鄭李雄,何小笛,包國棟

(中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司,江蘇 常州 213011)

潤滑油被譽(yù)為機(jī)械產(chǎn)品的“血液”,是影響產(chǎn)品工作效率、可靠性及顆粒物排放的關(guān)鍵因素之一。潤滑油從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)內(nèi)部輕微滲出,雖不影響產(chǎn)品運(yùn)用安全,但滲出的潤滑油脂在注油孔部位與線路灰塵、臟物黏結(jié),對內(nèi)部潤滑油品質(zhì)有一定損害[1-5]。滲油與漏油問題不同,其具有現(xiàn)象不明顯、表現(xiàn)周期長及難排查等特點(diǎn)。本文通過對某產(chǎn)品注油孔滲油問題進(jìn)行分析,找出其可能存在的末端因素,并確定要因,最后提出相應(yīng)的解決方案,避免類似現(xiàn)象再次發(fā)生。

1 問題闡述

近期,在對某產(chǎn)品進(jìn)行日常跟蹤時發(fā)現(xiàn),其注油孔部位滲油并存在油灰,但未出現(xiàn)油滴滲漏等嚴(yán)重情況,如圖1所示。

圖1 注油孔部位滲油現(xiàn)象

2 問題分析

該產(chǎn)品注油孔部位采用端面靜密封結(jié)構(gòu),選用注油螺堵及組合密封墊與注油孔進(jìn)行裝配實(shí)現(xiàn)密封,其中組合密封墊由橡膠部分及鋼圈部分組成,如圖2所示。改善小組在人員、設(shè)備、物料、方法、測試、環(huán)境等方面集思廣益[6-11],從不同角度找出可能導(dǎo)致產(chǎn)品注油孔部位滲油的末端因素,并繪制成樹狀圖(見圖3)。針對找出的末端因素,改善小組制作了要因確認(rèn)計(jì)劃表,并逐一進(jìn)行排查,具體如表1所示。

表1 要因確認(rèn)計(jì)劃表

圖2 注油孔部位結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 注油孔部位滲油原因樹狀圖

2.1 注油孔孔口倒角尺寸超差

通過售后人員對業(yè)主現(xiàn)場故障產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)檢,隨機(jī)選取30件產(chǎn)品,采用游標(biāo)卡尺逐一測量注油孔孔口倒角直徑(見圖4),并將測量的結(jié)果匯制成折線圖(見圖5)。測量結(jié)果表明注油孔孔口倒角尺寸滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

圖4 游標(biāo)卡尺測量孔口直徑

圖5 孔口倒角尺寸測量示意及測量尺寸折線圖

2.2 注油螺堵配合尺寸超差

隨機(jī)抽查庫存30件注油螺堵,螺紋止通均合格,與裝配相關(guān)的部位未見明顯缺陷。抽查退刀槽部位直徑尺寸,未發(fā)現(xiàn)不合格,螺堵頭部為M30×2外螺紋,根部?27 mm的位置設(shè)計(jì)有過渡圓角R1,注油螺堵結(jié)構(gòu)示意如圖6所示。

圖6 注油螺堵結(jié)構(gòu)示意

2.3 組合密封墊尺寸超差

組合密封墊為標(biāo)準(zhǔn)件,由采購部門根據(jù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)直接采購。仔細(xì)分析識別了組合密封圈的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)JB 982—77,密封性能相關(guān)的主要有橡膠內(nèi)圈直徑d1和橡膠外圈直徑d2,對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)JB 982—77中要求為內(nèi)圈橡膠直徑尺寸?(30.5±0.3)mm,外圈橡膠直徑尺寸?(33±0.3)mm,如圖7所示。

圖7 組合密封墊尺寸

隨機(jī)測量庫存50件組合密封墊圈的橡膠內(nèi)徑尺寸和外徑尺寸,將測量的結(jié)果進(jìn)行匯總分析,并繪制成折線圖(見圖8)。改善小組發(fā)現(xiàn)密封墊圈尺寸均符合JB 982—77要求,所以組合密封墊關(guān)鍵尺寸超差不是要因。

