某中型卡車(chē)駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量改進(jìn)

劉路

【摘 要】針對(duì)某中型卡車(chē)駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)沉重問(wèn)題，對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、零部件質(zhì)量進(jìn)行分析、檢測(cè)。結(jié)果表明，扭桿硬度低、強(qiáng)度不足是造成駕駛室翻轉(zhuǎn)沉重的主要原因。通過(guò)調(diào)整扭桿的熱處理工藝，提高扭桿的拉伸強(qiáng)度，屈服極限，保證屈服極限角度內(nèi)剛度成線性，解決該產(chǎn)品使用中駕駛室翻轉(zhuǎn)沉重問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】駕駛室 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 扭桿

駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是用來(lái)將駕駛室向前翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)等部位進(jìn)行維修的結(jié)構(gòu)?？ㄜ?chē)駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可分為機(jī)械式、液壓式。液壓式可靠性差、價(jià)格昂貴、故障較多，所以大多數(shù)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)都采用機(jī)械式的扭桿結(jié)構(gòu)。機(jī)械式的扭桿可以采用單扭桿式、雙扭桿式，雙扭桿式比單扭桿式能承載更大扭矩，使駕駛室左右受力均勻，不會(huì)形成扭曲現(xiàn)象，故中、重型卡車(chē)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)多采用雙扭桿式。2013-2014年間，市場(chǎng)反饋某中型卡車(chē)存在駕駛室翻轉(zhuǎn)沉重的現(xiàn)象，針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行立項(xiàng)分析及整改。通過(guò)對(duì)駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的相關(guān)零部件進(jìn)行檢測(cè)、分析、駕駛室重量和質(zhì)心的對(duì)比，找出問(wèn)題的主要原因并提出整改措施，并進(jìn)行裝車(chē)驗(yàn)證及可靠性跟蹤。

駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障模式：（1）翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)開(kāi)啟后駕駛室上翻力不足，導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)沉重。（2）翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)失效導(dǎo)致開(kāi)啟后駕駛室無(wú)法翻轉(zhuǎn)。（3）駕駛室翻起后扭力過(guò)大導(dǎo)致駕駛室無(wú)法正常下落。

影響駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)性能有以下幾方面：（1）駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)各分總成零件尺寸及精度存在偏差，或存在設(shè)計(jì)缺陷等。（2）裝配問(wèn)題。（3）駕駛室翻轉(zhuǎn)力矩不能滿足駕駛室翻轉(zhuǎn)需要。

1 零部件檢測(cè)與分析

駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)各分總成零件的檢測(cè)確認(rèn)：某中型駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主要部件有：（1）左（右）扭桿；（2）鉸接軸；（3）鉸接支架；（4）轉(zhuǎn)向器托架；（5）左（右）扭桿臂，對(duì)其進(jìn)行逐一檢測(cè)，故障點(diǎn)分別見(jiàn)下：

1.1 左（右）扭桿

尺寸檢驗(yàn)（檢測(cè)樣本5件）、硬度、化學(xué)成分分析、金相、剛度及耐久試驗(yàn)。

檢測(cè)結(jié)果：尺寸、材質(zhì)、金相、硬度值均合格。

設(shè)計(jì)復(fù)驗(yàn)：扭桿存在理論設(shè)計(jì)與制造工藝方面問(wèn)題，扭桿剛度在扭桿的屈服極限角度范圍內(nèi)不成線性。

扭桿預(yù)扭工藝參數(shù)設(shè)置偏低，目前供應(yīng)商A生產(chǎn)的扭桿預(yù)扭角度為70°、50°、50°，供應(yīng)商B生產(chǎn)的扭桿的預(yù)扭角度為94°、65°、65°，屈服極限角度達(dá)不到理論值要求（54.5°）。

分析扭桿：若扭桿總長(zhǎng)度L已知，扭桿材料為60SiMnA，取G =76000Mpa，許用應(yīng)力[τ]=1000～1250N/mm^2（淬火后經(jīng)噴丸和預(yù)扭的彈簧鋼），未噴丸或未預(yù)扭的允許應(yīng)力[τ]僅為800 N/mm^2。

