论文部分内容阅读
【摘要】 本文主要介绍了整车厂总装车间的加液设备的类型以及液体种类，总结了加液设备的在线布置类型，以期为总装车间的生产线加液设备组合方案及工艺规划提供参考
【关键词】 总装车间；液体加注；加注设备组合
液体加注设备，顾名思义就是指辅助整车系统对于制动液、冷却液、空调液、动力转向液、变速箱液、发动机液、风窗洗涤液及汽油进行加注的各种辅助设备。由于上述液体中，有些是需要抽取一定的真空值，再进行加注；有些是需要规定一定的量进行加注；有些是根据整个系统的要求根据最终的液位高度进行加注；由于各种加注要求的不同，所以相应也衍生出了各种不同功能及需要的液体加注设备。除加注和撤卸加注枪采用人工方式外，其他所有加注过程都是自动完成的。
一、加注设备组成
（一）主单元
主单元即主控柜。内部主要集成了电气控制硬件系统、储液罐、真空泵、变频器、流量计以及液体、气体管路等各种元器件。一般情况，考虑到管路的长度、标定及维修的方便性，主单元都位于流水线旁，或是加注工位附近的区域。但是往往实际情况由于线边空间比较紧张，所以主单元也可放置在靠墙边的位置，或是在该工位上层搭建平台，然后置于平台之上。
（二）控制系统
加液设备一般使用PLC作为控制程序。根据供应商采购的部件，设计的理念以及整车厂的一些配置要求，一般使用的为GE或西门子等程序。控制系统还包括主控制台、操作平台（人机交流界面）和各种输入输出系统以方便维修人员的标定、调试以及更改。
（三）液体加注回路
作为一种特殊的物料，整车厂所需要加注的各种液体一般由厂外管道或是桶装的方式运送到流水线旁，通过与加注设备的连接，或是抽取进入设备。之后通过储液罐、各种组合的部件、泵、流量计、各类的阀体和管路，最终通过加注头将液体加注至整车中。
（四）液体加注头
对于整个加注过程而言，最终通过加注头完成液体加注的操作。首先，操作者将加注头放置在整车的液体加注口上，一般通过按动加注头上的按钮，执行操作。当按钮被按下后，位于加注头中的内置阀工作，或是通过卡脚的方式，将加注头固定在加注端。由于一般内部都有密封圈，所以这时这个系统是密封的。之后根据各种液体加注的需要，或是抽取真空，或是定量加注，或是通过加注头内的回吸管确定最终液位高度进行液体加注的操作。
（五）真空回路
针对制动液、冷却液、动力转向液和空调液的加注，由于这几种液体都需要整个系统中无空气残留，所以一般在加注之前设备会针对整个系统进行真空的抽取。另外，同时也可以检测整个系统是否有泄漏，在加注时也有利于液体更快进入。加注设备的真空回路包括各类真空泵、管路、变频器等部件。
（六）移动单元/工具导轨/管路系统
基于流水线速度、工位的距离等要求，当管路本身的长度不足以满足生产的要求时，就需要使用移动单元、工具导轨和各种管路的组合系统。
移动单元本身可以看作是一个独立的控制单元，在其内部也有相应独立的管路、真空泵、各种阀体等部件。另外，操作人员也可以通过移动单元上的操作界面直接对设备进行调试、维修和更改。
工具导轨位于该操作工位的左或右侧（根据实际需求而定），用于吊挂移动单元。当车辆进入工位后，相应的移动单元一般通过主动或被动的方式与车辆随行。当整个加注过程结束后，通过导轨上的返回电机或是人工将移动单元移回至初试位置。
在移动单元的前端，是该工位各种液体的加注头架，用于放置不同功能的加注头，操作人员只需根据要求按键选择即可。目前，新一代的系统自动识别车辆系统也已经逐步运用到液体加注工艺，这样操作人员就无需做选择操作了。
二、各类液体加注介绍
（一）空调液加注
车辆空调液加注一般位于主线操作。空调液常温常压下处于气体状态，所以一般以液体形式储藏在线旁的高压罐中（目前常用的型号为R134a）。当操作人员按动开始按钮后，加注头就会自动夹持在车辆的高压端口处。首先，根据程序设定值开始对整个系统抽取真空，由于空调管路内部结构较为复杂，且对于真空值的要求甚高，所以需要花费较多的时间。当真空值达到一定要求后，系统开始保压。在保压过程中，如果压力迅速回升，则说明系统某处存在问题，设备将会报警，整个加液循环也就此结束。所以往往加注设备可以通过这些手段在加注前测定整个空调系统是否完好。
