重型貨車中后橋V形推力桿裝配困難影響因素及對策

東風商用車有限公司車輛工廠 湖北十堰 442041

V形推力桿在重型貨車上起著不可忽視的作用，除了可以防止中、后橋前后移位，還可以防止左右移位。當重型貨車轉(zhuǎn)彎時，V形推力桿三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)能阻止車橋發(fā)生左右偏移，保證車輛的平順性，對車輛行駛安全性至關重要。

東風商用車在D760旗艦重型貨車開發(fā)時中后橋與車架連接全系采用了V形推力桿結(jié)構(gòu)，有效提升了整車行駛的安全性，市場認可度較高。由于首次采用了全新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在整車裝配過程中頻繁出現(xiàn)“V形推力桿與車架裝配困難”問題，嚴重影響整車裝配效率，本文著重對該問題產(chǎn)生的原因及整改對策進行研究分析。

V形推力桿整車裝配結(jié)構(gòu)說明

如圖1、圖2所示，V形推力桿一端連接中后橋，一端連接車架橫梁總成中的推力桿支座，均采用螺栓連接。

裝配工序劃分說明：由于V形推力桿中有橡膠件不耐高溫，無法通過車架總成油漆線。公司在裝配工序劃分時將V形推力桿放在總裝配廠裝配，連接中后橋與車架橫梁總成；對應的V形推力桿支座放在車架廠裝配，與橫梁一起組成橫梁總成裝入車架總成中。

圖1 V形推力桿與車架及中后橋連接方式

圖2 V形推力桿與推力桿支座連接方式

關鍵尺寸：由裝配方式可知，左右推力桿支座的孔心距A為裝配的關鍵尺寸，需要重點予以保證。

裝配中存在的主要問題如下：

1）V形推力桿裝配時與推力桿支座對應裝配孔錯位，螺栓無法裝配（見圖3）。

2)螺栓雖能裝入螺紋孔內(nèi)，但無法緊固到位，扭矩不達標（見圖4）。

圖3 裝配孔錯位

圖4 螺栓無法緊固到位

3）V形推力桿支座與橫梁連接部分產(chǎn)品為焊接結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場無法拆解。返修方案為解體車架總成更換橫梁總成，返修周期長、難度大，交貨期影響大。

主要原因分析

原因分析主要借助尺寸鏈，利用尺寸鏈原理分析V形推力桿裝配各環(huán)節(jié)各零件尺寸公差。通過對各個尺寸鏈環(huán)的公差進行分析，有效分配各相關的尺寸公差，從而解決裝配困難問題。

1.尺寸鏈計算結(jié)果

通過分析圖樣相關尺寸、現(xiàn)場檢測各相關部品實物質(zhì)量，利用軟件進行工藝尺寸鏈分析，見表1。封閉環(huán)尺寸A共有16個組成環(huán)構(gòu)成，計算實際IT公差為2.42mm，大于目標IT公差1.0mm。說明封閉環(huán)尺寸A在目前組成環(huán)尺寸公差分配情況下，不能滿足裝配需求，需要改善。

2.主要改善點分析

1）車架橫梁總成裝配工藝不合理。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，V形推力桿支座與橫梁裝配時采用螺栓聯(lián)接自由裝配，沒有配置專用夾具。說明在工藝策劃階段仍然沿用傳統(tǒng)的固有認識，沒有識別出需關鍵保證的尺寸。現(xiàn)場檢具檢測無法通過（見圖5），無法有效保證產(chǎn)品實物質(zhì)量。需要進行工藝合理化改善，減少組成環(huán)2公差、組成環(huán)3公差、組成環(huán)4公差和組成環(huán)12公差、組成環(huán)13公差。

2）螺紋孔封堵件設計不合理。工藝上為了保證V形推力桿支座通過油漆線后螺紋孔不進漆，設計了專用螺紋封堵件進行覆避（見圖6）。但通過現(xiàn)場實際調(diào)查，該封堵件使用后仍然有油漆進入螺紋孔內(nèi)，通過車架油漆線烘干爐后螺紋孔內(nèi)存在漆渣（見圖7），加劇了V形推力桿裝配困難。需要對封堵件結(jié)構(gòu)重新設計，減少組成環(huán)15公差。

3）V形推力桿裝配工藝不合理。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，總裝配廠在裝配V形推力桿時，由左右各1名操作工抬著推力桿，使其孔位與推力桿支座螺紋孔中心對應，由于V形推力桿重力作用，極易造成操作不同步，螺栓裝配困難。需要改進裝配工藝，減少組成環(huán)14公差。

4）V形推力桿安裝孔與裝配用螺栓設計不合理。安裝孔設計時，考慮到V形推力桿支座孔間心距很難保證，在與車架水平方向采用21mm×23mm的長圓孔（見圖8），讓出了部分制造公差。但實際作業(yè)現(xiàn)場由于長圓孔（不易加工）實物質(zhì)量、裝配時的垂直方向竄動等因素，經(jīng)常發(fā)生螺栓與螺紋孔垂直方向局部干涉。需要對安裝長圓孔重新設計，減少組成環(huán)16公差。