扭桿設(shè)計(jì)剛度值為48.9N.m/deg， 查機(jī)械手冊(cè)60si2MnA材料的屈服極限是1375MPa，?。篕 = 49.8 N.m/deg， [τ] = 1375*0.6 = 825 Mpa（未經(jīng)處理的原材料），d = 24.2mm，代入得到：α < 44.94度；

若按噴丸和預(yù)扭處理后的彈簧鋼應(yīng)該取 [τ] = 1000～1250 Mpa，再計(jì)算α= 54.5～68.1度， 理論計(jì)算該扭桿發(fā)生屈服時(shí)的扭轉(zhuǎn)角最小為54.5度。

整改方案：通過(guò)調(diào)整扭桿的熱處理時(shí)間及溫度，提高扭桿硬度（480-500HB）提高扭桿的拉伸強(qiáng)度，屈服極限，屈服極限角度內(nèi)保證剛度成線性，為避免扭桿斷裂，嚴(yán)格保證熱處理的時(shí)間及溫度，包括淬火溫度、時(shí)間及中溫回火的溫度、時(shí)間，材料組織達(dá)到回火屈氏體。

剛度檢測(cè)樣本（4件，1#-4#）

1#-2#樣件技術(shù)要求：熱處理硬度要求415-495HB，剛度K=44.76N.M/deg

3#-4#樣件技術(shù)要求：熱處理硬度要求480-500HB，剛度K= K=44.8N.M/deg

1#硬度值：440HB、2#硬度值：435HB、3#硬度值：498HB、4#硬度值：486HB

剛度檢測(cè)表：（表1、表2）

通過(guò)剛度檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：提高硬度（HB495）后，屈服極限角度55°時(shí)，扭桿剛度在49.0-50.5 N.M/deg，分析理論數(shù)據(jù)與實(shí)際情況一致并符合理論數(shù)據(jù)要求，按照新技術(shù)要求，準(zhǔn)備50臺(tái)份裝車(chē)驗(yàn)證效果良好，滿足使用要求。

1.2 鉸接軸

尺寸檢驗(yàn)（檢測(cè)樣本5件）、硬度、化學(xué)成分分析、金相。

檢測(cè)結(jié)果： 尺寸檢驗(yàn)、硬度、化學(xué)成分分析、金相合格。

結(jié)論：圖紙對(duì)粗糙度無(wú)技術(shù)要求，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比粗糙度比較樣塊，鉸接軸與鉸接襯墊接觸位置粗糙度大于6.3。個(gè)別存在黑皮（圖紙無(wú)粗糙度要求，允許存在黑皮，見(jiàn)圖1）。

整改方案：未對(duì)該零件標(biāo)注粗糙度要求，鉸接軸（見(jiàn)圖3）通過(guò)鉸接軟墊連接駕駛室和鉸接支架，粗糙度過(guò)大導(dǎo)致裝配后駕駛室翻轉(zhuǎn)力矩增大，影響翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)性能。

要求圖紙進(jìn)行更改，增加該零件與駕駛室配合尺寸處的粗糙度要求，更改圖紙后粗糙度要求6.3（見(jiàn)圖2）。根據(jù)更改后的技術(shù)參數(shù)，要求供應(yīng)商控制加工精度，并對(duì)該重要參數(shù)重點(diǎn)控制。

1.3 駕駛室鉸接支架、轉(zhuǎn)向器托架

尺寸檢驗(yàn)（檢測(cè)樣本5件）、硬度、化學(xué)成分分析、金相。

檢測(cè)結(jié)果：硬度、化學(xué)成分分析、金相合格。尺寸檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)標(biāo)記刻度未標(biāo)識(shí)。

