安裝板件料厚與M5焊接螺柱焊接強度的 匹配關系研究

周爽 周興

摘 要：文章介紹了在汽車設計過程中，設計的安裝件與M5焊接螺柱匹配時，由于安裝板件料厚與M5焊接螺柱焊接強度的匹配不合理，導致安裝打緊螺母時焊接螺柱脫落現象。文章闡述了尋找焊接螺柱脫落問題原因思路和方法，深入剖析問題的本質原因。

關鍵詞：焊接螺柱強度;焊接螺柱脫落;安裝扭矩

中圖分類號：U466 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）10-221-03

Study on Matching Relationship between Mounting Plate Thickness?andM5 Stud Welding Strength

Zhou Shuang， Zhou Xing

（?Brilliance Auto R&D Center， BIW Section，?Liaoning Shenyang 110141?）

Abstract：?This article introduces the welding stud fall-off status in nuts tightening caused by the mismatching between designedmounting material thickness and M5 studs welding strength in vehicle design phase. It also explained the idea and method about the reason for welding stud fall-off， and the further analysis about the root for the problem.

Keywords：?Welding stud strength;?Welding stud fall-off;?Installation torque

CLC NO.：?U466??Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）10-221-03

前言

當今汽車行業快速發展，自主品牌汽車經歷了從無到有，從小到大，從弱到強的強勁發展過程。與此同時國內汽車設計工程師在經歷了不斷地學習和經驗總結，已從一開始的完全模仿向自主創新階段大踏步邁進。為適應日益激烈的市場競爭，提高設計產品的品質，精益化設計已經成為我們每個汽車設計工程師的首要理念和追求。在追求精益化設計過程中，每一種結構的設計，每一種零部件的安裝匹配關系，都需做到極大的合理性，做到設計的“滿而不溢”就需要我們把每一種結構的本質剖析清晰。在汽車結構中設計中，焊接螺柱是使用最為頻繁的，因此準確把控焊接螺柱焊接強度與安裝件的匹配關系顯得尤為重要，真正做到“滿而不溢”才能有效的避免因設計結構和強度不足導致的螺柱脫落問題。

1?問題現象描述

某SUV車型，在總裝車間裝配過程中，油泵控制器支架安裝到油箱維修孔蓋時，出現部分焊接螺柱脫落現象。據車間反饋，粗略統計掉釘率約6.6%（每天150臺左右車，掉釘10臺左右）。嚴重影響生產節拍，并造成大量浪費，給質量控制造成較大隱患。隨即我們展開了調查分析，首先我們分析了安裝結構的配合關系，如圖1配合結構說明圖和圖2剖解說明圖所示。

2?試驗過程及結果分析簡述

2.1?用扭力扳手測試

為了驗證安裝支架板材的料厚和零件表面噴涂的油漆，是否對焊接螺柱的安裝強度有影響，是否是掉釘現象發生的關鍵因素，我們決定測試不同料厚的支架，以及選用帶漆零件和不帶漆零件，在安裝扭矩（5N·mm）下的關注點（鈑金焊接螺柱處反面變形量）狀態和破壞掉螺柱所需扭矩。

試驗方式和過程：選用三組料厚（t=0.8＼ t=1.5＼ t=2.5）支架，帶漆和不帶漆油箱維修孔蓋;用定扭扳手分別將安裝螺母打到5N·mm，查看并對比鈑金焊接螺柱處反面變形量;然后在用測扭扳手測試，將焊接螺柱打到脫落時的最大扭矩。如圖3帶漆工件和圖4不帶漆工件測試結果。

根據統計的數據（如圖5試驗數據統計），可見料厚越厚變形量越大承受的最大扭矩值越低，工件凹陷變形趨勢明顯，而工件帶漆和不帶漆，對焊接螺柱的安裝強度影響不大。

根據試驗過程中工件的變形現象和對比結構，我們對工件的變形機理進行分析，結論如圖6所示。

2.2?在總裝車間測試

為了對上述試驗結論和理論分析的進一步驗證，我們決定以正式批量生產的模式，用總裝現場工具安裝，測試用0.8mm厚支架，統計掉釘量，如圖7現場測試圖和圖8測試記錄表。

根據測試記錄表可見，將安裝支架的板材料厚降至0.8mm后，再無掉釘現象產生。

3 總結分析

現場2.5mm厚支架與0.8mm厚支架鈑金背面變形對比，如圖9。

通過對比兩種狀態可見，支架厚度減小對鈑金變形和掉釘均有好處。綜合上述試驗和分析，總結認為，可以采用減小支架厚度來解決掉釘問題。

4?結束語

結構設計中遇到焊接螺柱脫落問題時，可能通常的思路會考慮是螺柱的焊接質量，焊接強度的問題，一般會瞄準檢查螺柱的焊接質量或更換更大規格焊接螺柱的方向去解決問題，這種方式雖然解決起問題來直接且迅速有效，但這種簡

單粗暴的解決方式卻有可能導致設計的臃腫，背離精益化設計的理念。通過本案例中的焊接螺柱脫落問題的解決過程，為我們以后在新車型開發設計過程中提供了設計經驗;同時為后續類似問題的解決提供了參考思路。

參考文獻

[1] 武英海.螺柱焊工藝評定試驗[M].金屬加工（熱加工）， 2016，6.

[2] 李紅華.周啟玉.張旭光.李先珍.螺柱焊技術及其在汽車車身上的應用探討[J]，汽車工藝與材料，2018，6.