某車型前懸架上支撐座與車身裝配滑牙缺陷研究及對(duì)策

摘要：針對(duì)汽車合裝工藝中前懸架總成上支撐座與車身合裝時(shí)出現(xiàn)的螺紋滑牙問題，對(duì)前懸架上支撐座與車身接觸間隙過大、前懸架總成上支撐座角度定位不良、相關(guān)支撐工裝存在問題等原因進(jìn)行分析，針對(duì)性提出改進(jìn)前懸架托盤支撐工裝與新作前懸架上支撐定位工裝等優(yōu)化方案，最終降低缺陷率。

關(guān)鍵詞：裝配 滑牙缺陷 對(duì)策

中圖分類號(hào)： U466 " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B " "DOI： 10.19710/J.cnki.1003-8817.20230291

Research amp; Countermeasures on Slip-tooth Defects of Front Suspension Support Seat and Body Assembly of A Vehicle Type

Zhang Lin， Li Wenming， Zou Miqing

（DPCA Motor Co.， Ltd.， Wuhan 430090）

Abstract： Based on the thread slip-tooth occurred when the front suspension assembly upper support seat is assembled with the body in the assembly process， this paper analyzes the excessive contact gap between the front suspension support seat and the body， poor positioning angle of the front suspension assembly upper support seat， and the related supporting tools，. Correspondingly’ it is a so proposes an optimization scheme to improve the front suspension tray support tooling and the new front suspension upper support positioning tooling， which ultimately reduces the defect rate.

Key words： Assembly， Sliding tooth defects， Solutions

1 前言

擰緊工藝作為整車總裝工藝的核心技術(shù)之一一直在不斷改進(jìn)。作為整車制造的最后一道工序， 如何將各零部件以最恰當(dāng)、最經(jīng)濟(jì)、最可靠的方式結(jié)合在一起不僅關(guān)系到制造成本、制造工藝、整車質(zhì)量，也關(guān)系到駕乘人員的生命與財(cái)產(chǎn)安全。有效且穩(wěn)定的擰緊工藝控制，可以保證較高的整車質(zhì)量水平。擰緊工藝的控制方法、管控策略及設(shè)備不斷增加，但如何將擰緊的效果發(fā)揮到最佳， 使各零部件能夠可靠地結(jié)合在一起仍然是各研發(fā)制造部門需長(zhǎng)期研究的課題。

在總裝工藝中，底盤與車身的合裝是極其重要且關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。其中前懸架總成上支撐座與車身合裝過程中，也需要通過螺栓擰緊連接。但在實(shí)際裝配過程中難免存在各種影響因素，導(dǎo)致螺紋緊固不良等問題。故探究如何有效找到問題發(fā)生的原因，并制訂相關(guān)措施與方案，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2 問題背景

2.1 前懸架總成與車身合裝過程

前懸架總成與車身合裝是總裝工藝中的重要環(huán)節(jié)，主要裝配方法是通過前托盤工裝將前懸架總成的上支撐螺母孔與車身的裝配孔對(duì)中，然后通過螺栓進(jìn)行緊固，從而達(dá)到連接前懸架總成與車身的目的。涉及的零部件主要有底盤合裝工裝、前懸架總成（上支撐座）、車身、螺栓等。當(dāng)前懸架總成通過前托盤工裝與車身對(duì)中到位后，操作者先用手將3個(gè)螺栓預(yù)帶3～5扣，再用伺服機(jī)進(jìn)行擰緊，完成前懸架總成與車身的合裝，其裝配情況如圖1所示[1]。

2.2 不良缺陷描述

某車型前懸架總成與車身使用螺栓擰緊過程中，出現(xiàn)螺栓預(yù)帶困難、螺栓無法擰緊到底、螺栓空轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，尤其是滑牙不為。再對(duì)下線后的故障車輛與零件進(jìn)行確認(rèn)，并從故障零件來看，發(fā)現(xiàn)前懸架上支撐座的螺母螺紋牙已經(jīng)被嚴(yán)重破壞而導(dǎo)致滑牙不良，其故障件缺陷如圖2所示。

整理7月以來出現(xiàn)的前懸架合裝滑牙不良問題，相關(guān)缺陷統(tǒng)計(jì)情況如圖3所示。

3 原因分析

3.1 零件符合性分析

從合裝工藝可知，主要連接零件是螺栓與上支撐座螺母，其中螺母焊接于支撐座上。根據(jù)對(duì)故障車輛及拆卸的故障零件確認(rèn)，初步推斷滑牙可能與零件的符合性有關(guān)，其裝配結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.1.1 螺栓符合性分析

對(duì)故障件拆卸的螺栓及同批次螺栓進(jìn)行尺寸與性能檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果滿足圖紙要求，記為OK。此外，通過增加抽查檢驗(yàn)批次，7月底累計(jì)共檢查1 500件螺栓，未發(fā)現(xiàn)不合格現(xiàn)象，其性能情況詳如表1所示。

抽取3件故障批次螺栓進(jìn)行金相檢測(cè)與抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，其結(jié)果如圖5所示。