车辆空调系统一般有高低压端两个接口。上海通用在整车厂加注时，只采用高压端加注。由于空调液加注对于真空抽取的要求相当之高，所以设备的日常标定和检修就显得尤为重要。
（二）制动液加注
汽车制动液又称刹车油，用于汽车液压制动系统中传递压力，使车轮制动器实现制动作用的一种功能性液体，它是关系到交通安全的重要产品。车辆制动液位于主线加注。目前一般使用的是DOT3或DOT4两种型号。其中北美偏向于使用DOT3；欧洲各国家的法规规定使用DOT4。
制动液本身对水分的含量有着严格的要求，所以供应商在出厂时就规定了液体的沸点和水分的含量。但是在车间进行加注时，由于桶装液体是敞开式的，且暴露在大气中，无形中难免会有少量的水蒸气会稀释液体，从而可能会影响到制动液的性能。为了避免此类情况，制动液加注设备往往自带有一套水分处理装置和检测装置。
液体从桶中被抽取之后先进入一个水分处理罐中。一般此罐内有干燥空气流通，或是采用压差的方法使得液体中水分的脱离。之后经过加热的方法，测量液体的最终沸点，以确认是否符合要求来用于加注。但是测试沸点的方法缺点在于测试时间长，处理设备相对体积较大，且成本及维修费用较高。目前体积更小、检测速度更快且费用也较低的采用光谱分析水分子的含量以确定液体性质的方法已经逐步取代了原有的方法。 加注过程同之前提及的相类似，先对系统抽取真空，当检测系统无泄漏之后，再进行液体的加注，最后通过保压以及回抽的方式完成整个过程。
（三）动力转向液加注
动力转向液的加注应该在主线上进行。根据发动机类型的不同，一般加注壶口分别位于发动机上或者是前梁处。如果从控制方法来分，动力转向液又可以通过定加注量控制和定液位高度控制两种方法。
1.定加注量
首先也是同样对系统抽取真空，然后检测是否有泄漏。通过设定要求的加注量（由产品工程发布），最终通过设备内的流量计控制加入系统中的液体量以满足产品的要求。
2.定液位加注
前部分的步骤同上。当真空检测完毕之后，设备对整个系统开始加注，直至饱和，并保压。之后开始回抽，最终根据预先设定在加液头内的回抽管的长度来达到所需要的液位高度。
3.两种方式的比较
其实两种方法各有各的优势。定量加注的方式在加液壶口相同的情况下，针对不同的车型，只要在程序中设置不同的加注量即可满足要求，没有相应的硬件改动。
定液位加注的方式在加液壶口相同的情况下，壶内液位到壶口的距离必须一致，方可使用。但是对于整个系统来说，由于加液到饱和并有保压时间，所以相对来说可靠性更高，对于管路细枝末节的地方加注得更充分。
综上，决定使用上述何种方式来控制动力转向液加注还需视实际情况而定。当然对于不同产品，从制造角度的要求是需要相同的加液壶。
（四）发动机冷却液加注
冷却液是指发动机冷却系统所采用的传热介质，由防冻剂、水、缓蚀剂及消泡剂等组成。冷却液的加注方法和上述液体加注基本相似。设备对于整车系统也是抽取真空、保压检测、加注并回抽控制液位高度等几个主要的步骤。
其中，冷却液是需要在现场同去离子水混合后进行使用。另外，由于产品设计的要求，通常设备对系统的真空抽取值下限和加注压力值上限都有明确的规定，在实际运用中需要特别注意。
对于发动机冷却系统而言，北美系列的产品一般是直接从散热器（水箱）口进行加注，使用定液位方式控制。同时，这种系列的产品往往还有一个常压下工作的溢留壶。对于溢留壶内的液体一般是通过定量的方式进行加注。这个过程通过一个加液头同时进行。韩系、欧洲系列的产品没有类似的溢留壶，取而代之的是一个承压壶。冷却液的加注就直接从承压壶端进行。
目前，欧美车型关于冷却液位的标注是只有一个刻度线。冷态时只要高于此液位即可。
（五）发动机、手/自动变速箱液加注
相对于上述所涉及的几种液体加注情况而言，发动机、手/自动变速箱油加注就简单一些。设备通过对于加注量的设定，将所需的液体加入发动机或变速箱即可，整个过程中不涉及到抽取真空的过程。
（六）风窗洗涤液、燃油加注
洗窗液需要和去离子水混合后定量加注，混合比和加注量均为产品要求。燃油则相对比较简单，主要根据产品要求定量加注。由于洗窗液和汽油都是易燃易爆液体，所以该两种液体一般位于同一区域进行加注。另外，该区域的工位、设备均有特殊防爆要求。
