加注工藝在整車總裝工廠的發(fā)展應(yīng)用探析

張明遠(yuǎn)

（北京奔馳汽車有限公司，北京 100176）

汽車結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、生產(chǎn)過(guò)程的綜合性等特點(diǎn)，使得整車制造成為目前大規(guī)模民用工業(yè)產(chǎn)品制造中最為綜合、最為復(fù)雜的一項(xiàng)工程。加注工藝是整車制造中極為重要的工序，主要包括制動(dòng)液、冷卻液、轉(zhuǎn)向助力液、冷媒（空調(diào)）、玻璃水、變速箱油、差速器油、汽油、空氣（懸掛）等介質(zhì)的加注（如圖1）。這些介質(zhì)類似于車輛的血液，是車輛點(diǎn)火下線以及安全行駛的重要前提，是司乘人員駕駛舒適、乘坐舒適的重要保障。

圖1 整車總裝工廠加注工藝

在汽車工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，加注工藝不斷進(jìn)步，加注設(shè)備不斷更新。以制動(dòng)液加注為例，在單件小批量生產(chǎn)時(shí)代，多數(shù)采用手工加注，即將制動(dòng)液直接灌注到制動(dòng)系統(tǒng)中去，加注后進(jìn)行放氣處理。手工加注方法效率極低，且會(huì)造成制動(dòng)液的浪費(fèi)和現(xiàn)場(chǎng)污染。

由于手工加注法節(jié)拍低且無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)等諸多缺點(diǎn)，逐漸被淘汰，并被興起的真空加注所取代。真空加注即使用加注設(shè)備對(duì)車輛進(jìn)行加注，并在加注前對(duì)車輛管路進(jìn)行真空檢測(cè)。此時(shí)的加注工藝，各種介質(zhì)的加注通常采用分別加注的方法，每種介質(zhì)一臺(tái)設(shè)備一個(gè)工位，這種將電氣元器件、可視化、機(jī)械元器件等部件均集成在較有限的機(jī)柜內(nèi)的單機(jī)加注設(shè)備通常稱為緊湊型加注設(shè)備。從手工加注到使用設(shè)備進(jìn)行真空加注實(shí)現(xiàn)了加注工藝質(zhì)的飛躍。緊湊型加注設(shè)備由于其造價(jià)低廉，占地面積適中等優(yōu)點(diǎn)，為汽車工業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。緊湊型加注設(shè)備如圖2。

圖2 緊湊型加注設(shè)備

隨著汽車需求的不斷增長(zhǎng)、市場(chǎng)要求的不斷提高以及智能化、集成化的不斷發(fā)展，緊湊型加注設(shè)備由于其節(jié)拍時(shí)間較長(zhǎng)、效率較低、精度偏低、穩(wěn)定性偏差的劣勢(shì)，已不能滿足市場(chǎng)需要，組合加注設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。組合加注設(shè)備通常能夠在較短的規(guī)定節(jié)拍時(shí)間內(nèi)將2種或2種以上的介質(zhì)一次性注入到車輛的相應(yīng)系統(tǒng)的管路中，且能夠與生產(chǎn)線隨行，大大提高了生產(chǎn)效率。組合加注設(shè)備目前已成為主流整車制造企業(yè)的首選，緊湊型加注設(shè)備則更多的應(yīng)用于節(jié)拍較低的生產(chǎn)線或重修區(qū)?？呻S線行走的組合加注設(shè)備如圖3。

圖3 可隨線行走的組合加注設(shè)備

從緊湊型加注設(shè)備發(fā)展到組合加注設(shè)備，不僅設(shè)備硬件更加先進(jìn)，其工藝過(guò)程也在不斷發(fā)展優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更卓越的產(chǎn)品品質(zhì)。根據(jù)不同的分類方法，加注工藝過(guò)程有不同的分類。本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將加注工藝主要分為真空壓力加注、定量加注、定壓加注等。

1 制動(dòng)液加注

制動(dòng)系統(tǒng)與安全息息相關(guān)，是汽車最重要的系統(tǒng)之一。制動(dòng)管路用于連接制動(dòng)系統(tǒng)中各制動(dòng)裝置，包括制動(dòng)硬管和軟管。制動(dòng)加注過(guò)程將含水量及含氣量等主要參數(shù)達(dá)標(biāo)的制動(dòng)液注入到密封性達(dá)標(biāo)且真空度達(dá)標(biāo)的車輛制動(dòng)系統(tǒng)的一次回路及二次回路內(nèi)，為車輛提供穩(wěn)定的制動(dòng)力。該工藝要求對(duì)車輛管路進(jìn)行正壓及真空的雙重密封性檢測(cè)，并要求最終加注壓力達(dá)到規(guī)定數(shù)值，因此制動(dòng)液加注工藝過(guò)程為典型真空壓力加注。在制動(dòng)液加注工藝中，制動(dòng)液加注設(shè)備兼具檢測(cè)及裝配功能，既屬于裝配工藝設(shè)備，又屬于檢測(cè)工藝設(shè)備，需要定期對(duì)其實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能及裝配功能的元器件進(jìn)行校準(zhǔn)驗(yàn)證，以確保其精度。下圖是一種典型的真空壓力加注曲線。

