發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸油封位壓傷問題分析及改進(jìn)技術(shù)

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州 545006

油封的密封機(jī)理為油封的密封唇口與旋轉(zhuǎn)表面之間直接接觸，形成了一個(gè)寬度為0.1～0.2mm的窄環(huán)帶，這就是密封界面。在預(yù)加載荷的作用下（通常為彈簧），油封與軸之間一般有1N/mm2左右的平均徑向接觸壓力，當(dāng)潤(rùn)滑油壓力低于該壓力值的情況下，油封阻止其向外界泄漏。因此，如果旋轉(zhuǎn)表面存在壓傷等缺陷時(shí)，將會(huì)造成油封密封性能變差，從而導(dǎo)致油封漏油。

在發(fā)動(dòng)機(jī)制造現(xiàn)場(chǎng)，曲軸下線目檢工序頻繁出現(xiàn)油封位有壓傷的情況，經(jīng)分析曲軸油封位壓傷頻數(shù)為7，占問題總數(shù)的50%，成為質(zhì)量站首要問題，嚴(yán)重影響了一次下線合格率。

現(xiàn)狀調(diào)查

1.油封位壓傷嚴(yán)重度

挑選油封位壓傷最嚴(yán)重的曲軸，測(cè)量其壓傷深度約0.05～0.07mm，通過拋光機(jī)返修仍無法消除壓傷。PFMEA評(píng)估曲軸位油封壓傷裝配后將會(huì)導(dǎo)致曲軸油封漏油，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性，PFMEA嚴(yán)重度為7，一旦流出將引起用戶對(duì)產(chǎn)品的抱怨。

2.壓傷發(fā)生頻度

通過統(tǒng)計(jì)分析2019年1～12月下線曲軸油封位壓傷數(shù)據(jù)，其中2019年10月油封位壓傷導(dǎo)致報(bào)廢高達(dá)12件之多，而每月平均產(chǎn)生5件油封位壓傷。

3.當(dāng)前檢測(cè)方法

當(dāng)前制造現(xiàn)場(chǎng)對(duì)曲軸油封位壓傷的檢測(cè)方法僅是下線時(shí)員工對(duì)油封位外圓進(jìn)行100%目視檢查，該檢測(cè)方法存在缺陷流出風(fēng)險(xiǎn)。

原因分析

通過關(guān)聯(lián)圖分析（見圖1），所有末端因素皆為曲軸油封位壓傷問題發(fā)生的可能原因，歸結(jié)如下。

1）過程抽檢造成油封位磕碰傷。

2）機(jī)械手位置不正確造成油封位磕碰傷。

3）OP20、OP50卡爪夾緊力過大。

圖1 關(guān)聯(lián)圖分析

4）OP20、OP50卡爪磨損或損壞。

5）OP20、OP50卡爪安裝不正確。

6）OP20卡爪粘鐵屑。

要因確認(rèn)

1.過程抽檢造成油封位磕碰傷

如果在過程抽檢中操作不當(dāng)，容易造成曲軸油封位磕碰傷，因此要求員工抽檢操作過程中嚴(yán)格按照SOS/JES操作，避免對(duì)油封位造成磕碰傷。通過跟蹤驗(yàn)證下線情況，仍存在曲軸油封位壓傷問題。

2.機(jī)械手位置不正確造成油封位磕碰傷

如果機(jī)械手位置不正確，容易造成曲軸油封位撞到支架上，引起油封位磕碰傷。機(jī)械手原點(diǎn)位置有PM檢查要求，周期為180天，查看PM檢查記錄表，未發(fā)現(xiàn)機(jī)械手原點(diǎn)偏移的記錄。同時(shí)檢查全線機(jī)械手上下料位置，均無發(fā)現(xiàn)異常情況。