三、液体加注设备布置策略
（一）加液设备合并策略
常规情况下，各种液体的基本加注情况采用以下合并方式：
1.空调液+制动液合并
空调液和制动液对真空度的要求相对来说都非常高，整个加注的时间也比较长，所以两者结合。
2.动力转向液+发动机冷却液合并
动力转向液和冷却液由于一般都是靠液位高度控制，且真空度的要求相对来讲要求并不是很高，且加注时间基本相近，所以两者合并。
3.发动机液+变速箱液合并
发动机液和变速箱液由于都无需抽取真空，只是定量加注即可，所以两者结合在分装线进行加注。
4.洗窗液+燃油合并
燃油和洗窗液由于都有防爆要求，所以两者结合。设备的合并可以共用一套程序系统，相同的移动单元，这样对设备成本就有了大幅度的节省，另外也节约了线旁空间和在线操作时间
（二）制造工艺布置/产品开发要求
为了整车制造过程的可制造性和统一性，避免车型间从产品开发和整车制造工艺两方面出发。
产品设计阶段需要考虑设计尺寸方面，间隙、大小等都有了范围上的要求。从可制造角度来讲，所有的加注口周边必须有预留空间供设备加注头连接，避免加注头与周边零件干涉。从制造的统一性来讲，同种加液壶口形状和尺寸需要尽可能统一，这样可以降低新车型开发的制造成本以及生产线车型间切换的防错风险。
从制造角度，推荐了一般安装操作物理工位先后顺序：1）发动机变速箱液在底盘线分装线加注；2）制动液和空调液；3）冷却液和动力转向液；4）汽油和风窗洗涤液。同时对于夹具和工装尺寸标准需要进行统一作为输入提供给产品设计，确保制造工艺规划的一致性。
四、总结
上文简单介绍了关于各个种类液体加注方面的原理、布局、结构等一些基本信息，以期为总装车间的生产线加液设备组合方案及工艺规划提供参考。
参考文献
[1] 陈思，程柯文.汽车生产中的集中供液系统[J].汽车工艺与材料，2008，（3）：43-46.
[2] 梁月华，杨胜风.浅谈制动液真空加注设备中的脱泡除湿装置[J].装配制造技术，2014，（7）：114-116.
[3] 丁进华.商用车特种液的性能及选用技巧[J].商用汽车，2010，（12）：113-114.
【关键词】 总装车间；液体加注；加注设备组合
液体加注设备，顾名思义就是指辅助整车系统对于制动液、冷却液、空调液、动力转向液、变速箱液、发动机液、风窗洗涤液及汽油进行加注的各种辅助设备。由于上述液体中，有些是需要抽取一定的真空值，再进行加注；有些是需要规定一定的量进行加注；有些是根据整个系统的要求根据最终的液位高度进行加注；由于各种加注要求的不同，所以相应也衍生出了各种不同功能及需要的液体加注设备。除加注和撤卸加注枪采用人工方式外，其他所有加注过程都是自动完成的。
一、加注设备组成
（一）主单元
主单元即主控柜。内部主要集成了电气控制硬件系统、储液罐、真空泵、变频器、流量计以及液体、气体管路等各种元器件。一般情况，考虑到管路的长度、标定及维修的方便性，主单元都位于流水线旁，或是加注工位附近的区域。但是往往实际情况由于线边空间比较紧张，所以主单元也可放置在靠墙边的位置，或是在该工位上层搭建平台，然后置于平台之上。
（二）控制系统
加液设备一般使用PLC作为控制程序。根据供应商采购的部件，设计的理念以及整车厂的一些配置要求，一般使用的为GE或西门子等程序。控制系统还包括主控制台、操作平台（人机交流界面）和各种输入输出系统以方便维修人员的标定、调试以及更改。
（三）液体加注回路
作为一种特殊的物料，整车厂所需要加注的各种液体一般由厂外管道或是桶装的方式运送到流水线旁，通过与加注设备的连接，或是抽取进入设备。之后通过储液罐、各种组合的部件、泵、流量计、各类的阀体和管路，最终通过加注头将液体加注至整车中。
（四）液体加注头
对于整个加注过程而言，最终通过加注头完成液体加注的操作。首先，操作者将加注头放置在整车的液体加注口上，一般通过按动加注头上的按钮，执行操作。当按钮被按下后，位于加注头中的内置阀工作，或是通过卡脚的方式，将加注头固定在加注端。由于一般内部都有密封圈，所以这时这个系统是密封的。之后根据各种液体加注的需要，或是抽取真空，或是定量加注，或是通过加注头内的回吸管确定最终液位高度进行液体加注的操作。