圖4 典型的真空壓力加注曲線

2 冷卻液加注

冷卻液又稱防凍冷卻液，即具有防凍功能的冷卻液，能夠確保在一定的極端天氣情況下不結(jié)冰?！胺纼觥斌w現(xiàn)了其主要特性，“冷卻”體現(xiàn)了其主要功能。冷卻液加注工藝過(guò)程為將冰點(diǎn)、水分含量、平衡回流沸點(diǎn)等主要參數(shù)達(dá)標(biāo)的冷卻液注入到冷卻系統(tǒng)或熱管理系統(tǒng)。對(duì)傳統(tǒng)燃油車而言，冷卻液主要功能是持續(xù)對(duì)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻。對(duì)電動(dòng)新能源車或混合動(dòng)力車型而言，冷卻液主要發(fā)揮熱交換功能，其不僅為冷卻介質(zhì)，還為加熱介質(zhì)，冷卻液的功能是對(duì)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)和電驅(qū)熱管理系統(tǒng)進(jìn)行冷卻或保溫。冷卻液的加注工藝過(guò)程與制動(dòng)液基本相同，是典型的真空壓力加注。由于其精度要求較制動(dòng)液低，因此在工藝參數(shù)上差異較大。

3 玻璃水加注

玻璃水又稱風(fēng)擋洗滌液，分為冬季型和夏季型，主要用于配合雨刷器對(duì)前風(fēng)擋玻璃進(jìn)行清洗，部分車輛包含大燈清洗功能。優(yōu)質(zhì)的汽車風(fēng)擋玻璃水主要由水、酒精、乙二醇、緩蝕劑及多種表面活性劑組成，具有清洗、防凍、防霧、抗靜電、潤(rùn)滑及防腐蝕等性能。玻璃水加注工藝過(guò)程較為簡(jiǎn)單，不需要設(shè)備通過(guò)正壓及真空對(duì)車輛管路進(jìn)行密封性檢測(cè)，也不需要加注壓力達(dá)標(biāo)，僅通過(guò)流量計(jì)將定量冰點(diǎn)、pH值等主要參數(shù)達(dá)標(biāo)的玻璃水注入到玻璃水壺即可，是典型的定量加注。在玻璃水加注工藝中，加注設(shè)備只具有裝配功能，不具有檢測(cè)功能。因此在此工藝總，加注設(shè)備不屬于檢測(cè)工藝設(shè)備。玻璃水加注工藝雖較簡(jiǎn)單，但由于其配方中的乙醇屬于易燃易爆物品，玻璃水加注設(shè)備需考慮防火防爆等級(jí)，須使用符合防爆等級(jí)要求的加注泵、閥件元器件，并在其儲(chǔ)液罐安裝防爆阻燃器。

4 空調(diào)加注

該加注過(guò)程將冷媒注入到車輛的空調(diào)管路高壓端，為車內(nèi)乘客提供舒適的溫濕度環(huán)境?？照{(diào)加注需要設(shè)備對(duì)車輛管路進(jìn)行正壓及真空雙重密封性檢測(cè)，并除去空調(diào)管路內(nèi)部的水汽以防止毛細(xì)管結(jié)冰。但加注過(guò)程不檢測(cè)車內(nèi)的壓力，其與制動(dòng)、冷卻加注類似而不相同。隨著制冷劑加注量的增加，制冷量與能效比不斷上升，逐漸達(dá)到最大，能效比（COP）達(dá)到最大后，隨著制冷劑的增加緩慢下降。空調(diào)加注工藝的合格標(biāo)準(zhǔn)是冷媒的加注量，通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)對(duì)加注量進(jìn)行計(jì)量，與玻璃水類似。因此，空調(diào)加注不屬于完整意義上的真空壓力加注，屬于真空壓力加注與定量加注的結(jié)合。在空調(diào)加注工藝中，加注設(shè)備兼具檢測(cè)及裝配功能，既屬于裝配工藝設(shè)備，又屬于檢測(cè)工藝設(shè)備。

