白車身車門裝配工藝方法及控制手段研究

劉建，張思博，于偉，周進

（中國重汽濟南卡車股份有限公司，山東 濟南 250116）

白車身車門裝配工藝方法及控制手段研究

劉建，張思博，于偉，周進

（中國重汽濟南卡車股份有限公司，山東 濟南 250116）

在汽車制造領(lǐng)域中，螺紋連接是運用最廣泛的連接工藝。設(shè)計的裝配扭矩產(chǎn)生的預(yù)緊力是否可靠，直接關(guān)系到裝配可靠性。扭矩過大或者過小均會對車門裝配產(chǎn)生深遠影響。無論卡車還是轎車，車門裝配過程大部分依靠人為裝配，這就產(chǎn)生了諸多不確定性因素。本課題旨在通過研究車門裝配扭矩失效的各種模式，采取單一變量的原則，并且輔以實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，最終確定一種最優(yōu)的工藝方法，來提高我們實際生產(chǎn)過程中扭矩的合格率。

裝配扭矩；扭矩失效；工藝方法；合格率

在白車身車門裝配工藝中，控制車門扭矩是整個裝配工藝中的技術(shù)難題。車門扭矩小于工藝要求時，在總裝配車間時導(dǎo)致車門松動，車門下垂，影響裝配密封條，甚至出現(xiàn)漏雨現(xiàn)象等；而車門扭矩超過工藝要求時，售后反饋車門裝配處螺紋板、裝配螺栓滑絲，使用壽命下降等?，F(xiàn)在我們通過對車門裝配工藝方法的研究，分別對影響車門扭矩的使用工具、操作法、檢驗方式和螺紋連接件本身等原因進行系統(tǒng)分析，最終制定出一套最優(yōu)的裝配工藝方法來有效地控制扭矩，提高扭矩合格率，降低返修率及相關(guān)成本支出，提升經(jīng)濟效益。

1 實驗原理

螺紋結(jié)合主要是使夾緊物體的力必須大于使他們分開的力，而螺栓須處于固定的應(yīng)力下，且不受疲勞載荷的影響。但是如果初始的張力太小，作用在螺栓上的不同方向的負(fù)載會很快讓螺栓松脫；如果初始張力太大，鎖緊的螺栓可能導(dǎo)致螺栓失效。螺栓的可靠度完全依賴正確的初始張力。根據(jù)扭矩=力×力臂，力臂一定時，我們通過控制扭矩值來衡量它的初始張力。

我們先使用風(fēng)扳機預(yù)緊螺栓，再用定值扭力扳手終緊螺栓，最后用數(shù)顯扭力扳手檢測扭矩值。我們初始工藝要求終緊扭矩值為21～25N·m，小于21N·m視為欠扭，大于25N·m視為過扭。

在研究中發(fā)現(xiàn)，裝配用螺栓是8．8級M8標(biāo)準(zhǔn)螺栓，而與其配合的螺紋板是攻絲后的非標(biāo)準(zhǔn)件。標(biāo)準(zhǔn)配合非標(biāo)就會帶來諸多不確定因素，而且其裝配方法采取初緊和終緊兩種方式，這就導(dǎo)致其失效原因的多樣化。

因此，我們將形成原因大致分為以下幾種：預(yù)緊和終緊工具、操作方法、檢測方式、產(chǎn)品自身的原因。

2 試驗設(shè)計及分析

2.1 試驗設(shè)備

定值風(fēng)扳機（EYP-80AS）、（設(shè)定值14N·m），風(fēng)扳機（B06），風(fēng)扳機（B10），定值扭力扳手（NB-50G）、（設(shè)定值24N·m），數(shù)顯扭力扳手(SNB50B)，六角法蘭面螺栓（Q1840825）。

2.2 試驗方案

（1）考慮到預(yù)緊工具對我們試驗數(shù)據(jù)的影響，我們采用了3種不同型號的風(fēng)扳機對預(yù)緊扭矩進行比較。操作者使用風(fēng)扳機B10，在預(yù)緊狀態(tài)就直接將螺栓過扭，且平均扭矩值很大；操作者使用風(fēng)扳機B06，預(yù)緊狀態(tài)極度不穩(wěn)定，扭矩值大小不一，部分過扭；定值風(fēng)扳機（EYP-80AS）狀態(tài)穩(wěn)定，無過扭。

（2）我們在現(xiàn)場試驗時，操作者根據(jù)自身習(xí)慣會對螺栓進行多次預(yù)緊。針對此現(xiàn)象，我們讓操作者使用定值風(fēng)扳機（EYP-80AS）對同一螺栓先初次預(yù)緊檢測，然后重復(fù)預(yù)緊檢測。發(fā)現(xiàn)使用定值風(fēng)扳機時，當(dāng)達到定值風(fēng)扳機的設(shè)定值，就會切斷風(fēng)源，如果此時繼續(xù)按動按鈕進行重復(fù)預(yù)緊，仍然會使預(yù)緊扭矩顯著增加，個別螺栓甚至?xí)苯宇A(yù)緊過扭。