表1 V形推力桿裝配工藝尺寸鏈分析

5 檢具無法通過

圖7 螺紋孔內(nèi)漆渣

另外，安裝用螺栓端部設計時采用倒角無螺紋結(jié)構(gòu)（見圖9），本意是為了方便螺栓裝配（導正），實際作業(yè)現(xiàn)場易造成螺栓導正端與螺紋孔不同軸，導致螺栓擰緊過程螺紋亂扣進而對螺紋產(chǎn)生破壞作用。需要對安裝螺栓重新設計，減少組成環(huán)14公差。

圖8 安裝孔長圓孔設計

圖9 安裝螺栓端部倒角無螺紋

5）V形推力桿支座產(chǎn)品實物質(zhì)量不滿足產(chǎn)品要求。現(xiàn)場抽查4件產(chǎn)品采用三坐標進行檢測，V支座孔心距尺寸2件超差，合格率50%，直接影響V形推力桿安裝精度。另外，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場零件螺紋孔內(nèi)存在未清理的鐵屑（見圖10），直接影響螺紋孔加工精度，加劇V形推力桿安裝困難度。需要重點提升V形推力桿產(chǎn)品實物質(zhì)量，減少組成環(huán)9、組成環(huán)10和組成環(huán)15公差。

圖10 螺紋孔內(nèi)鐵屑

6）V形推力桿支座產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理。V形推力桿支座與橫梁腹翼面采用焊接方式連接（見圖11、圖12），焊接本身屬于特種工藝，參數(shù)不易控制。同時，易受橫梁腹翼面垂直度、橫梁孔心距、焊接熱變形及焊接飛濺等因素的影響，封閉環(huán)尺寸極難保證。同時焊接方式不易拆卸，現(xiàn)場螺紋孔破壞后，返修極為困難，極易造成總裝廠停線、調(diào)序等生產(chǎn)事故。需要對焊接方式進行改進，減少組成環(huán)15公差、組成環(huán)2公差，同時便于特出情況現(xiàn)場返修作業(yè)。

綜合上述分析，總結(jié)V形推力桿裝配困難主要影響因素見表2。

圖11 焊接方式設計

圖12 焊接方式實物

表2 V形推力桿裝配困難主要影響因素

解決方案

鑒于V形推力桿影響因素中涉及裝配工藝、油漆工藝、產(chǎn)品設計、部品質(zhì)量管理等，以及車架廠、總裝配廠之間的協(xié)同作業(yè)等多方面因素。報請公司質(zhì)量管理部成立CFT團隊，協(xié)調(diào)相應工廠和職能人員統(tǒng)一開展工作，從組織機構(gòu)保證上予以明確。同時每日召開例會專題進行推進，有力地保證了后續(xù)現(xiàn)場對策的具體實施。

1）針對“車架橫梁總成裝配工藝不合理”問題。V形推力桿支座采用螺栓與橫梁自由裝配，完全依靠產(chǎn)品精度無法保證封閉環(huán)尺寸。團隊成員重新識別關鍵尺寸并設計專用裝配夾具，模擬V形推力桿裝配方式（見圖13）。裝配時首先將裝配夾具孔位與推力桿支座孔位對齊，緊固4個工藝螺栓后再緊固其余安裝螺栓，然后卸下工藝螺栓，采用專用檢具100%檢測通過后完工（見圖14）。該方案消除了組成環(huán)2、3、4，組成環(huán)12、13公差分別減少至0.1mm。

圖13 V推支座專用裝配夾具

圖14 V推支座專用檢具

2）針對“螺紋孔封堵件設計不合理”問題。團隊成員重新設計封堵件結(jié)構(gòu)，選用多種材料，經(jīng)過多輪工藝試驗，終于找到三元乙丙橡膠材料，該材料可耐230℃高溫，同時且具有較強的耐腐蝕性。在原封堵件基礎上增加三元乙丙橡膠材質(zhì)墊圈（見圖15），順利通過車架電泳線且能拆卸后循環(huán)使用減低使用成本。該方案徹底消除了V推支座螺紋孔油漆后漆渣問題（見圖16），組成環(huán)15減少至0.05mm。

3）針對“V形推力桿裝配工藝不合理”問題。團隊成員共同討論方案，主要方向為消除由于V形推力桿重力影響產(chǎn)生的水平方向和垂直方向竄動問題。在不影響主體作業(yè)的前提下，充分利用現(xiàn)場作業(yè)空間，綜合考慮Q、C、D因素。新增V形推力桿吊裝工位（包括龍門吊1套、地軌1套、電葫蘆2套c ey 專用吊具2套），用于V形推力桿的吊裝上線及裝配時的精確調(diào)整（見圖17、圖18）。通過該方案的實施，一方面提高了V形推力桿裝配精度，另一方面也提高了作業(yè)效率、降低了作業(yè)強度。組成環(huán)14公差減少至0.1mm。