（五）真空回路
针对制动液、冷却液、动力转向液和空调液的加注，由于这几种液体都需要整个系统中无空气残留，所以一般在加注之前设备会针对整个系统进行真空的抽取。另外，同时也可以检测整个系统是否有泄漏，在加注时也有利于液体更快进入。加注设备的真空回路包括各类真空泵、管路、变频器等部件。
（六）移动单元/工具导轨/管路系统
基于流水线速度、工位的距离等要求，当管路本身的长度不足以满足生产的要求时，就需要使用移动单元、工具导轨和各种管路的组合系统。
移动单元本身可以看作是一个独立的控制单元，在其内部也有相应独立的管路、真空泵、各种阀体等部件。另外，操作人员也可以通过移动单元上的操作界面直接对设备进行调试、维修和更改。
工具导轨位于该操作工位的左或右侧（根据实际需求而定），用于吊挂移动单元。当车辆进入工位后，相应的移动单元一般通过主动或被动的方式与车辆随行。当整个加注过程结束后，通过导轨上的返回电机或是人工将移动单元移回至初试位置。
在移动单元的前端，是该工位各种液体的加注头架，用于放置不同功能的加注头，操作人员只需根据要求按键选择即可。目前，新一代的系统自动识别车辆系统也已经逐步运用到液体加注工艺，这样操作人员就无需做选择操作了。
二、各类液体加注介绍
（一）空调液加注
车辆空调液加注一般位于主线操作。空调液常温常压下处于气体状态，所以一般以液体形式储藏在线旁的高压罐中（目前常用的型号为R134a）。当操作人员按动开始按钮后，加注头就会自动夹持在车辆的高压端口处。首先，根据程序设定值开始对整个系统抽取真空，由于空调管路内部结构较为复杂，且对于真空值的要求甚高，所以需要花费较多的时间。当真空值达到一定要求后，系统开始保压。在保压过程中，如果压力迅速回升，则说明系统某处存在问题，设备将会报警，整个加液循环也就此结束。所以往往加注设备可以通过这些手段在加注前测定整个空调系统是否完好。
车辆空调系统一般有高低压端两个接口。上海通用在整车厂加注时，只采用高压端加注。由于空调液加注对于真空抽取的要求相当之高，所以设备的日常标定和检修就显得尤为重要。
（二）制动液加注
汽车制动液又称刹车油，用于汽车液压制动系统中传递压力，使车轮制动器实现制动作用的一种功能性液体，它是关系到交通安全的重要产品。车辆制动液位于主线加注。目前一般使用的是DOT3或DOT4两种型号。其中北美偏向于使用DOT3；欧洲各国家的法规规定使用DOT4。
制动液本身对水分的含量有着严格的要求，所以供应商在出厂时就规定了液体的沸点和水分的含量。但是在车间进行加注时，由于桶装液体是敞开式的，且暴露在大气中，无形中难免会有少量的水蒸气会稀释液体，从而可能会影响到制动液的性能。为了避免此类情况，制动液加注设备往往自带有一套水分处理装置和检测装置。
液体从桶中被抽取之后先进入一个水分处理罐中。一般此罐内有干燥空气流通，或是采用压差的方法使得液体中水分的脱离。之后经过加热的方法，测量液体的最终沸点，以确认是否符合要求来用于加注。但是测试沸点的方法缺点在于测试时间长，处理设备相对体积较大，且成本及维修费用较高。目前体积更小、检测速度更快且费用也较低的采用光谱分析水分子的含量以确定液体性质的方法已经逐步取代了原有的方法。 加注过程同之前提及的相类似，先对系统抽取真空，当检测系统无泄漏之后，再进行液体的加注，最后通过保压以及回抽的方式完成整个过程。
（三）动力转向液加注
动力转向液的加注应该在主线上进行。根据发动机类型的不同，一般加注壶口分别位于发动机上或者是前梁处。如果从控制方法来分，动力转向液又可以通过定加注量控制和定液位高度控制两种方法。
1.定加注量
首先也是同样对系统抽取真空，然后检测是否有泄漏。通过设定要求的加注量（由产品工程发布），最终通过设备内的流量计控制加入系统中的液体量以满足产品的要求。
2.定液位加注
前部分的步骤同上。当真空检测完毕之后，设备对整个系统开始加注，直至饱和，并保压。之后开始回抽，最终根据预先设定在加液头内的回抽管的长度来达到所需要的液位高度。
3.两种方式的比较