（3）總裝車間或者裝配車間經(jīng)常性困惑，為什么使用定值扭力扳手后，卻達不到定值的效果呢？針對這個困惑，我們做了如下試驗。

①操作者使用定值風(fēng)扳機（EYP-80AS）直接初緊過扭，再用定值扭力扳手（NB-50G）擰緊。

②操作者使用定值扭力扳手（NB-50G）終緊后，再次用定值扭力扳手（NB-50G）重復(fù)終緊。

③我們在使用初緊工具時，在使用過程中，一旦初緊直接過扭，必將終緊過扭，終緊值會更大。初終緊工具本身誤差較大，如果再操作不當(dāng)，必然導(dǎo)致終緊扭矩過扭。

④現(xiàn)場操作者裝配車門時，必定伴隨著調(diào)整車門這項工藝，因此我們讓操作者先使用定值風(fēng)扳機（EYP-80AS）預(yù)緊，再使用定值扭力扳手（NB-50G）終緊，調(diào)整車門。調(diào)整車門后，由于螺栓微小松動，產(chǎn)品件間隙變化，導(dǎo)致扭矩變小，甚至出現(xiàn)欠扭現(xiàn)象。

⑤為了研究操作人員變動對扭矩值的影響，選擇不同操作者(操作者1為現(xiàn)場實際操作人員，操作者2為專業(yè)操作扭矩扳手2年的質(zhì)檢人員)進行扭矩測試。操作者1、2均裝配左車門，先使用定值風(fēng)扳機（EYP-80AS）預(yù)緊，調(diào)整車門，再使用定值扭力扳手（NB-50G）終緊,可以看出，且操作者2波動小，更加穩(wěn)定。可見，培養(yǎng)有豐富扭矩工具操作經(jīng)驗的員工十分重要。

⑥為了研究數(shù)顯扭力扳手對檢測結(jié)果產(chǎn)生的誤差，我們用定值風(fēng)扳機預(yù)緊，調(diào)整車門，使用定值扭力扳手終緊，然后用數(shù)顯扭力扳手檢測。

用數(shù)顯扭力扳手檢測會使扭矩值變大，平均扭矩增大1．3N．M。由于數(shù)顯扭力扳手儀器精度為1級精度，這樣檢測扭矩比標(biāo)準(zhǔn)扭矩大1～2N·m，認(rèn)為是可接受的檢測誤差。

⑦我們在試驗過程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品件裝配因素也影響著扭矩的變化。具體情況如下：螺紋板內(nèi)部有焊渣、車門鉸鏈擋孔等會導(dǎo)致裝配不利，由于定值風(fēng)扳機到規(guī)定值后，切斷風(fēng)源，套筒停止轉(zhuǎn)動，而此時螺栓未裝配到位，這樣操作者會連續(xù)按動按鈕重復(fù)預(yù)緊，甚至?xí)袚QB06風(fēng)扳機來增加扭矩值，強行打入螺栓，這樣會導(dǎo)致初緊扭矩直接過扭。裝配用螺紋板為攻絲螺紋板，非標(biāo)準(zhǔn)件，螺紋不一致，個別螺紋板在裝配螺栓時，先用絲錐攻絲后才能使用，這就導(dǎo)致裝配后扭矩值差別較大。裝配用車門鉸鏈連軸處不同心，定值扭力扳手套筒頭與連軸干涉，無法終緊螺栓，這樣會導(dǎo)致扭矩欠扭。

4 結(jié)語

（1）使用定值風(fēng)扳機（設(shè)定值小于工藝要求值的下限）且不重復(fù)預(yù)緊，可以有效防止因風(fēng)扳機一次打緊導(dǎo)致的過扭。

（2）通過規(guī)范操作者裝配車門工藝方法，可以大幅度提高扭矩合格率，對此我們制定了一套駕駛室車門螺栓扭矩裝配的操作方法。先用定值風(fēng)扳機初緊螺栓，調(diào)整車門，再用定值風(fēng)扳機終緊螺栓，（考慮到數(shù)顯扭力扳手檢測誤差1～2N·m的存在，當(dāng)扭矩值在21～27N·m時，我們視為合格扭矩。操作者按照此方法裝配車門后，我們對240個螺栓終緊扭矩進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計，合格率達到96%（見圖2）。

（3）產(chǎn)品件尺寸及所處狀態(tài)會影響車門扭矩值，控制車門鉸鏈，螺紋板等相關(guān)產(chǎn)品件質(zhì)量，可以有效提高扭矩合格率。

（4）這種研究方法可以對其它扭矩控制有借鑒意義，并對系統(tǒng)部門研究車門扭矩的潛在失效模式具有指導(dǎo)意義。

圖2

[1]李同科、簡學(xué)利等．動、靜態(tài)扭矩在汽車裝配扭矩控制中的應(yīng)用[J]．汽車工藝與材料，2010．

[2]曹雅紅,陸林,賈慶明．扭矩控制螺栓結(jié)構(gòu)分析及應(yīng)用[J]．煤礦機械，2001,06．

[3]Neil Brodey等．諾霸扭矩工具說明書．

U466

A

1671-0711（2017）10（下）-0201-02