汽車螺栓裝配訓練臺架的設計

孫 駿 張小艷 郭勇勝

（合肥工業大學 機械與汽車工程學院，安徽 合肥230061）

在產品裝配和設備維修過程中，螺栓擰緊應用于汽車行業的裝配已經是一個普遍現象。螺栓擰緊的質量是保證設備質量及設備正常運轉的基礎。螺栓聯接屬于螺紋聯接一種，絕大多數螺紋聯接時都要預緊，目的在于增強聯接的剛性、緊密性、防松及防滑。預緊力的適當控制又是確保螺紋聯接質量的關鍵。過大或過小的預緊力均是有害的，所以預緊力的大小、準確度都十分重要。但是預緊力的大小、效果、施工工藝、施工工具、施工人員都是決定螺栓預緊力的關鍵。因此本文從施工人員研究，解決螺栓預緊力的問題，保證質量。對螺栓的裝配工作進行規范，防止因裝配方法、扭矩不當等帶來的相關損失，為保證裝配質量，特設計螺栓裝配訓練臺架。

1 螺栓裝配要點

1.1 遵循螺栓聯接的541法則。螺栓的裝配過程中存在三種力，分別是夾緊力、螺紋副的摩擦力和螺栓端部內表面和被聯接件的摩擦力。一般在一個螺紋聯接中，各力之間的比例關系如圖1，聯接件與螺栓端部內表面的摩擦力：螺紋副的摩擦力：夾緊力=5:4:1，因此，施加扭力矩必須符合541法則。

1.2 裝配前目視檢查螺栓被聯接件的絲孔，應無磕碰、劃傷，符合圖紙或相關標準。

1.3 在裝配過程中，不得碰傷螺栓的螺紋部分。

1.4 螺栓的頭部與螺母的端面，應與被緊固的零件平面均勻接觸，不應傾斜，也不允許用錘敲擊使兩平面接觸，螺桿無彎曲變形。

1.5 被連接件應均勻受壓，相互緊密貼合，連接牢固。

1.6 螺栓緊固時嚴禁使用不合適的扳手、套筒。

圖1 緊固螺栓聯接時各力所占比例

2 螺栓裝配訓練臺架

2.1 平面螺栓裝配訓練臺架

臺架設計如圖2左圖，操作平面為長方形，長200mm，寬100mm，固定在臺架上，臺面上設計四塊平墊塊，每個平墊塊長40mm，寬30mm，通過四個螺栓將操作面板和平墊塊固定。臺架表面尺寸：長2400mm，寬1000mm，共10個工位。螺母選擇M12，等級8.8，扭力矩大小78.5Nm。

2.1.1 訓練目的

通過平面螺栓裝配訓練臺架裝配訓練，訓練單面多組螺栓裝配順序，提高裝配作業效率，保證裝配品質和提高操作熟練程度。

2.1.2 訓練內容

按照操作順序依次在規定時間內擰緊螺栓。

2.1.3 操作步驟

圖2 平面螺栓裝配訓練臺架

1）連接風槍，并檢查風槍運行是否正常，若正常則按下計時開關；

2）取四個平墊塊從左向右依次放置在平面臺架上并對準孔位；

3）抓取4個螺栓，依次裝入套筒中并打入到平墊塊①、②、③、④的孔中；

4）抓取8個螺栓，依次裝入套筒中并打入到平墊塊①、②、③、④的孔中；

5）抓取4個螺栓，依次裝入套筒中并打入到平墊塊①、②、③、④的孔中；

6）放下風槍，對16個螺栓進行檢查，檢查順序和作業順序一致；

7）確認完成，按下計時開關，記錄時間。

2.1.4 考核標準

作為訓練者，通過訓練后對操作者進行測試，測試標準如表1。

表1 平面螺栓裝配臺架考核標準

2.2 螺栓垂直水平面裝配訓練臺架

螺栓垂直水平面裝配訓練臺架設計如圖3所示：選擇M8、M10、M12螺栓，等級為8.8，扭矩大小分別為25.4Nm、44.1Nm和78.5Nm。水平面尺寸：長 80mm，寬 1000mm，其中 M8、M10、M12 螺栓各 50 個；垂直平面尺寸：長 80mm，寬1000mm，其中 M8、M10、M12螺栓各50個。

