劉建，張思博，于偉，周進(jìn)

（中國(guó)重汽濟(jì)南卡車股份有限公司，山東 濟(jì)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(jìn)

（中國(guó)重汽濟(jì)南卡車股份有限公司，山東 濟(jì)南 250116）

在汽車制造領(lǐng)域中，螺紋連接是運(yùn)用最廣泛的連接工藝。設(shè)計(jì)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(guò)大或者過(guò)小均會(huì)對(duì)車門裝配產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。無(wú)論卡車還是轎車，車門裝配過(guò)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(guò)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，最終確定一種最優(yōu)的工藝方法，來(lái)提高我們實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(gè)裝配工藝中的技術(shù)難題。車門扭矩小于工藝要求時(shí)，在總裝配車間時(shí)導(dǎo)致車門松動(dòng)，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(guò)工藝要求時(shí)，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(guò)對(duì)車門裝配工藝方法的研究，分別對(duì)影響車門扭矩的使用工具、操作法、檢驗(yàn)方式和螺紋連接件本身等原因進(jìn)行系統(tǒng)分析，最終制定出一套最優(yōu)的裝配工藝方法來(lái)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(jì)效益。

1 實(shí)驗(yàn)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(kāi)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(huì)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(shí)，我們通過(guò)控制扭矩值來(lái)衡量它的初始張力。

我們先使用風(fēng)扳機(jī)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(cè)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(guò)扭。

在研究中發(fā)現(xiàn)，裝配用螺栓是8．8級(jí)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(huì)帶來(lái)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(cè)方式、產(chǎn)品自身的原因。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

定值風(fēng)扳機(jī)（EYP-80AS）、（設(shè)定值14N·m），風(fēng)扳機(jī)（B06），風(fēng)扳機(jī)（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(yàn)方案

（1）考慮到預(yù)緊工具對(duì)我們?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)的影響，我們采用了3種不同型號(hào)的風(fēng)扳機(jī)對(duì)預(yù)緊扭矩進(jìn)行比較。操作者使用風(fēng)扳機(jī)B10，在預(yù)緊狀態(tài)就直接將螺栓過(guò)扭，且平均扭矩值很大；操作者使用風(fēng)扳機(jī)B06，預(yù)緊狀態(tài)極度不穩(wěn)定，扭矩值大小不一，部分過(guò)扭；定值風(fēng)扳機(jī)（EYP-80AS）狀態(tài)穩(wěn)定，無(wú)過(guò)扭。

（2）我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，操作者根據(jù)自身習(xí)慣會(huì)對(duì)螺栓進(jìn)行多次預(yù)緊。針對(duì)此現(xiàn)象，我們讓操作者使用定值風(fēng)扳機(jī)（EYP-80AS）對(duì)同一螺栓先初次預(yù)緊檢測(cè)，然后重復(fù)預(yù)緊檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)使用定值風(fēng)扳機(jī)時(shí)，當(dāng)達(dá)到定值風(fēng)扳機(jī)的設(shè)定值，就會(huì)切斷風(fēng)源，如果此時(shí)繼續(xù)按動(dòng)按鈕進(jìn)行重復(fù)預(yù)緊，仍然會(huì)使預(yù)緊扭矩顯著增加，個(gè)別螺栓甚至?xí)苯宇A(yù)緊過(guò)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(dá)不到定值的效果呢？針對(duì)這個(gè)困惑，我們做了如下試驗(yàn)。

①操作者使用定值風(fēng)扳機(jī)（EYP-80AS）直接初緊過(guò)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?cè)谑褂贸蹙o工具時(shí)，在使用過(guò)程中，一旦初緊直接過(guò)扭，必將終緊過(guò)扭，終緊值會(huì)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(guò)扭。

④現(xiàn)場(chǎng)操作者裝配車門時(shí)，必定伴隨著調(diào)整車門這項(xiàng)工藝，因此我們讓操作者先使用定值風(fēng)扳機(jī)（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(dòng)，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(dòng)對(duì)扭矩值的影響，選擇不同操作者(操作者1為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(jìn)行扭矩測(cè)試。操作者1、2均裝配左車門，先使用定值風(fēng)扳機(jī)（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(dòng)小，更加穩(wěn)定。可見(jiàn)，培養(yǎng)有豐富扭矩工具操作經(jīng)驗(yàn)的員工十分重要。

⑥為了研究數(shù)顯扭力扳手對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生的誤差，我們用定值風(fēng)扳機(jī)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(cè)。

用數(shù)顯扭力扳手檢測(cè)會(huì)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(jí)精度，這樣檢測(cè)扭矩比標(biāo)準(zhǔn)扭矩大1～2N·m，認(rèn)為是可接受的檢測(cè)誤差。

⑦我們?cè)谠囼?yàn)過(guò)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(huì)導(dǎo)致裝配不利，由于定值風(fēng)扳機(jī)到規(guī)定值后，切斷風(fēng)源，套筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而此時(shí)螺栓未裝配到位，這樣操作者會(huì)連續(xù)按動(dòng)按鈕重復(fù)預(yù)緊，甚至?xí)袚QB06風(fēng)扳機(jī)來(lái)增加扭矩值，強(qiáng)行打入螺栓，這樣會(huì)導(dǎo)致初緊扭矩直接過(guò)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(gè)別螺紋板在裝配螺栓時(shí)，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(wú)法終緊螺栓，這樣會(huì)導(dǎo)致扭矩欠扭。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）使用定值風(fēng)扳機(jī)（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(jī)一次打緊導(dǎo)致的過(guò)扭。

（2）通過(guò)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(duì)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(jī)初緊螺栓，調(diào)整車門，再用定值風(fēng)扳機(jī)終緊螺栓，（考慮到數(shù)顯扭力扳手檢測(cè)誤差1～2N·m的存在，當(dāng)扭矩值在21～27N·m時(shí)，我們視為合格扭矩。操作者按照此方法裝配車門后，我們對(duì)240個(gè)螺栓終緊扭矩進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，合格率達(dá)到96%（見(jiàn)圖2）。

（3）產(chǎn)品件尺寸及所處狀態(tài)會(huì)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(duì)其它扭矩控制有借鑒意義，并對(duì)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(jiǎn)學(xué)利等．動(dòng)、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(jī)械，2001,06．

[3]Neil Brodey等．諾霸扭矩工具說(shuō)明書(shū)．

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1671-0711（2017）10（下）-0201-02