3.卡爪夾緊力過大

測(cè)量OP20、OP50卡爪夾緊力在5MPa左右，懷疑夾緊壓力過大。嘗試降低夾緊力至4MPa，驗(yàn)證時(shí)出現(xiàn)“卡爪未正確夾緊報(bào)警”，無法降低夾緊力驗(yàn)證。測(cè)量正常夾緊時(shí)的曲軸油封位外圓夾痕深度為0.08～0.12mm，跟蹤至完成OP80磨床加工（磨床總單邊磨削量為0.3mm），夾痕能完全消除。

4.卡爪磨損或損壞

卡爪更換周期為24個(gè)月，檢查當(dāng)前機(jī)床卡爪已使用10個(gè)月，查看卡爪工作面均未出現(xiàn)異常磨損或損壞。

5.卡爪安裝不正確

OP20、OP50卡爪的安裝有PM的檢查要求，周期為30天，查看PM檢查記錄表，未發(fā)現(xiàn)卡爪安裝不正確的記錄。同時(shí)檢查卡爪安裝無異常，相關(guān)緊固螺栓無松動(dòng)的現(xiàn)象。

6.卡爪粘鐵屑

懷疑卡爪粘鐵屑，導(dǎo)致曲軸油封位外圓卡爪夾緊時(shí)，夾痕過深，后工序無法完全消除。檢測(cè)卡爪有磁性，磁性達(dá)8～10Gs（1Gs=10-4T），放置鐵屑驗(yàn)證，鐵屑能吸附在卡爪的工作面上，而且使用機(jī)床吹氣也無法有效清除鐵屑。同時(shí)查看有嚴(yán)重壓痕的曲軸，其壓痕處有鐵屑?xì)埩舻暮圹E。

綜上所述，造成曲軸油封位壓傷的根本原因是OP20卡爪有磁性導(dǎo)致卡爪粘鐵屑，從而當(dāng)卡爪夾緊油封位外圓時(shí)就會(huì)在外圓上留下深深的夾痕，后工序沒法完全消除，導(dǎo)致下線出現(xiàn)曲軸油封位有壓傷的問題。

改進(jìn)方案

1.擬定對(duì)策

針對(duì)卡爪帶磁性導(dǎo)致卡爪粘鐵屑問題擬定兩個(gè)對(duì)策方案，見表1。

表1 對(duì)策方案評(píng)估

方案1可實(shí)施性較低，因?yàn)榭ㄗТ判裕艌?chǎng)方向無法確定，目前無法進(jìn)行有效消磁；方案2優(yōu)勢(shì)明顯，因此確認(rèn)采用方案2。優(yōu)化曲軸油封位外圓加工工藝，將外圓加工由一刀切改為兩刀切（優(yōu)化前后工藝分析見表2、表3）。

2.改進(jìn)建議

綜上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)制造過程中由于卡爪粘鐵屑造成曲軸油封位外圓留下深深的夾痕的問題，建議從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)（見表4），以避免油封位壓傷問題的再次發(fā)生。

表2 優(yōu)化前工藝分析

3.效果驗(yàn)證

改善前，完成加工后曲軸油封位外圓存在夾痕如圖2所示。

改善后，通過優(yōu)化曲軸油封位外圓的加工工藝，消除曲軸油封位外圓夾痕問題。經(jīng)過MCR驗(yàn)證，檢查曲軸油封位外圓無夾痕產(chǎn)生（見圖3），連續(xù)統(tǒng)計(jì)3個(gè)月下線數(shù)據(jù)，已無油封壓傷問題產(chǎn)生，達(dá)到了預(yù)期的改進(jìn)效果。

表3 優(yōu)化后加工工藝

表4 優(yōu)化對(duì)策實(shí)施

圖2 改善前油封位外圓

圖3 改善后油封位外圓

結(jié)語

通過對(duì)制造現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸油封位壓傷問題分析，得出造成曲軸油封位壓傷缺陷的原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方案，有效地消除了油封位壓傷導(dǎo)致的油封漏油的潛在影響。這樣既提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命以及用戶對(duì)產(chǎn)品的滿意度，又為后續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造過程設(shè)計(jì)起到了一定的建設(shè)性意義。