油道氣密檢測工裝的優化設計

張琦

(上海汽車變速器有限公司， 上海 201800)

0 引言

EDU是混聯式混合動力變速箱[1]，其內部設計采用了液壓結構，使用高壓油路來驅動活塞進行往復運動，若油路存在泄漏，將會影響汽車整體性能，因此液壓油路的密封檢測非常關鍵[2]。此次研究的對象為EDUG1裝配線中的高壓油路檢測工位，其受制于產能節拍的要求，采用了全自動設備進行油道氣密的檢測[3]。全自動工位雖然有效提高了生產節拍，但對于設備的可靠性有了更高的需求，并成為保障產品質量的最重要環節。本文作者主要針對該自動工位中出現的問題及供應商所采取的解決方法進行了描述，對問題進行分析后，對該工位的工裝進行了優化改進，從而規避了裝配過程中的風險，保證了工裝的可靠性，降低了對工裝的維護檢查，刪除了無用的工裝及操作動作，提高了操作效率，最終幫助其提高了產能及質量。

1 設備的基本構造

EDU變速箱的高壓油路檢測，主要是對于殼體在壓力鑄造的密質性檢測[4]。其兩側離合器執行機構的高壓油路設計在合箱平面上，并通過閥體總成對高壓油路進行控制，從而實現離合器的開合。高壓油孔位置如圖1所示。

EDUG1裝配線采用了全自動設備進行液壓油路的密封檢測。文中僅介紹與變速箱接觸部分的機械結構，其結構如圖2所示。

圖2左側支架為設備固定的位置，支架與設備的框架結構固定連接，氣密檢測部分采用連桿結構設計[5]，連桿由氣缸進行驅動，可上下移動。

圖1 高壓油孔位置圖

圖2 設備結構

該設備工作原理：裝載EDU變速箱的托盤到達該氣密檢測工位，工位對托盤進行舉升定位，以確保變速箱與工位精確定位，隨后氣密檢測連桿在氣缸推動下與高壓油孔貼合，氣密機通過連桿內孔充氣進行氣密檢測[6]。氣密檢測如圖3所示。

圖3 氣密檢測圖

2 生產過程中的問題及解決方法

2.1 油道氣密工裝的O形圈密封不良及對策

EDUG1裝配線的高壓油路采用了氣密檢測的方式來確認殼體的質密性，氣密檢測的壓力達到0.4 MPa。因此氣密檢測設備的氣密連桿必須壓緊變速箱殼體，以保證氣密檢測過程中不發生漏氣，從而提供一個可靠的檢測數據。此次裝配線供應商對于檢測過程中最核心的工裝，采取了如圖4所示的結構設計。

圖4 供應商的工裝圖

連桿與殼體間的密封采用標準O形圈進行密封，O形圈通過連桿底部設計的燕尾槽進行固定。

從設計原理上可行，但在實際使用中并不理想。最初使用時，O形圈彈性變形良好，密封效果穩定，但經過幾百臺以上的總成氣密使用后，密封O形圈失去彈性(氣密檢測使用高壓氣體，氣密連桿長期往復壓緊殼體)，導致氣密出現泄漏，更嚴重時發生O形圈掉落進變速箱內部的情況。

在此背景下，供應商采用更大直徑的O形圈，同時調整O形圈材質，保證O形圈彈性量足夠，并要求操作人員定期更換O形圈，以遏制風險。

2.2 油道氣密工裝的O形圈脫落風險及對策

雖然氣密泄漏問題通過更換O形圈的方式得以改善，但是通過大批量的氣密檢測后發現，燕尾槽設計的防松模式并不可靠，O形圈脫落的情況依然偶有發生。因此，供應商應采取進一步的遏制措施，即在燕尾槽底部涂抹硅膠粘結O形圈，以遏制O形圈脫落的風險。同時，增加工藝擋板，阻止O形圈掉進變速箱內部。至此，O形圈掉落進變速箱內的風險基本被完全遏制。工裝涂膠如圖5所示，工藝擋板如圖6所示。

