重型貨車中后橋V形推力桿裝配困難影響因素及對(duì)策

東風(fēng)商用車有限公司車輛工廠 湖北十堰 442041

V形推力桿在重型貨車上起著不可忽視的作用，除了可以防止中、后橋前后移位，還可以防止左右移位。當(dāng)重型貨車轉(zhuǎn)彎時(shí)，V形推力桿三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)能阻止車橋發(fā)生左右偏移，保證車輛的平順性，對(duì)車輛行駛安全性至關(guān)重要。

東風(fēng)商用車在D760旗艦重型貨車開發(fā)時(shí)中后橋與車架連接全系采用了V形推力桿結(jié)構(gòu)，有效提升了整車行駛的安全性，市場(chǎng)認(rèn)可度較高。由于首次采用了全新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在整車裝配過程中頻繁出現(xiàn)“V形推力桿與車架裝配困難”問題，嚴(yán)重影響整車裝配效率，本文著重對(duì)該問題產(chǎn)生的原因及整改對(duì)策進(jìn)行研究分析。

V形推力桿整車裝配結(jié)構(gòu)說明

如圖1、圖2所示，V形推力桿一端連接中后橋，一端連接車架橫梁總成中的推力桿支座，均采用螺栓連接。

裝配工序劃分說明：由于V形推力桿中有橡膠件不耐高溫，無法通過車架總成油漆線。公司在裝配工序劃分時(shí)將V形推力桿放在總裝配廠裝配，連接中后橋與車架橫梁總成；對(duì)應(yīng)的V形推力桿支座放在車架廠裝配，與橫梁一起組成橫梁總成裝入車架總成中。

圖1 V形推力桿與車架及中后橋連接方式

圖2 V形推力桿與推力桿支座連接方式

關(guān)鍵尺寸：由裝配方式可知，左右推力桿支座的孔心距A為裝配的關(guān)鍵尺寸，需要重點(diǎn)予以保證。

裝配中存在的主要問題如下：

1）V形推力桿裝配時(shí)與推力桿支座對(duì)應(yīng)裝配孔錯(cuò)位，螺栓無法裝配（見圖3）。

2)螺栓雖能裝入螺紋孔內(nèi)，但無法緊固到位，扭矩不達(dá)標(biāo)（見圖4）。

圖3 裝配孔錯(cuò)位

圖4 螺栓無法緊固到位

3）V形推力桿支座與橫梁連接部分產(chǎn)品為焊接結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)無法拆解。返修方案為解體車架總成更換橫梁總成，返修周期長(zhǎng)、難度大，交貨期影響大。

主要原因分析

原因分析主要借助尺寸鏈，利用尺寸鏈原理分析V形推力桿裝配各環(huán)節(jié)各零件尺寸公差。通過對(duì)各個(gè)尺寸鏈環(huán)的公差進(jìn)行分析，有效分配各相關(guān)的尺寸公差，從而解決裝配困難問題。

1.尺寸鏈計(jì)算結(jié)果

通過分析圖樣相關(guān)尺寸、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)各相關(guān)部品實(shí)物質(zhì)量，利用軟件進(jìn)行工藝尺寸鏈分析，見表1。封閉環(huán)尺寸A共有16個(gè)組成環(huán)構(gòu)成，計(jì)算實(shí)際IT公差為2.42mm，大于目標(biāo)IT公差1.0mm。說明封閉環(huán)尺寸A在目前組成環(huán)尺寸公差分配情況下，不能滿足裝配需求，需要改善。

2.主要改善點(diǎn)分析

1）車架橫梁總成裝配工藝不合理。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，V形推力桿支座與橫梁裝配時(shí)采用螺栓聯(lián)接自由裝配，沒有配置專用夾具。說明在工藝策劃階段仍然沿用傳統(tǒng)的固有認(rèn)識(shí)，沒有識(shí)別出需關(guān)鍵保證的尺寸。現(xiàn)場(chǎng)檢具檢測(cè)無法通過（見圖5），無法有效保證產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量。需要進(jìn)行工藝合理化改善，減少組成環(huán)2公差、組成環(huán)3公差、組成環(huán)4公差和組成環(huán)12公差、組成環(huán)13公差。

