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如何從源頭控制整車標(biāo)準(zhǔn)砝碼裝配問題 說明：
摘要：現(xiàn)代質(zhì)量控制理論認(rèn)為，質(zhì)量是設(shè)計(jì)出來的。對于整車產(chǎn)品而言，表現(xiàn)為先有標(biāo)準(zhǔn)，而后才有質(zhì)量。產(chǎn)品對標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行程度決定了產(chǎn)品質(zhì)量，也決定了市場地位。但若質(zhì)量控制的源頭——標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)問題，將使得后期所有工作失去意義。對連接整車各零部件的標(biāo)準(zhǔn)砝碼而言，發(fā)生此類問題的后果更為嚴(yán)重。因此，可從材料選定、應(yīng)力分析、標(biāo)準(zhǔn)砝碼種類選擇、國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對比和試驗(yàn)等方面入手，先期制定合適的標(biāo)準(zhǔn)，從源頭杜絕此類問題的發(fā)生。
1標(biāo)準(zhǔn)砝碼的重要性
1.1標(biāo)準(zhǔn)砝碼概述
標(biāo)準(zhǔn)砝碼是指結(jié)構(gòu)、尺寸、畫法、標(biāo)記等各個(gè)方面已經(jīng)完全標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)廠生產(chǎn)的常用的零（部）件，如螺紋件、鍵、銷、滾動(dòng)軸承等等。廣義包括標(biāo)準(zhǔn)化的緊固件、連結(jié)件、傳動(dòng)件、密封件、液壓元件、氣動(dòng)元件、軸承、彈簧等機(jī)械零件。狹義僅包括標(biāo)準(zhǔn)化緊固件。汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)砝碼一般指狹義上的緊固件。標(biāo)準(zhǔn)砝碼的參數(shù)，目前常用的有以下相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GB（國標(biāo)）、ISO(國際標(biāo)準(zhǔn))、DIN（德制）、JIS（日標(biāo)）ANSI/ASME（美標(biāo)）、BS（英制）。我國一般采用GB的規(guī)定，對于某些合資企業(yè)或技術(shù)合作的汽車企業(yè)，多采用外方標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)GB使用的策略。標(biāo)準(zhǔn)砝碼的檢驗(yàn)項(xiàng)目分為三大部分，即尺寸、機(jī)械性能和表面缺陷。一般遵循GB90《緊固件驗(yàn)收檢查，標(biāo)志與包裝》及SN0030-92《出口緊固件檢驗(yàn)規(guī)程》和相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件規(guī)定。
1.2標(biāo)準(zhǔn)砝碼的作用
眾所周知，現(xiàn)代化工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)便是關(guān)于螺紋配合公差的規(guī)定，誕生于英國，由此可見標(biāo)準(zhǔn)砝碼在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有70％的被連接件和組合裝置是由標(biāo)準(zhǔn)砝碼連接的，而在各工業(yè)部門的全部生產(chǎn)過程中，約有60％的工時(shí)是消耗在裝配和緊固上。如一部汽車所使用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼有2000多個(gè)(占汽車成本的3％～4％左右)，一架洛克霍德C5A運(yùn)輸機(jī)需用226萬多個(gè)，一輛坦克需用7000多個(gè)。標(biāo)準(zhǔn)砝碼雖小，但其重要性卻不言而喻。若標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量不合格，所造成的損失往往是災(zāi)難性的，如在20世紀(jì)80年代初期，美國通用汽車公司由于安裝在轎車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640萬輛轎車上不得不用10．9級螺栓更換了這兩種螺栓，為此耗資7000多萬美元。1985年8月日本航空公司一架波音747客機(jī)由于飛機(jī)尾翼上850個(gè)螺栓中有一部分存在質(zhì)量問題，造成尾翼破壞而失事，造成航空史上罕見的520人喪生的慘案。對此，當(dāng)時(shí)全世界74家航空公司對共608架飛機(jī)的35．3萬個(gè)螺栓進(jìn)行了更換，其工作量和經(jīng)濟(jì)損失十分驚人。
1.3標(biāo)準(zhǔn)砝碼的種類及數(shù)量
