如何從源頭控制整車(chē)標準砝碼裝配問(wèn)題 說(shuō)明：

摘要：現代質(zhì)量控制理論認為，質(zhì)量是設計出來(lái)的。對于整車(chē)產(chǎn)品而言，表現為先有標準，而后才有質(zhì)量。產(chǎn)品對標準的執行程度決定了產(chǎn)品質(zhì)量，也決定了市場(chǎng)地位。但若質(zhì)量控制的源頭——標準出現問(wèn)題，將使得后期所有工作失去意義。對連接整車(chē)各零部件的標準砝碼而言，發(fā)生此類(lèi)問(wèn)題的后果更為嚴重。因此，可從材料選定、應力分析、標準砝碼種類(lèi)選擇、國內外標準對比和試驗等方面入手，先期制定合適的標準，從源頭杜絕此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。

1標準砝碼的重要性

1.1標準砝碼概述

標準砝碼是指結構、尺寸、畫(huà)法、標記等各個(gè)方面已經(jīng)完全標準化，并由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)生產(chǎn)的常用的零（部）件，如螺紋件、鍵、銷(xiāo)、滾動(dòng)軸承等等。廣義包括標準化的緊固件、連結件、傳動(dòng)件、密封件、液壓元件、氣動(dòng)元件、軸承、彈簧等機械零件。狹義僅包括標準化緊固件。汽車(chē)行業(yè)的標準砝碼一般指狹義上的緊固件。標準砝碼的參數，目前常用的有以下相關(guān)標準：GB（國標）、ISO(國際標準)、DIN（德制）、JIS（日標）ANSI/ASME（美標）、BS（英制）。我國一般采用GB的規定，對于某些合資企業(yè)或技術(shù)合作的汽車(chē)企業(yè)，多采用外方標準對應GB使用的策略。標準砝碼的檢驗項目分為三大部分，即尺寸、機械性能和表面缺陷。一般遵循GB90《緊固件驗收檢查，標志與包裝》及SN0030-92《出口緊固件檢驗規程》和相應的產(chǎn)品標準、技術(shù)條件規定。

1.2標準砝碼的作用

眾所周知，現代化工業(yè)標準便是關(guān)于螺紋配合公差的規定，誕生于英國，由此可見(jiàn)標準砝碼在現代工業(yè)生產(chǎn)中的重要性。據統計，約有70％的被連接件和組合裝置是由標準砝碼連接的，而在各工業(yè)部門(mén)的全部生產(chǎn)過(guò)程中，約有60％的工時(shí)是消耗在裝配和緊固上。如一部汽車(chē)所使用的標準砝碼有2000多個(gè)(占汽車(chē)成本的3％～4％左右)，一架洛克霍德C5A運輸機需用226萬(wàn)多個(gè)，一輛坦克需用7000多個(gè)。標準砝碼雖小，但其重要性卻不言而喻。若標準砝碼質(zhì)量不合格，所造成的損失往往是災難性的，如在20世紀80年代初期，美國通用汽車(chē)公司由于安裝在轎車(chē)底部控制架上的兩個(gè)12．9級螺栓發(fā)生了延遲斷裂，前后發(fā)生了27次交通事故，最終在640萬(wàn)輛轎車(chē)上不得不用10．9級螺栓更換了這兩種螺栓，為此耗資7000多萬(wàn)美元。1985年8月日本航空公司一架波音747客機由于飛機尾翼上850個(gè)螺栓中有一部分存在質(zhì)量問(wèn)題，造成尾翼破壞而失事，造成航空史上罕見(jiàn)的520人喪生的慘案。對此，當時(shí)全世界74家航空公司對共608架飛機的35．3萬(wàn)個(gè)螺栓進(jìn)行了更換，其工作量和經(jīng)濟損失十分驚人。

