安裝板件料厚與M5焊接螺柱焊接強(qiáng)度的 匹配關(guān)系研究

周爽 周興

摘 要：文章介紹了在汽車設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)的安裝件與M5焊接螺柱匹配時(shí)，由于安裝板件料厚與M5焊接螺柱焊接強(qiáng)度的匹配不合理，導(dǎo)致安裝打緊螺母時(shí)焊接螺柱脫落現(xiàn)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(zhì)原因。

關(guān)鍵詞：焊接螺柱強(qiáng)度;焊接螺柱脫落;安裝扭矩

中圖分類號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：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(dāng)今汽車行業(yè)快速發(fā)展，自主品牌汽車經(jīng)歷了從無到有，從小到大，從弱到強(qiáng)的強(qiáng)勁發(fā)展過程。與此同時(shí)國內(nèi)汽車設(shè)計(jì)工程師在經(jīng)歷了不斷地學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，已從一開始的完全模仿向自主創(chuàng)新階段大踏步邁進(jìn)。為適應(yīng)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的品質(zhì)，精益化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為我們每個(gè)汽車設(shè)計(jì)工程師的首要理念和追求。在追求精益化設(shè)計(jì)過程中，每一種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，每一種零部件的安裝匹配關(guān)系，都需做到極大的合理性，做到設(shè)計(jì)的“滿而不溢”就需要我們把每一種結(jié)構(gòu)的本質(zhì)剖析清晰。在汽車結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)中，焊接螺柱是使用最為頻繁的，因此準(zhǔn)確把控焊接螺柱焊接強(qiáng)度與安裝件的匹配關(guān)系顯得尤為重要，真正做到“滿而不溢”才能有效的避免因設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度不足導(dǎo)致的螺柱脫落問題。

1?問題現(xiàn)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(shí)，出現(xiàn)部分焊接螺柱脫落現(xiàn)象。據(jù)車間反饋，粗略統(tǒng)計(jì)掉釘率約6.6%（每天150臺(tái)左右車，掉釘10臺(tái)左右）。嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)拍，并造成大量浪費(fèi)，給質(zhì)量控制造成較大隱患。隨即我們展開了調(diào)查分析，首先我們分析了安裝結(jié)構(gòu)的配合關(guān)系，如圖1配合結(jié)構(gòu)說明圖和圖2剖解說明圖所示。

2?試驗(yàn)過程及結(jié)果分析簡(jiǎn)述

2.1?用扭力扳手測(cè)試

為了驗(yàn)證安裝支架板材的料厚和零件表面噴涂的油漆，是否對(duì)焊接螺柱的安裝強(qiáng)度有影響，是否是掉釘現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵因素，我們決定測(cè)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(guān)注點(diǎn)（鈑金焊接螺柱處反面變形量）狀態(tài)和破壞掉螺柱所需扭矩。

試驗(yàn)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(duì)比鈑金焊接螺柱處反面變形量;然后在用測(cè)扭扳手測(cè)試，將焊接螺柱打到脫落時(shí)的最大扭矩。如圖3帶漆工件和圖4不帶漆工件測(cè)試結(jié)果。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)（如圖5試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)），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(shì)明顯，而工件帶漆和不帶漆，對(duì)焊接螺柱的安裝強(qiáng)度影響不大。

根據(jù)試驗(yàn)過程中工件的變形現(xiàn)象和對(duì)比結(jié)構(gòu)，我們對(duì)工件的變形機(jī)理進(jìn)行分析，結(jié)論如圖6所示。

2.2?在總裝車間測(cè)試

為了對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)論和理論分析的進(jìn)一步驗(yàn)證，我們決定以正式批量生產(chǎn)的模式，用總裝現(xiàn)場(chǎng)工具安裝，測(cè)試用0.8mm厚支架，統(tǒng)計(jì)掉釘量，如圖7現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試圖和圖8測(cè)試記錄表。

根據(jù)測(cè)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(xiàn)象產(chǎn)生。

3 總結(jié)分析

現(xiàn)場(chǎng)2.5mm厚支架與0.8mm厚支架鈑金背面變形對(duì)比，如圖9。

通過對(duì)比兩種狀態(tài)可見，支架厚度減小對(duì)鈑金變形和掉釘均有好處。綜合上述試驗(yàn)和分析，總結(jié)認(rèn)為，可以采用減小支架厚度來解決掉釘問題。

4?結(jié)束語

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到焊接螺柱脫落問題時(shí)，可能通常的思路會(huì)考慮是螺柱的焊接質(zhì)量，焊接強(qiáng)度的問題，一般會(huì)瞄準(zhǔn)檢查螺柱的焊接質(zhì)量或更換更大規(guī)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(jiǎn)

單粗暴的解決方式卻有可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)的臃腫，背離精益化設(shè)計(jì)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(fā)設(shè)計(jì)過程中提供了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn);同時(shí)為后續(xù)類似問題的解決提供了參考思路。

參考文獻(xiàn)

[1] 武英海.螺柱焊工藝評(píng)定試驗(yàn)[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(shù)及其在汽車車身上的應(yīng)用探討[J]，汽車工藝與材料，2018，6.