2）螺紋孔封堵件設(shè)計(jì)不合理。工藝上為了保證V形推力桿支座通過油漆線后螺紋孔不進(jìn)漆，設(shè)計(jì)了專用螺紋封堵件進(jìn)行覆避（見圖6）。但通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查，該封堵件使用后仍然有油漆進(jìn)入螺紋孔內(nèi)，通過車架油漆線烘干爐后螺紋孔內(nèi)存在漆渣（見圖7），加劇了V形推力桿裝配困難。需要對(duì)封堵件結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，減少組成環(huán)15公差。

3）V形推力桿裝配工藝不合理。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，總裝配廠在裝配V形推力桿時(shí)，由左右各1名操作工抬著推力桿，使其孔位與推力桿支座螺紋孔中心對(duì)應(yīng)，由于V形推力桿重力作用，極易造成操作不同步，螺栓裝配困難。需要改進(jìn)裝配工藝，減少組成環(huán)14公差。

4）V形推力桿安裝孔與裝配用螺栓設(shè)計(jì)不合理。安裝孔設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到V形推力桿支座孔間心距很難保證，在與車架水平方向采用21mm×23mm的長(zhǎng)圓孔（見圖8），讓出了部分制造公差。但實(shí)際作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)由于長(zhǎng)圓孔（不易加工）實(shí)物質(zhì)量、裝配時(shí)的垂直方向竄動(dòng)等因素，經(jīng)常發(fā)生螺栓與螺紋孔垂直方向局部干涉。需要對(duì)安裝長(zhǎng)圓孔重新設(shè)計(jì)，減少組成環(huán)16公差。

表1 V形推力桿裝配工藝尺寸鏈分析

5 檢具無法通過

圖7 螺紋孔內(nèi)漆渣

另外，安裝用螺栓端部設(shè)計(jì)時(shí)采用倒角無螺紋結(jié)構(gòu)（見圖9），本意是為了方便螺栓裝配（導(dǎo)正），實(shí)際作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)易造成螺栓導(dǎo)正端與螺紋孔不同軸，導(dǎo)致螺栓擰緊過程螺紋亂扣進(jìn)而對(duì)螺紋產(chǎn)生破壞作用。需要對(duì)安裝螺栓重新設(shè)計(jì)，減少組成環(huán)14公差。

圖8 安裝孔長(zhǎng)圓孔設(shè)計(jì)

圖9 安裝螺栓端部倒角無螺紋

5）V形推力桿支座產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量不滿足產(chǎn)品要求。現(xiàn)場(chǎng)抽查4件產(chǎn)品采用三坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，V支座孔心距尺寸2件超差，合格率50%，直接影響V形推力桿安裝精度。另外，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)零件螺紋孔內(nèi)存在未清理的鐵屑（見圖10），直接影響螺紋孔加工精度，加劇V形推力桿安裝困難度。需要重點(diǎn)提升V形推力桿產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量，減少組成環(huán)9、組成環(huán)10和組成環(huán)15公差。

圖10 螺紋孔內(nèi)鐵屑

6）V形推力桿支座產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理。V形推力桿支座與橫梁腹翼面采用焊接方式連接（見圖11、圖12），焊接本身屬于特種工藝，參數(shù)不易控制。同時(shí)，易受橫梁腹翼面垂直度、橫梁孔心距、焊接熱變形及焊接飛濺等因素的影響，封閉環(huán)尺寸極難保證。同時(shí)焊接方式不易拆卸，現(xiàn)場(chǎng)螺紋孔破壞后，返修極為困難，極易造成總裝廠停線、調(diào)序等生產(chǎn)事故。需要對(duì)焊接方式進(jìn)行改進(jìn)，減少組成環(huán)15公差、組成環(huán)2公差，同時(shí)便于特出情況現(xiàn)場(chǎng)返修作業(yè)。

綜合上述分析，總結(jié)V形推力桿裝配困難主要影響因素見表2。

圖11 焊接方式設(shè)計(jì)

