HUCK釘在重卡自卸車型車架上的應用研究

劉洪博，孫愛友，聶光輝，王耘

（安徽江淮汽車集團有限公司，安徽 合肥 230601）

HUCK釘在重卡自卸車型車架上的應用研究

劉洪博，孫愛友，聶光輝，王耘

（安徽江淮汽車集團有限公司，安徽 合肥 230601）

文章首先論述了HUCK釘在汽車工業中的重要性。闡述了HUCK釘的功用、組成及分類，在保證汽車車架安全、質量要求的前提下，以HUCK釘緊固工藝替代傳統的“螺栓+螺母”緊固工藝，可簡化配件連接工序、提高生產效率、增加配件連接可靠性和減少投資成本。介紹了重卡汽車車架應用HUCK釘部位和數量，進行了可靠性、工作效率、操作便捷性分析研究，車架裝配緊固工作效率和連接強度結果也完全滿足有關要求。

HUCK釘；自卸車車架；工作效率；夾緊力；成本

KCLC NO.:U463.9Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)03-13-04

1、引言

1.1 關于夾緊力與扭矩

在大多數重型設備應用中，設計工程師們開始關注在穩定持久的牢固連接下，如何保持長期的耐久性和抗振動性。傳統思想認為，安裝普通螺栓螺母時需要更多動力并以扭矩為單位，從而形成更加緊密、安全以及抗振性的連接。但原來傳統思想中，相信更高扭矩可以使連接更安全耐用的觀點是錯誤的。

夾緊力，即由緊固件及其組件牽引所產生的在連接處的載荷量，實際上這與力矩幾乎無關。例如，在一個應用中，只有三個螺栓不能達到六個螺栓的夾緊力時，這三個緊固件被迫承受大量的負載。當連接處設計需要六個螺栓時，實際上僅由三個螺栓實現了最初的設計支持。這是因為這三個螺栓為六個螺栓承受了太多的承載要求，所以他們極易失效。

1.2 HUCK釘的系統含義、組成及分類

1.2.1 HUCK釘的系統含義

HUCK釘全套系統名稱為：HUCK BOBTAIL系統，采用直接拉伸鎖緊技術，實現材料緊密連接，代表了當今最先進的緊固系統。

1.2.2 HUCK釘的組成

HUCK釘是由HUCK鎖緊螺栓和HUCK鎖緊套環組成，通過液壓設備和緊固安裝工具、槍頭傳遞動力，實現快速鎖緊。

1.2.3 HUCK釘的分類

HUCK鎖緊螺栓根據應用部位孔徑大小分為12mm、14mm、16mm、20mm四大類，長度尺寸根據夾緊材料總厚度進行分類（有具體的夾緊范圍數據表可以查找）；

1.3 HUCK釘的安裝過程和設備結構形式

1.3.1 HUCK釘的安裝過程

HUCK Bobtail系統提供了一個閃電般快速的安裝，通過液壓傳動系統和安裝槍頭，最快可達2秒的安裝時間即可滿足緊固要求。動作分解如下（圖1）：

圖1

（1）釘桿安裝就位，套環旋在頂桿上。

（2）將工具槍頭推入釘桿的短尾部分。

（3）當到達預設定的力的值時，槍頭外環開始擠壓套環使其變形并進入釘桿的鎖環內，持續的擠壓將會使套環伸長，并拉伸釘桿，產生精確的夾緊力。

（4）當鉚接動作完成，槍頭會退出釘桿，松開拉爪，最后完成安裝。

·安裝過程Huck釘與板件之間會產生作用力，板件作用力變化可分為三個階段：

（1）夾緊階段：爪頭抓住螺栓前端的螺紋，向后拉伸，套筒頂住套環并向前擠壓套環，當配合長度達到約3mm時，夾緊力達33KN。

（2）緊固形成階段：隨著套筒與套環配合長度的變長，套環在套筒夾緊力的作用下被擠壓，由于套環材質為低碳鋼，螺栓為高強度合金桿。

（3）緊固完成階段：套環在套筒的的作用力下形成100%的過盈配合。

1.3.2 HUCK釘的設備結構形式

Huck釘的設備結構形式由液壓站（圖2）、高壓油管和安裝工具、工具槍頭（圖3）組成，通過液壓站輸出壓力動能，動力通過高壓油管輸出到安裝工具和槍頭實施Huck釘的拉動緊固。

圖2

圖3

2、HUCK釘在重卡自卸車型車架總成上的應用

2.1 概述

重卡車型以產量較大的自卸車型為例，全車架總成采用276個螺栓進行配件的緊固連接，單臺車架四人同時需要11分鐘才能完成螺栓緊固和定扭矩操作（單人操作需要22分鐘）。

2.2 重卡自卸車架現有緊固件類別和分布

2.2.1 重卡自卸車型現有緊固件類別

螺栓套件采用壓縮空氣動力通過風動氣槍進行螺栓螺母的緊固，鉚釘采用液壓鉚接機進行鉚接緊固。

2.2.2 重卡自卸車型現有緊固件分布

現有緊固件主要集中分布在自卸車型車架擋板連接部位，左右對稱分布共有130-160個螺栓套件（圖4）。

圖4

2.3 重卡自卸車型車架總成的HUCK釘應用

2.3.1 重卡自卸車型車架總成擋板部位應用Huck釘可行性分析

（1）工作效率提升分析：

圖5

以Y3B00自卸車型車架總成為例（圖5），全車架共有276組螺栓緊固件（8組M12、216組M14、52組M16），螺栓的單件緊固加復緊定扭時間為9.6-12秒，進行螺栓緊固件和Huck釘安裝緊固時間對比（表1）：