3.1.2 前懸架總成與支撐座符合性分析

對(duì)同批次零件進(jìn)行相關(guān)尺寸性能檢測(cè)，其結(jié)果滿足圖紙要求，并對(duì)同批次產(chǎn)品抽查30件進(jìn)行螺紋強(qiáng)度試驗(yàn)，規(guī)格值要求大于29 kN，螺紋無變形，其結(jié)果全部為OK，如圖6所示。

為了驗(yàn)證螺栓與前懸架上支撐螺母的符合性，安排檢查人員挑選螺栓與前懸架上支撐座各300件，要求2個(gè)零件的通止規(guī)檢查OK，并對(duì)上支撐座的3個(gè)螺母進(jìn)行預(yù)帶，合格的做好相關(guān)零件標(biāo)記，用于裝車150臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)當(dāng)天的車輛下線情況確認(rèn)，仍有3臺(tái)車輛在裝配過程中出現(xiàn)螺紋滑牙問題，由此判斷，本次缺陷與螺栓、前懸架上支撐座零件的符合性無關(guān)，也說明螺紋滑牙問題還有其他影響因素。

3.1.3 前懸架總成符合性分析

在前懸架總成的符合性調(diào)查過程中，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)前懸架總成支撐座與前懸總成中心的角度存在超差的現(xiàn)象。圖紙的角度規(guī)格要求為90°±0.5°，對(duì)隨機(jī)抽取的5件樣品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果為分別87°、90°、88°、90°、89°，其角度檢查結(jié)果明顯偏小并超出規(guī)格值范圍。對(duì)前懸架總成上支撐座的裝配情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)支撐座的定位工裝與支撐座的間隙較大。當(dāng)擰緊前懸架總成上支撐座的中心螺母時(shí)，由于擰緊設(shè)備的套筒在擰緊末段時(shí)，具有一定慣性使得上支撐座發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即上支撐座有向左側(cè)偏移的現(xiàn)象，也就驗(yàn)證了其存在角度檢測(cè)結(jié)果偏小的問題。如圖7所示，由于上支撐座有向左側(cè)偏移的情況，從而導(dǎo)致螺母向相同的方向偏移，同時(shí)也引起前懸架上支撐座的螺母孔與車身孔位置不對(duì)中的情況。

3.1.4 車身安裝孔尺寸調(diào)研

車身作為裝配環(huán)節(jié)的對(duì)手零件，也需要進(jìn)行相關(guān)符合性調(diào)研，通過三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)車身上的3個(gè)孔位置尺寸進(jìn)行檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)異常，如圖8所示。

3.2 設(shè)備符合性分析

3.2.1 擰緊設(shè)備確認(rèn)情況

查詢?cè)摴ば驍Q緊工藝，伺服機(jī)的力矩要求為（40±1） N·m，檢查伺服機(jī)功能與外觀，未發(fā)現(xiàn)異常，并對(duì)擰緊伺服機(jī)C035號(hào)進(jìn)行標(biāo)定，其標(biāo)定結(jié)果符合設(shè)備能力范圍要求，如圖9所示。

3.2.2 工裝符合性分析

前懸架總成與車身合裝的工裝主要分為2個(gè)部分，即導(dǎo)向工裝與上支撐座工裝，導(dǎo)向工裝裝配在前懸架上端，其作用為引導(dǎo)前懸架總成的上支撐座螺紋孔與車身孔進(jìn)行對(duì)中，而支撐工裝則在前懸架總成中部與底部，它的主要作用是將前懸架總成進(jìn)行X，Y方向定位并在Z向起到支撐前懸架總成高度的作用，并減小前懸架總成與車身的距離，有利于更精準(zhǔn)的對(duì)中與裝配。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，該車型使用的前托盤工裝共計(jì)22個(gè)，在對(duì)前懸架支撐工裝集中測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)3個(gè)托盤的前懸工裝支撐（如圖10所示）高度存在不合格的現(xiàn)象，分別為R-13#、R-19#、L-7#，其測(cè)量結(jié)果均超出下限規(guī)格值（如圖11所示），表明支撐高度未達(dá)到要求。由于前懸架總成預(yù)定的支撐高度未滿足，則增大前懸架總成與車身的距離，增加在前懸架總成與車身合裝時(shí)螺栓的預(yù)帶難度，并影響其對(duì)中性，其表現(xiàn)情況與導(dǎo)致螺紋滑牙的故障現(xiàn)象比較一致。

3.3 工藝文件與作業(yè)指導(dǎo)書確認(rèn)情況

合裝工序的控制計(jì)劃與作業(yè)指導(dǎo)書要求作業(yè)者裝配螺栓時(shí)，要預(yù)帶3～5扣，再進(jìn)行伺服機(jī)擰緊操作。螺栓的預(yù)帶用于保證螺栓與螺母垂直配合，防止歪斜導(dǎo)致螺紋破壞。

3.4 人員操作情況調(diào)查

在審核崗位作業(yè)指導(dǎo)書時(shí)，未發(fā)現(xiàn)相關(guān)異常，但在觀察作業(yè)者操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在未進(jìn)行螺栓預(yù)帶，而直接采用電槍擰緊螺栓，這種做法違背了工藝與作業(yè)指導(dǎo)書內(nèi)容要求，存在螺栓預(yù)帶不正，容易產(chǎn)生螺紋破壞。