圖12 焊接方式實(shí)物

表2 V形推力桿裝配困難主要影響因素

解決方案

鑒于V形推力桿影響因素中涉及裝配工藝、油漆工藝、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、部品質(zhì)量管理等，以及車架廠、總裝配廠之間的協(xié)同作業(yè)等多方面因素。報(bào)請(qǐng)公司質(zhì)量管理部成立CFT團(tuán)隊(duì)，協(xié)調(diào)相應(yīng)工廠和職能人員統(tǒng)一開展工作，從組織機(jī)構(gòu)保證上予以明確。同時(shí)每日召開例會(huì)專題進(jìn)行推進(jìn)，有力地保證了后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)策的具體實(shí)施。

1）針對(duì)“車架橫梁總成裝配工藝不合理”問題。V形推力桿支座采用螺栓與橫梁自由裝配，完全依靠產(chǎn)品精度無法保證封閉環(huán)尺寸。團(tuán)隊(duì)成員重新識(shí)別關(guān)鍵尺寸并設(shè)計(jì)專用裝配夾具，模擬V形推力桿裝配方式（見圖13）。裝配時(shí)首先將裝配夾具孔位與推力桿支座孔位對(duì)齊，緊固4個(gè)工藝螺栓后再緊固其余安裝螺栓，然后卸下工藝螺栓，采用專用檢具100%檢測(cè)通過后完工（見圖14）。該方案消除了組成環(huán)2、3、4，組成環(huán)12、13公差分別減少至0.1mm。

圖13 V推支座專用裝配夾具

圖14 V推支座專用檢具

2）針對(duì)“螺紋孔封堵件設(shè)計(jì)不合理”問題。團(tuán)隊(duì)成員重新設(shè)計(jì)封堵件結(jié)構(gòu)，選用多種材料，經(jīng)過多輪工藝試驗(yàn)，終于找到三元乙丙橡膠材料，該材料可耐230℃高溫，同時(shí)且具有較強(qiáng)的耐腐蝕性。在原封堵件基礎(chǔ)上增加三元乙丙橡膠材質(zhì)墊圈（見圖15），順利通過車架電泳線且能拆卸后循環(huán)使用減低使用成本。該方案徹底消除了V推支座螺紋孔油漆后漆渣問題（見圖16），組成環(huán)15減少至0.05mm。

3）針對(duì)“V形推力桿裝配工藝不合理”問題。團(tuán)隊(duì)成員共同討論方案，主要方向?yàn)橄捎赩形推力桿重力影響產(chǎn)生的水平方向和垂直方向竄動(dòng)問題。在不影響主體作業(yè)的前提下，充分利用現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間，綜合考慮Q、C、D因素。新增V形推力桿吊裝工位（包括龍門吊1套、地軌1套、電葫蘆2套c ey 專用吊具2套），用于V形推力桿的吊裝上線及裝配時(shí)的精確調(diào)整（見圖17、圖18）。通過該方案的實(shí)施，一方面提高了V形推力桿裝配精度，另一方面也提高了作業(yè)效率、降低了作業(yè)強(qiáng)度。組成環(huán)14公差減少至0.1mm。

圖15 新結(jié)構(gòu)封堵件

圖16 V推支座螺紋孔無漆渣

4）針對(duì)“V形推力桿安裝孔與裝配用螺栓設(shè)計(jì)不合理”問題。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員充分借鑒競(jìng)品及沃爾沃貨車類似設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，在保證裝配精度、螺栓扭矩的前提下，將V形推力桿安裝孔孔徑由21mm×23mm長(zhǎng)圓孔優(yōu)化至φ22mm圓孔（見圖19），將裝配用螺栓由端部倒角無螺紋結(jié)構(gòu)優(yōu)化為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)（見圖20）。該方案經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，消除了由于安裝螺栓與螺紋孔不同心及導(dǎo)向偏移情況下，安裝螺栓對(duì)螺紋的破壞問題。組成環(huán)14公差減少至0.1mm，組成環(huán)16公差減少至0.1mm。