表1 兩種工藝工效對比表（單位：s）

明顯Huck Bobtail緊固件比標準高強緊固螺栓套件工作效率高。（2）Huck釘與螺栓緊固可靠性對比分析：①夾緊力測試：

圖6

圖6反映出：Huck Bobtail的夾緊力偏差范圍較小，容易控制；夾緊力均值大于相鄰大一直徑的標準螺栓，可減少使用數量，提高經濟效益。

②夾緊力、抗拉伸力、抗剪切力綜合分析：

表2

從表2對比結果可知：

1）HUCK釘比螺栓夾緊力要好，平均夾緊力增大8%左右；

2）抗拉伸力HUCK釘和螺栓相當，螺栓略好；

3）抗剪切力HUCK釘相對于螺栓增強20%左右；

4）自卸車后懸架部分受力主要為剪切力，故HUCK性能相對螺栓較好。

③圖7是Huck Bobtail緊固件與普通螺栓螺母牙紋對比圖，可以看出Huck套環比一般普通螺母螺紋高出50%～100%，從配合面積來看，Huck緊固約為螺栓緊固的1.5～2倍。綜合考慮兩方面原因，Huck連接方式的接觸面積約為普通螺栓螺母的5～7倍。

圖7

（3）自卸車擋板部位現有狀態螺栓強度和Huck釘組合裝配強度校核（表3）（后懸架承載60噸，理論計算）。

表3 組合裝配強度校核

（4）綜合性能分析

表4 Huck釘與傳統鉚釘、高強度螺栓螺母緊固綜合性能對比

綜合以上（表4）重卡自卸車型車架總成擋板部位應用Huck釘可行性分析，可以在江淮重卡車型自卸車車架上進行應用。

2.3.2 重卡自卸車型車架總成Huck釘應用實例和工藝文件

（1）綜合連接強度、經濟成本進行Huck釘應用部位的確定工作。

圖8 Huck釘應用成本分析

（圖8）選取兩例較為典型的長擋板車型和短擋板車型進行Huck釘應用部位的成本分析和定位工作。長擋板車型應用：擋板與縱梁連接共計118個螺栓，經過優化HUCK釘替換螺栓50個，取消螺栓裝配30個，鉚釘替代螺栓裝配12個，保留26個螺栓裝配，成本節約25.74元；短擋板車型應用：擋板與縱梁連接共計74個螺栓，HUCK釘替換螺栓34個，取消螺栓裝配20個，保留20個螺栓裝配，成本節約1.28元。

（2）Huck釘在重卡自卸車型擋板部位應用的規格型號（表5）。

表5 重卡自卸車型車架Huck釘應用Huck釘規格對照表

3、總結

Huck Bobtail緊固件是目前世界上唯一不需要扭力而產生緊固力的緊固件。其緊固力大小取決于螺桿直徑大小及相配套的套環。在國外重型載貨汽車應用較多，如奔馳、斯堪尼亞、萬國、沃爾沃等。Huck Bobtail新型緊固技術具有操作簡單、安裝快捷、安裝強度及精度高、抗振抗疲勞等顯著優勢，適合于重型載貨汽車車架、客車底盤等附加值高、載荷要求較高等行業，必將在國內汽車行業得到廣泛應用。

[1] 吳青云.Huck新型鉚接技術.機械工業信息研究院2011年第9期p79-82.

[2] 董艇艦.振動篩用環槽冷鉚釘槍的結構與工作原理.遼寧工程技術大學學報（自然科學版）第18卷 第1期 p73-75.

[3] 楊樹森.拉鉚釘及其在鐵道車輛中的應用.鐵道車輛 第44卷 第12期 P11-13.

圖6 改善后81625304199零件工位器具

圖7 改善前后人員彎腰次數變化

4、結束語

工業工程技術為改善提供了有力工具，改善作為推行精益生產的基礎，對生產現場一些不合理、不必要的過程進行優化，以達到人員、設備、工位的最佳結合。在對生產加工過程進行剖析后，對其中制約生產效率的因素進行針對性的解決，以徹底提高生產效率，達到綜合優化。

參考文獻

[1] 易樹平，基礎工業工程，機械工業出版社，2007.

[2] 張超勇，汽車制造工業工程，機械工業出版社，2009.

[3] 汪應洛，工業工程導論，中國科學技術出版社出版社，2001.

[4] 白東哲，生產系統現場工作研究，機械工業出版社，2004.

HUCK nailed on the heavy card dump car frame of application research

Liu Hongbo, Sun Aiyou, Nie Guanghui, Wang Yun
( Anhui jianghuai Automobile Co., Ltd., Auhui Hefei 230601 )

The writer described the importance of HUCK products in the automobile industry, explained the function, composition and classification of HUCK products. Used HUCK bolt to instead of the standard bolt and nut, we can simplify working process, improve production efficiency, increase the reliability of connection and reduce the cost of investment , of course the premise is ensuring the car frame safety and meets the quality requirements. And also the writer introduced the application of HUCK bolts on heavy duty truck, include position and quantity, meanwhile he also made an analysis of reliability, efficiency and convenience of operation. The results indicate the working efficiency of HUCK installing tools and the result of connection strength can completely satisfy the relevant requirements.

HUCK bolt; the frame of tip truck; working efficiency; clamping; Cost

U463.9

A

1671-7988 (2017)03-13-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.03.007

劉洪博，女，(1981-)，助理工程師，就職于安徽江淮汽車集團有限公司。