標(biāo)準(zhǔn)砝碼的種類繁多，有螺栓、螺柱、螺母、螺釘、墊圈、銷、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(biāo)準(zhǔn)砝碼的需求是不同的，以重型商用車為例，常用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼有螺栓、螺母、螺釘、螺柱、鉚釘、擋圈、墊圈、銷軸等。據(jù)統(tǒng)計(jì)一輛重型商用車可能用到兩千多個(gè)不同型號的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，但使用最為頻繁的屬螺紋件，約占標(biāo)準(zhǔn)砝碼總數(shù)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(nèi)容也以螺紋件為主。
2標(biāo)準(zhǔn)砝碼常見問題
2.1常見問題標(biāo)準(zhǔn)砝碼在使用過程中會(huì)出現(xiàn)各種問題，總的來說可歸納為三大類。零件質(zhì)量問題。指零件本身存在質(zhì)量缺陷所導(dǎo)致的緊固失效，具體表現(xiàn)為不滿足檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，主要體現(xiàn)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(xiàn)的質(zhì)量問題，可導(dǎo)致各種嚴(yán)重后果，如預(yù)緊力失效、松動(dòng)甚至斷裂。裝配操作問題。該問題指零件本身不存在質(zhì)量缺陷，在裝配過程中由于各種人為的或非人為的因素所導(dǎo)致的緊固失效。如裝配工人力矩超出預(yù)定范圍、裝配工具老化、被緊固零件工作環(huán)境影響等。此類問題一般會(huì)導(dǎo)致緊固件松動(dòng)。緊固設(shè)計(jì)問題。該問題指設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼選擇不當(dāng)所導(dǎo)致的失效，一般表現(xiàn)為預(yù)緊力力矩選擇不當(dāng)、標(biāo)準(zhǔn)砝碼型號選擇不當(dāng)。此類問題所產(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)生問題自從陜西重型汽車有限公司（以下簡稱“陜重汽”）引進(jìn)了MAN產(chǎn)品技術(shù)（F3000)，采用了新結(jié)構(gòu)的六角法蘭面帶肋螺栓配六角法蘭面帶肋螺母后。市場上頻繁出現(xiàn)底盤螺栓松動(dòng)現(xiàn)象，以板簧支架螺栓松動(dòng)表現(xiàn)最為突出。
3分析與解決問題
3.1松動(dòng)原因分析
從自動(dòng)松脫的機(jī)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(dǎo)致預(yù)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、自鎖螺母過打緊等。通過分析，底盤螺栓松動(dòng)的原因可分為內(nèi)部原因和外部原因兩大類，具體如下。內(nèi)部原因：1.設(shè)計(jì)給定的力矩不準(zhǔn)確；2.未按要求打緊；3.標(biāo)準(zhǔn)給定的力矩不準(zhǔn)確。外部原因：1.連接件本身質(zhì)量問題；2.標(biāo)準(zhǔn)砝碼問題（主要考慮摩擦系數(shù)）。
3.2表面損傷分析
該分析是基于外部原因，標(biāo)準(zhǔn)砝碼表面損傷可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)螺栓松動(dòng)。陜重汽目前底盤裝配過程中，對螺栓、螺母等標(biāo)準(zhǔn)砝碼的擰緊一般使用氣動(dòng)擰緊機(jī)，擰緊時(shí)一邊用扳手固定，另一邊擰緊機(jī)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(biāo)準(zhǔn)砝碼的表面，僅有壓痕；而套筒為全鋼結(jié)構(gòu)，如果磨損較多，則會(huì)損傷標(biāo)準(zhǔn)砝碼，導(dǎo)致六角頭部分棱邊磨損，則會(huì)嚴(yán)重影響防腐性能。此外，在底盤受力部件裝配中,較多使用達(dá)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(dá)到自鎖目的，因此擰緊后螺栓伸出部分的螺紋變形、損傷嚴(yán)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(shù)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。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(jī)：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%。通過分析可知，裝配工具在長時(shí)間工作后，或工具本身精度不高，可導(dǎo)致裝配預(yù)緊力不達(dá)標(biāo)。在被連接件負(fù)荷工作一段時(shí)間后，也可能導(dǎo)致螺栓松動(dòng)。
3.5試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論