1.3標準砝碼的種類(lèi)及數量

標準砝碼的種類(lèi)繁多，有螺栓、螺柱、螺母、螺釘、墊圈、銷(xiāo)、自攻螺釘、擋圈、鉚釘、密封件、軸承、彈簧和組合件等。不同的工業(yè)產(chǎn)品對標準砝碼的需求是不同的，以重型商用車(chē)為例，常用的標準砝碼有螺栓、螺母、螺釘、螺柱、鉚釘、擋圈、墊圈、銷(xiāo)軸等。據統計一輛重型商用車(chē)可能用到兩千多個(gè)不同型號的標準砝碼，但使用最為頻繁的屬螺紋件，約占標準砝碼總數的74%。而螺紋中最常用的又以螺栓為主，約占螺紋件的47%。以下所分析的主要內容也以螺紋件為主。

2標準砝碼常見(jiàn)問(wèn)題

2.1常見(jiàn)問(wèn)題標準砝碼在使用過(guò)程中會(huì )出現各種問(wèn)題，總的來(lái)說(shuō)可歸納為三大類(lèi)。零件質(zhì)量問(wèn)題。指零件本身存在質(zhì)量缺陷所導致的緊固失效，具體表現為不滿(mǎn)足檢驗標準，主要體現在材料選用、表面處理和尺寸缺陷三個(gè)方面。由零件本身出現的質(zhì)量問(wèn)題，可導致各種嚴重后果，如預緊力失效、松動(dòng)甚至斷裂。裝配操作問(wèn)題。該問(wèn)題指零件本身不存在質(zhì)量缺陷，在裝配過(guò)程中由于各種人為的或非人為的因素所導致的緊固失效。如裝配工人力矩超出預定范圍、裝配工具老化、被緊固零件工作環(huán)境影響等。此類(lèi)問(wèn)題一般會(huì )導致緊固件松動(dòng)。緊固設計問(wèn)題。該問(wèn)題指設計人員在設計時(shí)標準砝碼選擇不當所導致的失效，一般表現為預緊力力矩選擇不當、標準砝碼型號選擇不當。此類(lèi)問(wèn)題所產(chǎn)生的后果可大可小，如緊固松動(dòng)或零件斷裂，甚至影響被緊固零部件工作，均有可能發(fā)生。

2.2實(shí)際發(fā)生問(wèn)題自從陜西重型汽車(chē)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“陜重汽”）引進(jìn)了MAN產(chǎn)品技術(shù)（F3000)，采用了新結構的六角法蘭面帶肋螺栓配六角法蘭面帶肋螺母后。市場(chǎng)上頻繁出現底盤(pán)螺栓松動(dòng)現象，以板簧支架螺栓松動(dòng)表現最為突出。

3分析與解決問(wèn)題

3.1松動(dòng)原因分析

從自動(dòng)松脫的機理分析，蠕變、壓陷和接觸面直接的相對移動(dòng)均有可能引起松脫，導致預緊力下降。而發(fā)生上述情況的原因較多，如螺栓螺母匹配較混亂、螺栓連接件表面不平、自鎖螺母過(guò)打緊等。通過(guò)分析，底盤(pán)螺栓松動(dòng)的原因可分為內部原因和外部原因兩大類(lèi)，具體如下。內部原因：1.設計給定的力矩不準確；2.未按要求打緊；3.標準給定的力矩不準確。外部原因：1.連接件本身質(zhì)量問(wèn)題；2.標準砝碼問(wèn)題（主要考慮摩擦系數）。

3.2表面損傷分析

該分析是基于外部原因，標準砝碼表面損傷可能會(huì )導致出現螺栓松動(dòng)。陜重汽目前底盤(pán)裝配過(guò)程中，對螺栓、螺母等標準砝碼的擰緊一般使用氣動(dòng)擰緊機，擰緊時(shí)一邊用扳手固定，另一邊擰緊機的套筒與螺母或螺栓頭部六角部分接觸，靠沖擊震動(dòng)打緊。扳手固定時(shí)一般不會(huì )損傷標準砝碼的表面，僅有壓痕；而套筒為全鋼結構，如果磨損較多，則會(huì )損傷標準砝碼，導致六角頭部分棱邊磨損，則會(huì )嚴重影響防腐性能。此外，在底盤(pán)受力部件裝配中,較多使用達克羅螺栓配鍍鋅自鎖螺母，由于這種連接副主要依靠螺紋部分變形達到自鎖目的，因此擰緊后螺栓伸出部分的螺紋變形、損傷嚴重，完全失去防腐能力。