3.5 故障確認(rèn)

綜上所述，導(dǎo)致合裝滑絲不良的主要原因有以下3個(gè)方面：

a.前懸架上支撐工裝支撐高度不足，導(dǎo)致前懸架總成上支撐座與車身接觸的間距過大，從而引起預(yù)帶不足或螺栓帶不正；

b.前懸架總成上支撐座在擰緊過程中由于定位不可靠，導(dǎo)致角度發(fā)生了偏移，從而引起螺栓預(yù)帶不正的風(fēng)險(xiǎn)增加，導(dǎo)致滑牙問題，如圖12所示；

c.操作者未按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求將螺栓進(jìn)行預(yù)帶到位，缺陷模式如圖12所示。

根據(jù)上述的調(diào)查結(jié)果，采用質(zhì)量管理手法魚骨圖的方式進(jìn)行原因總結(jié)，通過如圖13所示的原因分析魚骨圖可以明確故障發(fā)生原因產(chǎn)生的各個(gè)環(huán)節(jié)與影響因素。

4 解決策略

4.1 增加預(yù)擰緊

為了減少螺栓預(yù)帶不對(duì)中等情況，可增加電槍預(yù)帶的臨時(shí)工藝進(jìn)行操作，避免直接使用伺服機(jī)（工作時(shí)力矩大）擰緊導(dǎo)致的螺紋損壞，經(jīng)過多次測(cè)試，該工序使用4 N·m的力矩的擰緊電槍為最佳選項(xiàng)。

4.2 使用調(diào)整手柄

手工預(yù)帶或電槍預(yù)帶過程中，如出現(xiàn)螺栓預(yù)帶困難、預(yù)帶不正的情況，需要先將螺栓取出，再采用調(diào)整手柄對(duì)導(dǎo)向工裝進(jìn)行調(diào)整操作，并確認(rèn)前懸架總成上支撐螺母孔與車身是否對(duì)中，再重新進(jìn)行螺栓預(yù)帶操作，以減少和降低前懸架總成上支撐座與螺栓預(yù)帶不良而導(dǎo)致的滑牙問題。

4.3 修復(fù)支撐工裝并監(jiān)控

將檢測(cè)不合格的R-13#、R-19#、L-07#前懸架總成支撐工裝進(jìn)行修復(fù)，并檢查修復(fù)后支撐工裝是否滿足圖紙要求。同時(shí)對(duì)其支撐高度進(jìn)行監(jiān)控，每月進(jìn)行一次支撐高度檢測(cè)，以防止工裝失效而導(dǎo)致的支撐前懸架總成高度未達(dá)到要求的情況。

4.4 新作前懸總成上支撐定位工裝

設(shè)計(jì)并重新制作前懸架總成上支撐座的定位工裝，滿足其功能要求，減小與降低支撐座在前懸架總成裝配過程中出現(xiàn)的角度偏移問題。

4.5 效果跟蹤與確認(rèn)

經(jīng)過6個(gè)月的跟蹤與確認(rèn)，其裝配后螺紋滑牙改善效果明顯，如圖14所示。

5 故障樹

針對(duì)前懸總成上支撐與車身合裝出現(xiàn)的螺紋滑牙不良問題，本文從零件、設(shè)備、工藝、人員等各方面進(jìn)行分析，確定了缺陷產(chǎn)生的原因，并通過對(duì)策措施的實(shí)施與效果跟蹤，達(dá)到了質(zhì)量改善的目的。根據(jù)以上內(nèi)容，建立此類緊固零件的失效模式故障樹，便于今后問題的總結(jié)，如圖15所示。

6 結(jié)束語

通過某車型前懸架上支撐座與車身裝配過程中出現(xiàn)的螺紋滑牙不良問題分析，給出解決策略與方案，最終后期驗(yàn)證與效果跟蹤結(jié)果良好。同時(shí)建立了該類緊固件螺紋滑牙分析的故障樹，積累了質(zhì)量問題的分析與處理經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)質(zhì)量并降低了質(zhì)量成本。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董海， 陳平， 練海鷗， 等. 汽車總裝底盤整體式合裝工藝的探討[J]. 汽車制造業(yè)， 2019（13）： 36-39.

作者簡(jiǎn)介：張林（1981—），男，高級(jí)工程師，學(xué)士學(xué)位，主要從事汽車行業(yè)質(zhì)量與技術(shù)管理工作。

參考文獻(xiàn)引用格式：

張林，李文明，鄒米清. 某車型前懸架上支撐座與車身裝配滑牙缺陷研究及對(duì)策[J]. 汽車工藝與材料， 2024（8）： 67-72.

ZHANG L， LI W M， ZOU M Q. Research amp; Countermeasures on Slip-tooth Defects of Front Suspension Support Seat and Body Assembly of A Vehicle Type[J]. Automobile Technology amp; Material， 2024（8）： 67-72.