圖5 工裝涂膠

圖6 增加工藝擋板

3 現有工裝的結構及缺陷

雖然油道氣密檢測的問題通過上述的方式得到了緩解，但并非是一個良好的解決手段。主要表現在：

(1)由于工藝上增加了一塊工藝擋板，因此操作工需要犧牲一定的操作節拍來安裝以及移除此過渡工裝，該動作不產生裝配價值，屬于節拍上的零賦值動作。

(2)O形圈雖不會掉進變速箱內部，但依然會發生脫落的情況，而脫落后就必須將脫落的O形圈找到，以防止O形圈卡住設備元器件等情況的發生。從而，尋找脫落的O形圈也成為班組生產的困擾。

(3)O形圈的更換非常不便，為防止O形圈的脫落從而在燕尾槽結構底部涂抹了硅膠，但在更換O形圈時卻產生了困擾。操作人員必須要將涂抹的硅膠清理干凈，并涂抹新的硅膠粘結O形圈。若清理不到位，會造成氣密泄漏。若粘結不到位，會造成O形圈的脫落。

因此該工位的工裝持續優化，勢在必行。

4 工裝的優化設計

對現有工裝進行改進前，需對供應商的工裝設計原理進行分析研究。對于設備的工裝部分：氣密設備與氣密連桿直接相連，并通過連桿內的中心孔進行氣密檢測，氣密連桿使用可更換的O形圈與殼體進行密封。連桿上方設有彈簧，設備工作時，氣缸推動氣密連桿，若連桿運動速度過大產生沖擊時，減振彈簧可以提供一個良好的緩沖，避免零件的損傷。連桿工裝結構如圖7所示。

圖7 連桿工裝圖

分析完供應商工裝的設計原理后，可以對工裝進行優化設計，主要目標是解決現有工裝的3處結構缺陷：

(1)取消不必要的工藝擋板，將裝配工藝恢復為原始狀態，即可有效提升當前狀態的產能。

(2)保證O形圈不掉落。針對該問題，不采用現有的燕尾槽搭配O形圈結構，采取臺階式密封設計，連桿被設計為分體式[7]，臺階密封圈僅能從反側安裝，反側取出，原理上避免了O形圈掉落的風險[8]。臺階式密封圈如圖8所示。

(3)O形圈更換不便。針對此問題，連桿的分體式設計通過螺栓進行連接，不使用硅膠粘結。更換密封圈僅需松開螺栓換新后再擰緊即可，避免了清理硅膠重新涂抹檢查的繁瑣步驟。

最后為保證設備不需要進行任何調整，新工裝仍保留上方彈簧緩沖的設計，并根據原連桿長度進行修正，保證新連桿在總長度上與舊連桿保持不變。至此原工裝的缺陷被全部解決，同時工裝的更換不需要調整設備的基礎架構。新工裝實物如圖9所示。

圖8 臺階式密封圈

圖9 新工裝

重新設計后的氣密工裝，其臺階密封圈只能從反側安裝，反側取出，且密封圈設計較厚，耐用性大規模提升(O形圈僅能使用1周左右，臺階密封圈能夠使用1月左右)，分體式的螺栓連接方式也大幅度地提升了密封圈的更換便利性。影響裝配節拍的工藝擋板也得以取消，有效地提升了生產節拍，優化設計工作相當成功。新氣密工裝的設計原理如圖10所示。

圖10 新氣密工裝的設計原理圖

5 小結

產品的制造生產是企業得以維系的一個關鍵因素，一個良好的產品離不開各個部門的支持與幫助。而作為技術部門，最重要的工作即為保證車間高質高效的生產。此次對EDU自動油道氣密工裝進行了優化設計改進，在保證安全可靠的前提下，對工裝進行了改良，有效地幫助了車間生產效率及質量的提升。