圖17 V形推力桿吊裝工位

圖18 V形推力桿吊具

圖19 優(yōu)化安裝孔孔徑

圖20 優(yōu)化螺栓端部尺寸

5）針對(duì)“V形推力桿支座產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量不滿足產(chǎn)品要求”問題。公司供應(yīng)商質(zhì)量部協(xié)同車架廠與零件供應(yīng)商開展工程監(jiān)察，對(duì)工藝流程圖、PFMEA、控制計(jì)劃、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)文件及檢查文件進(jìn)行審核，并結(jié)合文件對(duì)過程管控能力進(jìn)行評(píng)估，提出需要整改的事項(xiàng)，加大防流出管理。供應(yīng)商支座V形推力桿支座專用綜合檢具（見圖21），檢測(cè)推力桿支座安裝面的垂直度、平面度、傾斜度以及關(guān)鍵裝配用孔孔心距、孔徑、孔邊距尺寸，不滿足產(chǎn)品要求則無法通過檢具，充分保證了V形推力桿支座在車架上的安裝位置精度。產(chǎn)品質(zhì)量問題整改完成后，組成環(huán)9公差減少至0.4mm、組成環(huán)10公差減少至0.4mm、組成環(huán)15公差減少至0.05mm。

圖21 V推支座綜合檢具

6）針對(duì)“V形推力桿支座產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理”問題。中心設(shè)計(jì)師充分借鑒D320平臺(tái)車型，在滿足使用功能和整車性能的前提下，將V形推力桿支座由焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化為螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)（見圖22），為推力桿裝配工藝優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。同時(shí)為后續(xù)的維修服務(wù)提供了便利條件。方案實(shí)施后消除了組成環(huán)2、組成環(huán)15減少至0.05mm。

上述6項(xiàng)對(duì)策實(shí)施后，尺寸鏈分析結(jié)果如下，計(jì)算實(shí)際IT公差由2.42mm降低為0.98mm，小于目標(biāo)IT公差1.0mm（見表3）。說明封閉環(huán)尺寸A得到了足夠的保障，能夠滿足實(shí)際裝配要求。

圖22 V推支座螺栓連接結(jié)構(gòu)

表3 V形推力桿裝配工藝尺寸鏈分析-對(duì)策后

結(jié)語

1）尺寸鏈工具的應(yīng)用。采用尺寸鏈工具對(duì)裝配各零部件額加工公差進(jìn)行分析，分析組成環(huán)、封閉環(huán)，進(jìn)而找出需要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵組成環(huán)，這是一套科學(xué)、系統(tǒng)的分析問題方法，需要在后續(xù)工作中重點(diǎn)應(yīng)用。

2）強(qiáng)化新品生產(chǎn)準(zhǔn)備管理工作。充分開展APQP（產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃）從新品計(jì)劃和項(xiàng)目確定、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)、過程設(shè)計(jì)和開發(fā)、產(chǎn)品和過程確認(rèn)、反饋和糾正措施等5個(gè)方面全過程實(shí)施管控，避免量產(chǎn)問題。

3）嚴(yán)控部品質(zhì)量管理。部品實(shí)物質(zhì)量是保證整車質(zhì)量的關(guān)鍵因素，通過加強(qiáng)對(duì)供應(yīng)的管理（重點(diǎn)部品提高來料檢驗(yàn)頻次、重點(diǎn)部品工程監(jiān)察、供應(yīng)商高層約談、加重考核以及建立供應(yīng)商份額減少和退出機(jī)制），提升部品質(zhì)量，保證現(xiàn)場(chǎng)裝車質(zhì)量。

4）工序的劃分。文中由于V形推力桿橡膠材料不耐車架油漆線高溫，所以將其裝配路線放至總裝配廠生產(chǎn)，出現(xiàn)質(zhì)量問題易造成整條生產(chǎn)線的停線調(diào)序。通過國(guó)內(nèi)競(jìng)品廠家調(diào)研，部分廠家已將V形推力桿與橫梁總成一起裝配，在橫梁總成裝配環(huán)節(jié)重點(diǎn)控制。目前工廠車架制造工藝正在轉(zhuǎn)變?yōu)橄扔推岷笱b配，V形推力桿放至橫梁總成后可以直接進(jìn)行車架裝配，不需要再進(jìn)油漆線。因此建議后續(xù)對(duì)V形推力桿裝配工順進(jìn)行重新劃分，更有利于關(guān)鍵尺寸控制。