093-07

doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2016.02.016

收稿日期：2015-12-30

Failure analysis of brake fluid leaking in the automobile assembly line

WANG Long-fei
( BAIC MOTOR, Beijing 101300, China )

Abstract:This article is a improvement of filling brake fluid leaking in the assembly line, with the 8D steps, use the Fish-bone Chart, Exclusion Method and 5Why tools to find the root cause that the design reliability of the filling gun and brake oiler is poor. Then make prototypes to verify the improve effect. At last, make the potential FMEA analysis and management problem review. It has certain reference value for the leaking problems in the automobile assembly line.

Key Words:Brake oiler; Filling gun; Brake fluid; leaking