圖15 新結(jié)構(gòu)封堵件

圖16 V推支座螺紋孔無漆渣

4）針對“V形推力桿安裝孔與裝配用螺栓設計不合理”問題。產(chǎn)品設計人員充分借鑒競品及沃爾沃貨車類似設計的結(jié)構(gòu)，在保證裝配精度、螺栓扭矩的前提下，將V形推力桿安裝孔孔徑由21mm×23mm長圓孔優(yōu)化至φ22mm圓孔（見圖19），將裝配用螺栓由端部倒角無螺紋結(jié)構(gòu)優(yōu)化為標準結(jié)構(gòu)（見圖20）。該方案經(jīng)現(xiàn)場檢驗，消除了由于安裝螺栓與螺紋孔不同心及導向偏移情況下，安裝螺栓對螺紋的破壞問題。組成環(huán)14公差減少至0.1mm，組成環(huán)16公差減少至0.1mm。

圖17 V形推力桿吊裝工位

圖18 V形推力桿吊具

圖19 優(yōu)化安裝孔孔徑

圖20 優(yōu)化螺栓端部尺寸

5）針對“V形推力桿支座產(chǎn)品實物質(zhì)量不滿足產(chǎn)品要求”問題。公司供應商質(zhì)量部協(xié)同車架廠與零件供應商開展工程監(jiān)察，對工藝流程圖、PFMEA、控制計劃、現(xiàn)場作業(yè)文件及檢查文件進行審核，并結(jié)合文件對過程管控能力進行評估，提出需要整改的事項，加大防流出管理。供應商支座V形推力桿支座專用綜合檢具（見圖21），檢測推力桿支座安裝面的垂直度、平面度、傾斜度以及關鍵裝配用孔孔心距、孔徑、孔邊距尺寸，不滿足產(chǎn)品要求則無法通過檢具，充分保證了V形推力桿支座在車架上的安裝位置精度。產(chǎn)品質(zhì)量問題整改完成后，組成環(huán)9公差減少至0.4mm、組成環(huán)10公差減少至0.4mm、組成環(huán)15公差減少至0.05mm。

圖21 V推支座綜合檢具

6）針對“V形推力桿支座產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理”問題。中心設計師充分借鑒D320平臺車型，在滿足使用功能和整車性能的前提下，將V形推力桿支座由焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化為螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)（見圖22），為推力桿裝配工藝優(yōu)化提供了基礎。同時為后續(xù)的維修服務提供了便利條件。方案實施后消除了組成環(huán)2、組成環(huán)15減少至0.05mm。

上述6項對策實施后，尺寸鏈分析結(jié)果如下，計算實際IT公差由2.42mm降低為0.98mm，小于目標IT公差1.0mm（見表3）。說明封閉環(huán)尺寸A得到了足夠的保障，能夠滿足實際裝配要求。

圖22 V推支座螺栓連接結(jié)構(gòu)

表3 V形推力桿裝配工藝尺寸鏈分析-對策后

結(jié)語

1）尺寸鏈工具的應用。采用尺寸鏈工具對裝配各零部件額加工公差進行分析，分析組成環(huán)、封閉環(huán)，進而找出需要重點解決的關鍵組成環(huán)，這是一套科學、系統(tǒng)的分析問題方法，需要在后續(xù)工作中重點應用。

2）強化新品生產(chǎn)準備管理工作。充分開展APQP（產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃）從新品計劃和項目確定、產(chǎn)品設計和開發(fā)、過程設計和開發(fā)、產(chǎn)品和過程確認、反饋和糾正措施等5個方面全過程實施管控，避免量產(chǎn)問題。

3）嚴控部品質(zhì)量管理。部品實物質(zhì)量是保證整車質(zhì)量的關鍵因素，通過加強對供應的管理（重點部品提高來料檢驗頻次、重點部品工程監(jiān)察、供應商高層約談、加重考核以及建立供應商份額減少和退出機制），提升部品質(zhì)量，保證現(xiàn)場裝車質(zhì)量。

4）工序的劃分。文中由于V形推力桿橡膠材料不耐車架油漆線高溫，所以將其裝配路線放至總裝配廠生產(chǎn)，出現(xiàn)質(zhì)量問題易造成整條生產(chǎn)線的停線調(diào)序。通過國內(nèi)競品廠家調(diào)研，部分廠家已將V形推力桿與橫梁總成一起裝配，在橫梁總成裝配環(huán)節(jié)重點控制。目前工廠車架制造工藝正在轉(zhuǎn)變?yōu)橄扔推岷笱b配，V形推力桿放至橫梁總成后可以直接進行車架裝配，不需要再進油漆線。因此建議后續(xù)對V形推力桿裝配工順進行重新劃分，更有利于關鍵尺寸控制。