圖8 組合密封墊橡膠內(nèi)、外徑尺寸測量值折線圖

2.4 操作人員裝配不規(guī)范

在對該產(chǎn)品注油孔部位裝配過程進(jìn)行復(fù)查時發(fā)現(xiàn),一共有3位技能員工從事此崗位。依次對3名員工上崗前的理論培訓(xùn)及實(shí)操考試記錄進(jìn)行排查,發(fā)現(xiàn)均滿足上崗前資格確認(rèn)。

為進(jìn)一步確認(rèn)員工對作業(yè)要領(lǐng)的執(zhí)行情況,現(xiàn)場針對這3名員工各選取10件該產(chǎn)品進(jìn)行注油孔部位裝配作業(yè)實(shí)操測試。從開工前物料狀態(tài)點(diǎn)檢確認(rèn)、組裝作業(yè)文件中的工藝要求執(zhí)行等方面進(jìn)行打分,改善小組一致認(rèn)為員工操作滿足作業(yè)要求,無不規(guī)范動作。

2.5 注油孔部位密封設(shè)計(jì)存在缺陷

對產(chǎn)品注油孔部位理論設(shè)計(jì)重新進(jìn)行分析。注油孔部位密封墊橡膠內(nèi)徑尺寸為?30.5 mm,橡膠部分外徑尺寸為?33 mm,產(chǎn)品注油孔螺紋孔口倒角最大外徑為?31.5 mm。裝配后,若組合密封墊圈與注油螺堵/注油孔中心軸線能對中定位,則墊圈橡膠部位可完全覆蓋注油孔(單邊徑向覆蓋0.75 mm),發(fā)揮密封作用。

查閱此處配合的注油螺堵圖紙發(fā)現(xiàn),注油螺堵退刀槽外徑為?27 mm,密封墊橡膠圈內(nèi)徑為?30.5 mm,注油孔倒角最大直徑?31.5 mm,極限狀態(tài)下(不考慮注油螺堵根部R1圓角)密封墊圈和注油螺堵軸線最大偏移量為1.75 mm,存在裝配后墊圈偏心較大、未完全發(fā)揮密封作用的可能。

3 問題驗(yàn)證

為驗(yàn)證理論分析的結(jié)果,采取設(shè)計(jì)專用氣密性工裝來檢驗(yàn)該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)各種組裝狀態(tài)下的密封性能。為保證驗(yàn)證的準(zhǔn)確性,專用型檢驗(yàn)工裝結(jié)構(gòu)包含以下2個特性：一是工裝包含與產(chǎn)品注油孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸完全一致的孔位特征,用于需要驗(yàn)證的產(chǎn)品組裝;二是工裝為密封結(jié)構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)該孔位組裝產(chǎn)品密封性能的檢測。設(shè)計(jì)氣密性檢驗(yàn)工裝如圖9所示。

圖9 注油孔氣密性檢驗(yàn)工裝

針對該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的密封性能驗(yàn)證過程如下,首先選用相同規(guī)格的注油螺堵、組合密封墊按照產(chǎn)品組裝工藝要求裝配至工裝上與注油孔相同設(shè)計(jì)的孔位上,并按照產(chǎn)品組裝工藝要求施加擰緊扭矩。組裝完成后,進(jìn)行產(chǎn)品的試驗(yàn)驗(yàn)證,先向工裝內(nèi)部充入一定壓力后,將其放置于水箱,并通過氣管向工裝中持續(xù)充入一定壓力的氣體。