圖3 螺栓垂直水平面裝配訓練臺架

2.2.1 訓練目的

通過螺栓垂直水平面裝配訓練臺架訓練，提高裝配作業效率，保證裝配品質和提高操作熟練程度。

2.2.2 訓練內容

按照操作順序依次在規定時間內打緊螺栓。

2.2.3 操作步驟

1）連接風槍，并檢查風槍運行是否正常，若正常則按下計時開關；

2）每次正確抓取M12螺栓5個，共20次，依次裝入套筒打入到螺紋孔內,裝配方向從上到下，從前到后；

3）每次正確抓取M10螺栓5個，共20次，依次裝入套筒打入到螺紋孔內,裝配方向從上到下，從前到后；

4）每次正確抓取M8螺栓5個，共20次，依次裝入套筒打入到螺紋孔內,裝配方向從上到下，從前到后；

5）放下風槍，對300個螺栓進行檢查，檢查順序和作業順序一致；

6）確認完成，按下計時開關，記錄時間。

2.2.4 考核標準

作為訓練者，通過訓練后對操作者進行測試，測試標準如表2。

表2 螺栓垂直水平面訓練裝配臺架考核標準

3 訓練方案設計

3.1 培訓對象：新進廠員工

3.2 培訓內容

1）學習螺栓裝配訓練臺架操作步驟和注意事項。

2）觀看相關作業視頻。

3）實踐教師現場演示各項操作內容。

4）學員進行分組訓練各項目。

3.3 培訓課時：16課時

3.4 培訓方法：講授+實踐操作

3.5 注意事項

禁止敲擊、甩打風槍；若風槍導致螺栓打毛則更換螺栓；若螺栓緊固一次沒有到位，則再緊固；風槍漏氣，則需更換并維修；抓起螺栓手法正確，螺栓緊固有效；注意操作計時器時力量不要過猛，以免造成計時器損壞；注意單面多組螺栓緊固順序。

3.6 技能訓練質量具體要求

裝配順序（滿分4分）：按照作業指導書要求順序作業，一處錯誤扣1分；）工具使用（滿分4分）：握槍姿勢錯誤扣2分；氣管連接錯誤扣2分，套筒不能正確裝在風槍上扣2分；物料拿取（滿分4分）：作業過程有物料掉落扣1分/次；裝配完整性（滿分4分）：裝配不完整 扣3分/1個；作業結果（滿分10分）：螺栓沒有打緊扣2分/個；螺栓頭有打毛問題扣2分/個；螺母或螺栓上的螺紋絲牙打壞扣2分/個；自檢（4分）：沒有自檢動作或標識扣4分。

3.7 考核

訓練結束后，按照準配要求對培訓員工進行理論和實踐考核，其中理論占40%，實踐占60%，成績合格可以進入生產單位工作。實踐考核按照標準進行測試，其中操作時間成績70分，技能訓練質量具體要求30分。

通過汽車螺栓裝配訓練臺架訓練成績合格的員工，能第一時間適應車間的裝配，滿足裝配質量要求。

4 結論

本文以汽車螺栓裝配訓練臺架為對象，研究了汽車螺栓裝配訓練臺架設計問題，具體研究成果如下：

1）分析螺栓裝配的要點，為臺架設計提供理論依據

2）汽車螺栓裝配訓練臺架設計過程

3）汽車螺栓裝配臺架訓練項目內容和訓練方案

自主研制的汽車螺栓裝配訓練臺架可以應用于企業培訓，在汽車裝配高端技能人才培養發揮了重要作用，對企業員工培訓上都起到很好的效果；還可以應用在汽車裝配專業實訓中，培養學生的裝配操作技能，為以后進入企業做好準備。

S

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