晁岳杰，支春雷，蔡建紅

（長(zhǎng)安馬自達(dá)汽車有限公司，江蘇 南京 211100）

1 問(wèn)題現(xiàn)象

針對(duì)某行駛?cè)f(wàn)公里的車輛進(jìn)行底盤(pán)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)左后側(cè)的螺旋彈簧斷裂（圖1）、彈簧座磨損異常（圖2）。同時(shí)檢查后懸架周邊其它部件例如減震器、后橋、后擺臂等發(fā)現(xiàn)無(wú)外力損傷痕跡，同時(shí)查閱該車輛維修記錄亦無(wú)相關(guān)事故維修史。

圖1

圖2

2 受損件調(diào)查

①斷裂發(fā)生在螺旋彈簧下側(cè)，端末數(shù)起 0.8圈的內(nèi)側(cè)位置；

圖3

②斷裂部位附近有多處逐步腐蝕的痕跡，可判斷為疲勞耐久斷裂；

③彈簧座在0.8圈處有嚴(yán)重磨損并且彈簧座內(nèi)部金屬已露出；彈簧與彈簧座的實(shí)車接觸示意見(jiàn)。

3 彈簧品質(zhì)參數(shù)調(diào)查

3.1 彈簧基本產(chǎn)品制造參數(shù)測(cè)量

線徑、內(nèi)徑、圈數(shù)、硬度、噴丸處理、表面脫碳、材質(zhì)、表面涂裝膜厚等進(jìn)行了測(cè)量分析。結(jié)果OK。詳見(jiàn)（表1）

表1

3.2 熱處理品質(zhì)調(diào)查

針對(duì)內(nèi)外側(cè)進(jìn)行脫碳檢測(cè)分析。結(jié)果OK。詳見(jiàn)圖4：

圖4

3.3 內(nèi)部組織調(diào)查

針對(duì)距離斷截面 15mm處進(jìn)行了內(nèi)部組織（×400）調(diào)查，結(jié)果OK，詳見(jiàn)圖5：

圖5

3.4 化學(xué)成分分析

對(duì)此彈簧化學(xué)成分進(jìn)行了測(cè)量分析，結(jié)果OK，詳見(jiàn)表2：

表2

3.5 斷裂部位元素分析

針對(duì)彈簧斷裂部位進(jìn)行了元素分析，結(jié)果OK，詳見(jiàn)圖6：

使用設(shè)備為：能量色散X射線光譜儀 Energy Dispersive X-Ray Spectrometer。

圖6

4 斷裂過(guò)程判定

4.1 除銹前后對(duì)比

對(duì)彈簧斷裂面分別進(jìn)行除銹前后對(duì)比，結(jié)果 OK，詳見(jiàn)圖7：

圖7

4.2 斷裂過(guò)程判定

彈簧在載荷較大或接近滿載狀況下，受載向下壓縮時(shí)端圈與下部彈簧座發(fā)生接觸并磨損，伴隨著相互間的磨損的加速，內(nèi)側(cè)接觸部位涂膜剝離，產(chǎn)生腐蝕疲勞，伴隨進(jìn)一步的加深，應(yīng)力的集中導(dǎo)致壽命下降，最終斷裂。

4.3 CAE仿真驗(yàn)證

圖8

如下圖所示，通過(guò)仿真驗(yàn)證得知彈簧末端在接近極限下壓位置時(shí)與下部彈簧座有發(fā)生接觸磨損的風(fēng)險(xiǎn)。詳見(jiàn)圖8。

5 針對(duì)彈簧尺寸及曲率進(jìn)行改善

經(jīng)過(guò)技術(shù)論證及設(shè)計(jì)仿真，針對(duì)彈簧末圈形狀/曲率進(jìn)行了改善，將末端0.8圈處高度由5.04調(diào)整為14.3，詳見(jiàn)圖9：

圖9

6 新設(shè)計(jì)狀態(tài)模擬

針對(duì)曲率調(diào)整后的彈簧進(jìn)行 CAE仿真模擬的結(jié)果顯示內(nèi)外側(cè)的應(yīng)力、間隙以及耐久性能均達(dá)標(biāo)。滿足設(shè)計(jì)要求。詳見(jiàn)圖10：

圖10

7 實(shí)施措施及改善效果

通過(guò)售后索賠數(shù)據(jù)威布爾分析，彈簧形狀曲率改善之后售后市場(chǎng)彈簧問(wèn)題R/1000降為0，改善效果明顯。詳見(jiàn)圖11：

圖11

8 結(jié)論

立足三現(xiàn)原則：“現(xiàn)象、現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)物”在處理質(zhì)量問(wèn)題時(shí)的重要指導(dǎo)作用，通過(guò)運(yùn)用材質(zhì)成分分析、CAE仿真模擬、過(guò)程能力分析以及威布爾分析等有效工具，鎖定了彈簧斷裂問(wèn)題的根本原因并加以改善，提高了用戶滿意度和品牌美譽(yù)度。

[1] 劉丹.汽車工程手冊(cè)底盤(pán)設(shè)計(jì)篇.北京,北京理工大學(xué)出版社,2010.

[2] 汽車工程手冊(cè)編輯委員會(huì)編.汽車工程手冊(cè):設(shè)計(jì)篇.北京:人民交通出版社,2001.

[3] 周長(zhǎng)城.汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.