其实两种方法各有各的优势。定量加注的方式在加液壶口相同的情况下，针对不同的车型，只要在程序中设置不同的加注量即可满足要求，没有相应的硬件改动。
定液位加注的方式在加液壶口相同的情况下，壶内液位到壶口的距离必须一致，方可使用。但是对于整个系统来说，由于加液到饱和并有保压时间，所以相对来说可靠性更高，对于管路细枝末节的地方加注得更充分。
综上，决定使用上述何种方式来控制动力转向液加注还需视实际情况而定。当然对于不同产品，从制造角度的要求是需要相同的加液壶。
（四）发动机冷却液加注
冷却液是指发动机冷却系统所采用的传热介质，由防冻剂、水、缓蚀剂及消泡剂等组成。冷却液的加注方法和上述液体加注基本相似。设备对于整车系统也是抽取真空、保压检测、加注并回抽控制液位高度等几个主要的步骤。
其中，冷却液是需要在现场同去离子水混合后进行使用。另外，由于产品设计的要求，通常设备对系统的真空抽取值下限和加注压力值上限都有明确的规定，在实际运用中需要特别注意。
对于发动机冷却系统而言，北美系列的产品一般是直接从散热器（水箱）口进行加注，使用定液位方式控制。同时，这种系列的产品往往还有一个常压下工作的溢留壶。对于溢留壶内的液体一般是通过定量的方式进行加注。这个过程通过一个加液头同时进行。韩系、欧洲系列的产品没有类似的溢留壶，取而代之的是一个承压壶。冷却液的加注就直接从承压壶端进行。
目前，欧美车型关于冷却液位的标注是只有一个刻度线。冷态时只要高于此液位即可。
（五）发动机、手/自动变速箱液加注
相对于上述所涉及的几种液体加注情况而言，发动机、手/自动变速箱油加注就简单一些。设备通过对于加注量的设定，将所需的液体加入发动机或变速箱即可，整个过程中不涉及到抽取真空的过程。
（六）风窗洗涤液、燃油加注
洗窗液需要和去离子水混合后定量加注，混合比和加注量均为产品要求。燃油则相对比较简单，主要根据产品要求定量加注。由于洗窗液和汽油都是易燃易爆液体，所以该两种液体一般位于同一区域进行加注。另外，该区域的工位、设备均有特殊防爆要求。
三、液体加注设备布置策略
（一）加液设备合并策略
常规情况下，各种液体的基本加注情况采用以下合并方式：
1.空调液+制动液合并
空调液和制动液对真空度的要求相对来说都非常高，整个加注的时间也比较长，所以两者结合。
2.动力转向液+发动机冷却液合并
动力转向液和冷却液由于一般都是靠液位高度控制，且真空度的要求相对来讲要求并不是很高，且加注时间基本相近，所以两者合并。
3.发动机液+变速箱液合并
发动机液和变速箱液由于都无需抽取真空，只是定量加注即可，所以两者结合在分装线进行加注。
4.洗窗液+燃油合并
燃油和洗窗液由于都有防爆要求，所以两者结合。设备的合并可以共用一套程序系统，相同的移动单元，这样对设备成本就有了大幅度的节省，另外也节约了线旁空间和在线操作时间
（二）制造工艺布置/产品开发要求
为了整车制造过程的可制造性和统一性，避免车型间从产品开发和整车制造工艺两方面出发。
产品设计阶段需要考虑设计尺寸方面，间隙、大小等都有了范围上的要求。从可制造角度来讲，所有的加注口周边必须有预留空间供设备加注头连接，避免加注头与周边零件干涉。从制造的统一性来讲，同种加液壶口形状和尺寸需要尽可能统一，这样可以降低新车型开发的制造成本以及生产线车型间切换的防错风险。
从制造角度，推荐了一般安装操作物理工位先后顺序：1）发动机变速箱液在底盘线分装线加注；2）制动液和空调液；3）冷却液和动力转向液；4）汽油和风窗洗涤液。同时对于夹具和工装尺寸标准需要进行统一作为输入提供给产品设计，确保制造工艺规划的一致性。
四、总结
上文简单介绍了关于各个种类液体加注方面的原理、布局、结构等一些基本信息，以期为总装车间的生产线加液设备组合方案及工艺规划提供参考。
参考文献
[1] 陈思，程柯文.汽车生产中的集中供液系统[J].汽车工艺与材料，2008，（3）：43-46.
[2] 梁月华，杨胜风.浅谈制动液真空加注设备中的脱泡除湿装置[J].装配制造技术，2014，（7）：114-116.
[3] 丁进华.商用车特种液的性能及选用技巧[J].商用汽车，2010，（12）：113-114.