緊固件滑牙問(wèn)題分析

何偉東 王麗華 李瓊

摘? 要：緊固件裝配要滿足裝配牢固要求，其中最重要的一點(diǎn)是緊固件不能滑牙。文章針對(duì)幾種情況造成的螺釘滑牙問(wèn)題分析處理，為后續(xù)車型開發(fā)提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：可靠緊固;滑牙問(wèn)題分析處理;借鑒經(jīng)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）10-0120-03

Abstract： In fastener assembly， the requirement of secure assembly must be satisfied. One of the most important points is that the fastener cannot be slipped. This paper analyzes and deals with the screw slippage problem caused by several situations， and provides experience forvehicle development in the future.

Keywords： secure fastening; analysis and treatment of screw slippage; experience

在汽車生產(chǎn)裝配過(guò)程中螺栓螺母配合為最常見的一種配合方式，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)滑牙的現(xiàn)象。大家常將此現(xiàn)場(chǎng)歸結(jié)為裝配技能類，實(shí)際上有些滑牙現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)工程分析，會(huì)發(fā)現(xiàn)工程實(shí)際不合理，同樣會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)一定概率的滑牙問(wèn)題。本文針對(duì)一些典型的螺栓螺母配合出現(xiàn)滑牙問(wèn)題案例進(jìn)行多方面進(jìn)行分析，并針對(duì)問(wèn)題找出最合理的解決方案。

1 螺母

某車型異形螺母（圖1）無(wú)法擰緊到目標(biāo)扭矩螺栓即滑牙，滑牙率為1%，如圖2所示。按照PFMEA（過(guò)程失效模式分析）分析螺栓滑牙將造成功能無(wú)法使用，嚴(yán)重度為10，風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級(jí)為1，必須將滑牙率降到0.01%。

（1）工具合理性。

（2）對(duì)手螺栓直徑設(shè)計(jì)合理性。

（3）設(shè)計(jì)扭矩合理性。

1.1 工具選用是否合理

工具標(biāo)定扭矩偏差全部小于設(shè)定值的5%，工具合格;工具Cmk=1.55>1.33，工具穩(wěn)定性良好。從擰緊曲線分析，見圖3：

螺栓從0到20Nm的上升曲率較快，主要其他螺栓有彈墊;最終擰緊步驟高螺栓與其他螺栓無(wú)差異，沒有過(guò)沖現(xiàn)象。

綜上所述：螺栓擰緊工具穩(wěn)定性良好，沒有超出設(shè)定值5%范圍; 電槍程序設(shè)置合理，最終擰緊步驟有明顯的擰緊過(guò)程，無(wú)過(guò)沖現(xiàn)象。螺栓無(wú)法到達(dá)目標(biāo)扭矩、滑牙非工具波動(dòng)或擰緊過(guò)程不合理造成。

結(jié)論：工具選用和設(shè)計(jì)合理，不是造成滑牙的原因。

1.2 對(duì)手螺栓直徑設(shè)計(jì)是否合理

按工藝要求，六角螺栓等級(jí)均為8.8級(jí)、扭矩50±15 N·m，但從剖面圖，如圖4所示看出上端異形螺母的螺紋直徑φ9.4mm比下端螺栓的螺紋直徑φ11.1mm明顯小;相同材料/螺栓等級(jí)下，直徑小的螺栓可承受的扭矩更小。

結(jié)論：螺栓直徑小是要因。

1.3 螺母緊固扭矩設(shè)計(jì)是否合理

異形螺母的直徑比其他位置的螺栓直徑小，但是卻設(shè)計(jì)了相同的扭矩，為此，小組成員針對(duì)螺母的扭矩載荷進(jìn)行測(cè)試，供應(yīng)商最初使用的是指針扳手進(jìn)行測(cè)試，如圖5所示，得出螺母能承受A+20N·m以上的扭矩，理論OK。但經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析，指針扳手對(duì)緊固件施加扭矩是一個(gè)緩慢的過(guò)程、轉(zhuǎn)速低，與電槍施加扭矩的工況不同。

對(duì)此，小組成員對(duì)生產(chǎn)線上螺母安裝進(jìn)行跟蹤，仍然有5%的緊固件滑牙。對(duì)此，生產(chǎn)線針對(duì)異形螺母安裝點(diǎn)進(jìn)行降扭矩試驗(yàn)。用設(shè)定值為A-10N·m的電槍裝配后，螺母均未滑牙，且進(jìn)過(guò)路試試驗(yàn)也未脫落。

結(jié)論：設(shè)計(jì)扭矩太大是要因。

方案選用：綜上分析得出，螺母滑牙主要原因螺栓直徑小和設(shè)計(jì)扭矩太大，考慮到成本和開發(fā)周期，原因2螺栓直徑小更改設(shè)計(jì)涉及到零件造型更改，從主要原因3緊固扭矩上著手，經(jīng)小批量驗(yàn)證合格并用于生產(chǎn)。

2 自攻釘

某車型緊固自攻釘滑牙，滑牙率高達(dá)5%，增加車間返修時(shí)間;且車輛在路試過(guò)程出現(xiàn)自動(dòng)脫落現(xiàn)象，易造成異響問(wèn)題。