3.3質(zhì)量分析

由于緊固扭矩的90%左右被螺紋和支撐面摩擦扭矩所消耗，因此摩擦系數的變化對扭矩力的影響比較大。

3.4裝配工具

除卻人為因素外，裝配工具的精度也會(huì )影響螺栓的裝配效果。裝配使用的擰緊工具主要分為下面三類(lèi)。氣動(dòng)工具：主要的擰緊工具，裝配所有M16以下的螺栓；僅用于連接，有力矩要求的地方需要借助定值扭力扳手，精度約±10%。電動(dòng)工具：主要用于裝配推力桿螺栓，精度約±3%。擰緊機：主要用于力矩的精確控制，裝配輪胎螺母，騎馬螺栓等；精度約±3%。通過(guò)分析可知，裝配工具在長(cháng)時(shí)間工作后，或工具本身精度不高，可導致裝配預緊力不達標。在被連接件負荷工作一段時(shí)間后，也可能導致螺栓松動(dòng)。

3.5試驗驗證結論

根據上述原因分析，可提出多種解決方案，但需通過(guò)試驗確認導致螺栓松動(dòng)的真正原因，防能提出正確的解決方案。3.5.1不同連接方式標準砝碼防松性能對比試驗對目前常用的連接方式進(jìn)行橫向振動(dòng)防松性能對比試驗，包括：1.六角法蘭面帶齒螺栓+六角法蘭面帶齒螺母；2.六角法蘭面帶齒螺栓+施必牢螺母；3.六角頭螺栓+自鎖螺母；4.六角頭螺栓+六角頭螺母+平墊+彈墊；5.六角法蘭面帶齒螺栓；6.六角頭螺栓。部分試驗數據見(jiàn)圖5。螺栓防松試驗結論：1.在198N·m安裝扭矩時(shí)，六角頭螺栓夾緊力大于六角法蘭面帶齒螺栓；2.從拆卸力矩角度考慮，六角頭螺栓拆卸扭矩小于六角法蘭面帶齒螺栓；3.六角法蘭面帶齒螺栓與六角頭螺栓在198N·m安裝扭矩時(shí)，夾緊力衰減比相當。螺紋連接副防松試驗結論：1.在198N·m安裝扭矩時(shí)，夾緊力大小順序是：六角頭螺栓+普通螺母>六角頭螺栓+自鎖螺母>六角法蘭面帶齒螺栓+六角法蘭面帶齒螺母；2.從拆卸力矩角度考慮，六角法蘭面帶齒螺栓+六角法蘭面帶齒螺母>六角頭螺栓+自鎖螺母>六角法蘭面帶齒螺栓+施比牢螺母>六角頭螺栓+普通螺母；3.夾緊力的衰減比大小順序是：六角頭+自鎖螺母>六角法蘭面帶齒螺栓+六角法蘭面帶齒螺母>六角法蘭面帶齒螺栓+施比牢螺母>六角頭螺栓+普通螺母。根據試驗結論可得出：六角法蘭面帶齒螺栓+六角法蘭面帶齒螺母配合夾緊力衰減小，拆卸力矩大，質(zhì)量穩定可靠，作為首選；但是其摩擦系數大，需要將擰緊力矩提高。