試驗(yàn)累計(jì)進(jìn)行了50組,發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)時部分比例的工裝注油孔部位確實(shí)存在輕微漏氣現(xiàn)象,注油螺紋孔與密封墊接觸區(qū)域存在大量氣泡。對該部分裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其共同點(diǎn)為裝配時密封墊圈和注油螺堵軸線發(fā)生較大偏移,對該部分組裝產(chǎn)品進(jìn)行拆解發(fā)現(xiàn)由于組裝過程密封墊圈軸線的偏移,該部分密封墊橡膠圈外徑均有與安裝底孔倒角外圓錯位現(xiàn)象。經(jīng)此驗(yàn)證確認(rèn),注油孔部位出現(xiàn)滲油現(xiàn)象的原因?yàn)樽⒂涂撞糠置芊庠O(shè)計(jì)存在缺陷,未充分考慮各密封結(jié)構(gòu)加工誤差與裝配誤差累計(jì)后的極限情況對密封結(jié)構(gòu)的失效影響。

改善小組通過對確定的末端因素進(jìn)行逐一排查,最終篩選出了要因(見表2)。

表2 要因確認(rèn)表

4 解決方案

針對上述確定的要因,制定了相應(yīng)的對策,并對對策的有效性設(shè)定了相應(yīng)的目標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。

(1)優(yōu)化組合密封墊結(jié)構(gòu)

將現(xiàn)有墊圈更換為重新設(shè)計(jì)的非標(biāo)自定心組合密封墊圈。該墊圈在JB 982—77標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上,增加了內(nèi)徑為?25.70 mm的薄橡膠層,裝配時抱緊注油螺堵外徑?27 mm的退刀槽部位使得墊圈自定心對中,自定心組合密封墊圈的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖10所示。

圖10 自定心密封墊圈

將優(yōu)化后的自定心組合密封墊重新安裝至注油孔處,由于新結(jié)構(gòu)內(nèi)圈增加了橡膠層,安裝過程中能與注油螺堵退刀槽部位貼緊,安裝后整個密封墊和注油螺堵中心重合無偏移。改善小組將改善前、后的偏移量進(jìn)行對比(見表3)。

表3 改善前、后密封墊和注油螺堵中心偏移量對比

改善的組合密封墊圈在安裝后,偏移量為0,達(dá)到了目標(biāo)效果。

(2)優(yōu)化后的試驗(yàn)驗(yàn)證

將優(yōu)化后的自定心組合密封墊圈安裝在試驗(yàn)工裝上,螺堵擰緊扭矩與產(chǎn)品注油堵部位裝配設(shè)計(jì)要求保持一致,并持續(xù)注入一定壓力的氣體,再次確認(rèn)漏氣情況。

選取50件新的自定心組合密封墊圈,試驗(yàn)前測量墊圈關(guān)鍵尺寸確認(rèn)其合格,安裝上緊扭力后,將其放入水中,并注入壓力,保壓一定時間。經(jīng)過試驗(yàn)確認(rèn),累計(jì)進(jìn)行50組試驗(yàn)均未發(fā)生任何漏氣情況。

(3)制定鞏固措施

①修訂產(chǎn)品裝配BOM明細(xì)表,將注油孔部位的組合密封墊更改為優(yōu)化后的自定心組合密封墊圈。

②對該產(chǎn)品的加工提出新的管控要求,針對具有密封要求部位孔加工,質(zhì)量檢驗(yàn)時重點(diǎn)關(guān)注,對螺紋孔及孔口倒角等項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行專項(xiàng)識別。

③該產(chǎn)品出廠例行試驗(yàn)增加新要求,試驗(yàn)前對產(chǎn)品所有密封部位噴密封檢查劑,便于試驗(yàn)后觀察密封部位是否有滲油現(xiàn)象發(fā)生。

5 結(jié)束語

文章通過對某產(chǎn)品注油孔部位滲油可能原因逐一進(jìn)行分析,并對分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,確認(rèn)了該產(chǎn)品密封失效故障的要因。針對該故障要因,開展了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,對優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果表明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化大大提升了該部分的密封性能,并根據(jù)對滲油原因的分析和對結(jié)構(gòu)優(yōu)化的解決方案提出了后續(xù)的鞏固措施,對相關(guān)企業(yè)解決類似產(chǎn)品密封問題具有一定的參考意義。