根據(jù)上述原因分析，可提出多種解決方案，但需通過試驗(yàn)確認(rèn)導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)砝碼防松性能對比試驗(yàn)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(yàn)，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(yàn)數(shù)據(jù)見圖5。螺栓防松試驗(yàn)結(jié)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(dāng)。螺紋連接副防松試驗(yàn)結(jié)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(jù)試驗(yàn)結(jié)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(wěn)定可靠，作為首選；但是其摩擦系數(shù)大，需要將擰緊力矩提高。
3.5.2標(biāo)準(zhǔn)砝碼擰緊力矩
夾緊力試驗(yàn)在摩擦系數(shù)試驗(yàn)機(jī)上，對螺栓、螺母配合進(jìn)行測試。提供總摩擦系數(shù)、螺紋摩擦系數(shù)、支撐面摩擦系數(shù)的數(shù)據(jù)，以及夾緊力、轉(zhuǎn)角、擰緊力矩關(guān)系圖，見圖6。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：1.施比牢螺母的摩擦系數(shù)為0.27—0.33之間，自鎖螺母的摩擦系數(shù)為0.25—0.3之間，均比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值大，導(dǎo)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(dāng)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車架板簧支架擰緊試驗(yàn)
為了解不同種類螺栓螺母（六角頭螺栓自鎖螺母和六角法蘭面帶齒螺栓螺母），不同強(qiáng)度車架對擰緊力矩和夾緊力的影響。在擰緊試驗(yàn)機(jī)上，模擬車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(yàn)。測試擰緊過程的夾緊力、轉(zhuǎn)角、擰緊力矩關(guān)系。試驗(yàn)按零件連接方式有四種方案，見表2。對以上4個(gè)試驗(yàn)方案的4組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，得出不同類型螺栓和不同強(qiáng)度車架連接擰緊力矩和夾緊力矩對比，見圖8。分析結(jié)果顯示：1.六角法蘭面帶齒螺栓螺母連接總摩擦系數(shù)＞六角螺栓自鎖螺母連接總摩擦系數(shù)；2.SQ650L總摩擦系數(shù)＞SQ590L總摩擦系數(shù)。
3.5.4提高現(xiàn)有擰緊力矩試驗(yàn)
試驗(yàn)對雙前軸車輛板簧支架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)線抽取兩輛國Ⅳ水泥攪拌車，進(jìn)行跟蹤試驗(yàn)。使用定值力矩扳手設(shè)定280N·m對板簧支架螺栓緊固,后用數(shù)顯力矩扳手進(jìn)行測量。結(jié)果顯示：（1）螺栓擰緊后有衰減現(xiàn)象，路試后和線頭的力矩變化不大。（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(jié)果
結(jié)構(gòu)的防松措施是額外的，主要要靠前期計(jì)算、校核來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(yù)緊力控制在螺栓屈服的75%—90%，根據(jù)計(jì)算確定。螺栓利用率越高，擰緊力矩控制精度要求越高。通過對各種原因的分析，零件本身質(zhì)量不可能長期大批量存在問題、對工具進(jìn)行改良后依然松動(dòng)、通過試驗(yàn)得出可提高扭矩的結(jié)論。由此可知，螺栓松動(dòng)主要還是由于擰緊力矩標(biāo)準(zhǔn)值制定不當(dāng)。將力矩調(diào)整至280±28N·m，問題得到解決。
4預(yù)防措施
通過標(biāo)準(zhǔn)砝碼螺栓松動(dòng)防治工作，已確定標(biāo)準(zhǔn)砝碼設(shè)計(jì)、裝配和質(zhì)量方面的常見問題，可制定如下解決方案。結(jié)語螺栓放松措施，可從工藝保證方面，提高操作人員的質(zhì)量意識，加強(qiáng)檢查力度，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求的擰緊力矩。也可從設(shè)計(jì)方面，加強(qiáng)強(qiáng)度校驗(yàn)，保證螺栓提供的預(yù)緊力大于承載載荷。但歸根結(jié)底，應(yīng)從標(biāo)準(zhǔn)入手。只有制定合適的標(biāo)準(zhǔn)，才能從源頭上控制標(biāo)準(zhǔn)砝碼的裝配問題，防止出現(xiàn)螺栓松動(dòng)。
以上是如何從源頭控制整車標(biāo)準(zhǔn)砝碼裝配問題的詳細(xì)介紹，望采納！
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