3.5.2標準砝碼擰緊力矩

夾緊力試驗在摩擦系數試驗機上，對螺栓、螺母配合進(jìn)行測試。提供總摩擦系數、螺紋摩擦系數、支撐面摩擦系數的數據，以及夾緊力、轉角、擰緊力矩關(guān)系圖，見(jiàn)圖6。根據試驗數據得出結論：1.施比牢螺母的摩擦系數為0.27—0.33之間，自鎖螺母的摩擦系數為0.25—0.3之間，均比標準規定值大，導致夾緊力不足，為了得到相同的夾緊力需要提高施比牢螺母的擰緊力矩；2.按照當前施加擰緊力矩，螺栓提供的夾緊力為保證載荷的30%-40%之間，螺栓的利用率較低。

3.5.3車(chē)架板簧支架擰緊試驗

為了解不同種類(lèi)螺栓螺母（六角頭螺栓自鎖螺母和六角法蘭面帶齒螺栓螺母），不同強度車(chē)架對擰緊力矩和夾緊力的影響。在擰緊試驗機上，模擬車(chē)架和板簧支架的連接方式，進(jìn)行裝配測試，擰緊到螺栓屈服狀態(tài)后，停止試驗。測試擰緊過(guò)程的夾緊力、轉角、擰緊力矩關(guān)系。試驗按零件連接方式有四種方案，見(jiàn)表2。對以上4個(gè)試驗方案的4組試驗數據進(jìn)行線(xiàn)性擬合，得出不同類(lèi)型螺栓和不同強度車(chē)架連接擰緊力矩和夾緊力矩對比，見(jiàn)圖8。分析結果顯示：1.六角法蘭面帶齒螺栓螺母連接總摩擦系數＞六角螺栓自鎖螺母連接總摩擦系數；2.SQ650L總摩擦系數＞SQ590L總摩擦系數。

3.5.4提高現有擰緊力矩試驗

試驗對雙前軸車(chē)輛板簧支架8處使用六角法蘭面帶齒螺栓（白螺栓）的扭矩按280±28N·m控制。在生產(chǎn)線(xiàn)抽取兩輛國Ⅳ水泥攪拌車(chē)，進(jìn)行跟蹤試驗。使用定值力矩扳手設定280N·m對板簧支架螺栓緊固,后用數顯力矩扳手進(jìn)行測量。結果顯示：（1）螺栓擰緊后有衰減現象，路試后和線(xiàn)頭的力矩變化不大。（2）螺栓擰緊力矩增大，自松衰減變化隨之增大；（3）增大力矩對工藝器具提出更高的要求；（4）法蘭面自鎖螺母的力矩下降值大于使用STR自鎖螺母的力矩下降值。

3.6分析結果

結構的防松措施是額外的，主要要靠前期計算、校核來(lái)保證連接件有足夠的夾緊力，從而保證螺栓的防松性能。一般預緊力控制在螺栓屈服的75%—90%，根據計算確定。螺栓利用率越高，擰緊力矩控制精度要求越高。通過(guò)對各種原因的分析，零件本身質(zhì)量不可能長(cháng)期大批量存在問(wèn)題、對工具進(jìn)行改良后依然松動(dòng)、通過(guò)試驗得出可提高扭矩的結論。由此可知，螺栓松動(dòng)主要還是由于擰緊力矩標準值制定不當。將力矩調整至280±28N·m，問(wèn)題得到解決。

4預防措施

通過(guò)標準砝碼螺栓松動(dòng)防治工作，已確定標準砝碼設計、裝配和質(zhì)量方面的常見(jiàn)問(wèn)題，可制定如下解決方案。結語(yǔ)螺栓放松措施，可從工藝保證方面，提高操作人員的質(zhì)量意識，加強檢查力度，嚴格執行設計標準要求的擰緊力矩。也可從設計方面，加強強度校驗，保證螺栓提供的預緊力大于承載載荷。但歸根結底，應從標準入手。只有制定合適的標準，才能從源頭上控制標準砝碼的裝配問(wèn)題，防止出現螺栓松動(dòng)。

以上是如何從源頭控制整車(chē)標準砝碼裝配問(wèn)題的詳細介紹，望采納！