結(jié)論：對(duì)駕駛室鉸接支架檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)有部分零件在花鍵孔11°22′處未做標(biāo)記（見(jiàn)圖4），對(duì)轉(zhuǎn)向器托架檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)有部分零件在花鍵孔18°57′處未做標(biāo)記（見(jiàn)圖5），會(huì)導(dǎo)致車(chē)間裝配時(shí)扭桿（扭桿花鍵處有標(biāo)記）刻度與支架刻度無(wú)法對(duì)正，下工序扭桿臂裝配后，扭桿臂不能頂住駕駛室底板加強(qiáng)板，距離過(guò)小時(shí)無(wú)法調(diào)整裝配，導(dǎo)致駕駛室翻轉(zhuǎn)沉重，距離過(guò)大時(shí)調(diào)整扭桿臂裝配角度，使扭桿扭轉(zhuǎn)角度加大，接近屈服極限角度，使用一段時(shí)間后導(dǎo)致扭桿發(fā)生塑性變形，翻轉(zhuǎn)駕駛室沉重。

整改方案：供應(yīng)商未能重視，導(dǎo)致在花鍵孔處漏工序，導(dǎo)致該問(wèn)題的發(fā)生。

要求供應(yīng)商將該關(guān)鍵點(diǎn)列為重點(diǎn)控制工序，100%進(jìn)行檢驗(yàn)。后續(xù)列入抽檢計(jì)劃，進(jìn)行有效控制。

問(wèn)題分析及整改方案：（圖6）。

2 裝配問(wèn)題

總裝裝配時(shí)駕駛室翻轉(zhuǎn)角度為44°，扭桿預(yù)扭3°，車(chē)間裝配時(shí)如扭桿臂不能裝配到位，接觸不到駕駛室底部左、右托架（設(shè)計(jì)理論值應(yīng)為扭桿臂與左、右托架存在干涉量，先裝配扭桿臂后裝配駕駛室左、右托架）調(diào)整扭桿臂裝配角度過(guò)大，超過(guò)工作轉(zhuǎn)角47°，扭桿的工作角度處于在屈服極限角度，導(dǎo)致短時(shí)期內(nèi)，扭桿發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致功能失效。

整改方案：要求設(shè)計(jì)及工藝重新制定駕駛翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，要求車(chē)間嚴(yán)格按照裝配作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行裝配。

3 駕駛室翻轉(zhuǎn)力矩校核

對(duì)某中型卡車(chē)駕駛室重量及質(zhì)心進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，某中型卡車(chē)駕駛室整備重量為570KG，駕駛室翻轉(zhuǎn)重心距離駕駛室質(zhì)心X方向距離為654mm，Y方向距離為575mm。通過(guò)與上一代車(chē)型及原始車(chē)型對(duì)比發(fā)現(xiàn)，某中型卡車(chē)駕駛室翻轉(zhuǎn)中心與上一代車(chē)型及原始車(chē)型一致，某中型卡車(chē)駕駛室質(zhì)心比上一代駕駛室在X方向（前后方向）偏后20mm，某中型駕駛室質(zhì)心比上一代駕駛在Y方向（上下方向）偏上79mm，經(jīng)論證分析，目前翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)能滿足使用要求。

通過(guò)一系列針對(duì)性的失效分析及整改工作，2014年初某中型卡車(chē)駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)性能提升成果實(shí)現(xiàn)并完成裝車(chē)驗(yàn)證，截止目前共裝配25000臺(tái)份。經(jīng)過(guò)多方面共同驗(yàn)證、跟蹤確認(rèn)，改進(jìn)后駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)性能有提升，能滿足長(zhǎng)期放置或者長(zhǎng)時(shí)間使用等狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)性能，截止目前未反饋同類質(zhì)量問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

本文僅對(duì)某中型卡車(chē)目前關(guān)注的故障模式進(jìn)行分析及整改，通過(guò)對(duì)相關(guān)部件的精細(xì)優(yōu)化，提高扭桿熱處理工藝水平緩解和消除產(chǎn)品功能失效的問(wèn)題。

隨著質(zhì)量水平進(jìn)一步提高，相信會(huì)有更多更有效的整改方案問(wèn)世。同時(shí)希望更多的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)廠家能夠從質(zhì)量可靠性角度出發(fā)，重視扭桿材料、熱處理工藝的應(yīng)用研究，以提高翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的品質(zhì)。

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