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）

在汽車制造領域中，螺紋連接是運用最廣泛的連接工藝。設計的裝配扭矩產生的預緊力是否可靠，直接關系到裝配可靠性。扭矩過大或者過小均會對車門裝配產生深遠影響。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，并且輔以實驗數據統計分析，最終確定一種最優的工藝方法，來提高我們實際生產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難題。車門扭矩小于工藝要求時，在總裝配車間時導致車門松動，車門下垂，影響裝配密封條，甚至出現漏雨現象等；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。現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分析，最終制定出一套最優的裝配工藝方法來有效地控制扭矩，提高扭矩合格率，降低返修率及相關成本支出，提升經濟效益。

1 實驗原理

螺紋結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，鎖緊的螺栓可能導致螺栓失效。螺栓的可靠度完全依賴正確的初始張力。根據扭矩=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。

我們先使用風扳機預緊螺栓，再用定值扭力扳手終緊螺栓，最后用數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。

在研究中發現，裝配用螺栓是8．8級M8標準螺栓，而與其配合的螺紋板是攻絲后的非標準件。標準配合非標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：預緊和終緊工具、操作方法、檢測方式、產品自身的原因。

2 試驗設計及分析

2.1 試驗設備

定值風扳機（EYP-80AS）、（設定值14N·m），風扳機（B06），風扳機（B10），定值扭力扳手（NB-50G）、（設定值24N·m），數顯扭力扳手(SNB50B)，六角法蘭面螺栓（Q1840825）。

2.2 試驗方案

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

（2）我們在現場試驗時，操作者根據自身習慣會對螺栓進行多次預緊。針對此現象，我們讓操作者使用定值風扳機（EYP-80AS）對同一螺栓先初次預緊檢測，然后重復預緊檢測。發現使用定值風扳機時，當達到定值風扳機的設定值，就會切斷風源，如果此時繼續按動按鈕進行重復預緊，仍然會使預緊扭矩顯著增加，個別螺栓甚至會直接預緊過扭。

（3）總裝車間或者裝配車間經常性困惑，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，必然導致終緊扭矩過扭。

④現場操作者裝配車門時，必定伴隨著調整車門這項工藝，因此我們讓操作者先使用定值風扳機（EYP-80AS）預緊，再使用定值扭力扳手（NB-50G）終緊，調整車門。調整車門后，由于螺栓微小松動，產品件間隙變化，導致扭矩變小，甚至出現欠扭現象。

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為現場實際操作人員，操作者2為專業操作扭矩扳手2年的質檢人員)進行扭矩測試。操作者1、2均裝配左車門，先使用定值風扳機（EYP-80AS）預緊，調整車門，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，更加穩定。可見，培養有豐富扭矩工具操作經驗的員工十分重要。

⑥為了研究數顯扭力扳手對檢測結果產生的誤差，我們用定值風扳機預緊，調整車門，使用定值扭力扳手終緊，然后用數顯扭力扳手檢測。

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

⑦我們在試驗過程中發現產品件裝配因素也影響著扭矩的變化。具體情況如下：螺紋板內部有焊渣、車門鉸鏈擋孔等會導致裝配不利，由于定值風扳機到規定值后，切斷風源，套筒停止轉動，而此時螺栓未裝配到位，這樣操作者會連續按動按鈕重復預緊，甚至會切換B06風扳機來增加扭矩值，強行打入螺栓，這樣會導致初緊扭矩直接過扭。裝配用螺紋板為攻絲螺紋板，非標準件，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，這樣會導致扭矩欠扭。

4 結語

（1）使用定值風扳機（設定值小于工藝要求值的下限）且不重復預緊，可以有效防止因風扳機一次打緊導致的過扭。

（2）通過規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。先用定值風扳機初緊螺栓，調整車門，再用定值風扳機終緊螺栓，（考慮到數顯扭力扳手檢測誤差1～2N·m的存在，當扭矩值在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據統計，合格率達到96%（見圖2）。

（3）產品件尺寸及所處狀態會影響車門扭矩值，控制車門鉸鏈，螺紋板等相關產品件質量，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，并對系統部門研究車門扭矩的潛在失效模式具有指導意義。

圖2

[1]李同科、簡學利等．動、靜態扭矩在汽車裝配扭矩控制中的應用[J]．汽車工藝與材料，2010．

[2]曹雅紅,陸林,賈慶明．扭矩控制螺栓結構分析及應用[J]．煤礦機械，2001,06．

[3]Neil Brodey等．諾霸扭矩工具說明書．

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1671-0711（2017）10（下）-0201-02