設(shè)計(jì)上沒有發(fā)布扭矩，車間根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值使用BN·m的定扭電槍擰緊。

滑牙情況可以從幾個(gè)方面開展分析：

（1）工具是否合理。

（2）工具設(shè)定扭矩是否合理。

（3）自攻釘設(shè)計(jì)是否合理。

（4）對(duì)手件鈑金孔設(shè)計(jì)是否合理。

2.1 工具選用是否合理

對(duì)于十字螺釘，目前車間采用的博世電槍常用的轉(zhuǎn)速有400r/min、600r/min、900r/min、1100r/min，通常情況為了保證裝配效率和裝配質(zhì)量六角頭螺栓好裝配選用高轉(zhuǎn)速的電槍，十字槍頭的緊固件易跳槍則選用低轉(zhuǎn)速的電槍。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看，十字螺釘裝配工位采用的是400r/min的電槍，符合電槍選用原則。

2.2 工具設(shè)定扭矩是否合理

調(diào)查發(fā)現(xiàn)卷收器上固定點(diǎn)的十字螺釘無(wú)扭矩要求，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選了了選用了2.5N·m的設(shè)定值。為了驗(yàn)證此扭矩是否合理，小組成員針對(duì)扭矩設(shè)定進(jìn)行了鈑金實(shí)驗(yàn)，圖6所示，結(jié)果如表1所示。

由此可見自攻釘在1N·m～1.6N·m設(shè)定值間螺釘不會(huì)滑牙，2.0N·m～3N·m時(shí)滑牙風(fēng)險(xiǎn)逐步增大，2.5N·m會(huì)造成較高的滑牙率。

結(jié)論：電槍扭矩設(shè)定值太高為要因。

2.3 自攻釘設(shè)計(jì)是否合理

由于自攻釘是隨總成而來(lái)的零件，由供應(yīng)商確定，主機(jī)廠對(duì)緊固件的材料、參數(shù)都無(wú)法監(jiān)控。兩家供應(yīng)商提供的螺釘差異較大，一種為帶墊圈的螺釘，一種為不帶墊圈的螺釘，如圖7所示。理論研究發(fā)現(xiàn)部分螺釘?shù)膹椈蓧|圈在開口處錯(cuò)位，在會(huì)導(dǎo)致自攻釘以某個(gè)傾角打入鈑金中，鈑金孔被鉸大，以至緊固失效（滑牙）。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證錯(cuò)位彈墊的影響，小組成員用正常的螺釘和彈墊錯(cuò)位的螺釘分別使用不同的扭矩安裝。結(jié)果如下，如表2所示。

試驗(yàn)證明彈墊錯(cuò)位的螺釘即使扭矩在0.8N·m～2N·m之間也會(huì)滑牙。

結(jié)論：彈簧墊圈錯(cuò)位是要因。

2.4 對(duì)手鈑金孔設(shè)計(jì)是否合理

自攻釘配合的鈑金孔為φ3.6mm的光孔，為驗(yàn)證目前鈑金的孔是否有問(wèn)題，小組成員制作了直徑φ3.6mm的鈑金孔進(jìn)行試驗(yàn)，如圖8所示。

試驗(yàn)證明，φ3.6mm的鈑金孔在2N·m之內(nèi)的扭矩下都能有效緊固，不會(huì)滑牙，數(shù)據(jù)見表3。

結(jié)論：鈑金孔設(shè)計(jì)不合理非要因。

小結(jié)及方案選用：自攻釘滑牙主要原因是扭矩設(shè)定值過(guò)高和彈簧墊片錯(cuò)位，團(tuán)隊(duì)決定對(duì)所有供應(yīng)商全部選用無(wú)彈墊螺釘，發(fā)布自攻螺釘為1.3±0.3N·m，批量驗(yàn)證有效。

3 螺栓

A車型試生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)后螺栓滑牙頻率很高，如圖9

所示，同一生產(chǎn)線其它車型同類安裝點(diǎn)滑牙率很低，增加車間返修時(shí)間，攻牙安裝質(zhì)量難以保證，成立攻關(guān)小組進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析。

經(jīng)對(duì)比現(xiàn)有車型和A車型發(fā)現(xiàn)：

（1）量產(chǎn)車型與A車型工具選用和設(shè)定一致，工具和扭矩設(shè)計(jì)原因可以排除。

（2）螺栓結(jié)構(gòu)是否是主要原因：

量產(chǎn)車型螺栓端頭帶有倒角，可以起導(dǎo)向作用，A車型無(wú)倒角，如圖10所示。

經(jīng)公司緊固專家技術(shù)分析：斜面安裝對(duì)孔難度遠(yuǎn)大于平面，斜面螺栓為了提高對(duì)孔率，必須采用帶導(dǎo)向螺栓，A車型螺栓選用未考慮到安裝面是斜面因素，螺栓選用錯(cuò)誤是主要原因。

小結(jié)和方案選擇：不同區(qū)域螺栓選用要求存在差異，團(tuán)隊(duì)決定選用適合斜面安裝的帶導(dǎo)向螺栓，滑牙問(wèn)題消除。

參考文獻(xiàn)：

[1]覃祖賓.汽車裝配緊固件靜態(tài)扭矩應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2016（03）.