5 變速箱油/差速器油加注

該工藝將變速箱油注入到變速箱和差速器內(nèi)，對(duì)變速箱和差速器進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。變速箱油的過(guò)多或過(guò)少，都有可能損害變速箱, 油液過(guò)多可能會(huì)造成機(jī)件運(yùn)轉(zhuǎn)阻力過(guò)大，或者使得變速箱油起泡變質(zhì)導(dǎo)致機(jī)件異常磨損；油液過(guò)少，可能會(huì)導(dǎo)致變速箱內(nèi)部齒輪潤(rùn)滑不到位，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，導(dǎo)致使用壽命大大降低，影響整車質(zhì)量。變速箱油與差速器油加注與玻璃水加注類似，屬于定量加注，其使用的流量計(jì)精度高于玻璃水。

6 汽油加注

該工藝將汽油注入到車輛的油箱，為車輛提供動(dòng)力。汽油加注為典型的定量加注。汽油易揮發(fā)、易溶于脂肪，可導(dǎo)致呼吸道黏膜發(fā)生炎癥、急慢性肺炎；汽油對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)親和力較高，嚴(yán)重危害中樞神經(jīng)系統(tǒng)和末梢神經(jīng)，導(dǎo)致神經(jīng)功能紊亂，影響機(jī)體健康。目前，汽油已被我國(guó)衛(wèi)生部門列入定職業(yè)病范疇當(dāng)中，汽油導(dǎo)致的職業(yè)病主要為職業(yè)性慢性溶劑汽油中毒、汽油致職業(yè)性皮膚病。

由于汽油的有毒有害特性及易燃易爆特，汽油加注首要關(guān)注安全環(huán)保及職業(yè)健康。且整車總裝工廠的汽油機(jī)通常安裝在車間內(nèi)部，相較于露天安裝的汽油機(jī)，其安全要求更高。汽油加注機(jī)的設(shè)計(jì)、安裝布置、管理等均需要特殊考慮，以最大限度降低其對(duì)人體的影響及對(duì)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。例如，汽油加注管路使用反向同軸膠管，在注油的同時(shí)，加油槍處同時(shí)通過(guò)防爆真空泵進(jìn)行油氣回收，減少擴(kuò)散到空氣中的油氣，降低空氣中油氣濃度；汽油加注工位須安裝可燃?xì)怏w濃度探測(cè)裝置，時(shí)刻監(jiān)測(cè)空氣中油氣濃度，超限報(bào)警；操作人員須穿戴防靜電勞動(dòng)防護(hù)用品，防止產(chǎn)生靜電火花；加油槍及加油機(jī)需定期進(jìn)行接地電阻測(cè)量；須定期進(jìn)行應(yīng)急演練等。

7 空氣懸掛加注

在一個(gè)包括橡膠囊在內(nèi)的密閉容器中，注入壓縮空氣，利用空氣的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈簧的作用，稱其為空氣彈簧。與傳統(tǒng)懸掛彈簧相比，空氣懸掛彈簧具有自振頻率低、剛度可調(diào)、阻尼可控、降噪吸振能力好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在民用高端轎車領(lǐng)域，空氣懸掛是近幾年逐漸興起并推廣使用的一種懸掛?？諝鈶覓旒幼⒐に囃ㄟ^(guò)氮?dú)饧幼⒃O(shè)備將高純氮?dú)庾⑷氲杰囕v的空氣懸掛中，使車輛的乘坐感更加舒適。該工藝不需要對(duì)車輛進(jìn)行抽真空操作，但需要正壓檢測(cè)，加注成功與否的判斷標(biāo)準(zhǔn)為加注壓力是否達(dá)標(biāo)，因此該工藝屬于定壓加注。

在整車制造的歷史中，加注工藝不斷發(fā)展，設(shè)備不斷更新迭代。當(dāng)前，在整車制造工廠中，多種加注工藝并存，根據(jù)不同的要求選用不同的加注工藝，根據(jù)不同的工藝選擇不同的設(shè)備。組合加注設(shè)備能夠?qū)⒍喾N工藝集于一身，同時(shí)對(duì)多種系統(tǒng)進(jìn)行介質(zhì)加注。通常來(lái)講，變速箱及差速器注油通常在發(fā)動(dòng)機(jī)分裝完成，不需要集成到組合加注；汽油加注安全環(huán)保要求較高，需要專業(yè)人員進(jìn)行操作，難以集成到組合加注設(shè)備，而是單獨(dú)選擇安全工位進(jìn)行布置；空氣懸掛的加注接口布置在懸掛附近，考慮到接口的可達(dá)性及人機(jī)工程學(xué)要求，不便集成到組合加注。因此，在整車制造總裝工廠，通常根據(jù)產(chǎn)能與投資的最佳匹配，對(duì)制動(dòng)液、冷卻液、轉(zhuǎn)向助力液、空調(diào)、玻璃水等工藝其中的2種或2種以上進(jìn)行組合，或全部進(jìn)行集成，從而達(dá)到節(jié)省空間、提高效率的目的。