某车型门型钢铰链销轴锁紧螺纹孔滑牙问题解决

梁钢涛

上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545001

1 问题描述

6月份，车间质量反馈某车型左上前门型钢铰链销轴锁紧螺纹孔滑牙故障28例，故障率PPH：0.49。该问题影响车间正常生产，造成质量和成本损失，问题急需解决。

图1

2 螺纹孔滑牙潜在失效模式分析

该车型门型钢铰链已批量供货，加工参数与工艺已固化，对出现的滑牙问题，进行潜在失效模式分析如下：

螺纹孔滑牙可能原因：

（1）螺纹底孔过大（大于7.0mm），定位螺栓安装倾斜，安装螺栓扭力过大（锁紧螺栓扭力枪转速过快），螺纹少牙；（2）螺纹孔/螺栓/销轴的公差匹配，破坏扭矩不合格；（3）组件的硬度不够。

3 螺纹孔/螺栓/销轴的公差匹配分析

（1）左上/左下型钢铰链由同一台专机上使用同一刀具加工，通过对盲孔及锁紧螺纹孔随机抽检，螺纹底孔孔径及螺牙检测均无异常，排除螺纹孔径影响（详见附页尺寸报告）。

图2

（2）对车身侧铰链螺孔/螺栓尺寸/销轴尺寸随机各抽查30件零件测量数据分析：

锁紧孔尺寸要求6.647-6.912，实测6.74-6.88；①螺栓长度尺寸15-0.5实测14.86-14.92，②螺栓直径要求7.7-7.8实测7.72-7.8；销轴：①10-0.02尺寸实测9.98-10.0；②9.2+0.1实测9.22-9.24。

图3

4 螺纹孔尺寸与螺纹破坏扭矩测量分析

对车身侧铰链螺孔与螺栓尺寸进行检查，单件均在公差范围内，随机抽取30件零件进行扭矩破坏试验，实测35.6-40.2N，具体见下表2。

表2

5 零件材料性能（硬度）进行检查分析

对销轴/锁紧螺钉/铰链零件硬度进行测量分析，销轴洛氏硬度要求12-18HR，实测14HR，锁紧螺钉洛氏硬度要求32-38HR，实测34HR，换算维氏硬度为325HV左右，Q345B材料要求170-190HV，实测185HV，换算洛氏硬度为12.4HR，都在合格范围内。分析结论：①销轴硬度远低于锁紧螺钉，无产生较大阻力产生影响忽略不计。②螺钉硬度大于铰链材料硬度，螺栓锁紧过程中受力较小，影响排除。

表1

图4

图5

6 缺陷件实物分析

√ 缺陷件锁紧孔螺牙如图已破坏，单边破坏较严重，残丝粘附在螺钉上，失效模式分析螺钉锁紧过程中受力不均，螺牙受到较大阻力破坏掉。

图6

√ 对螺牙硬度进行测量数据为235-250HV，符合230-250HV要求。

图7

√ 螺钉硬度测试为33HR，符合要求。外径7.74与长度14.85均符合要求。

√ 故障件铰链螺钉安装明显歪斜，螺牙锁紧时受阻力较大破坏导致滑牙。

图8

图9

图10

√ 同类某公司车型铰链锁紧力虽定义为23±3N.m，开发阶段锁紧力为26N.m，发现个别有滑丝问题，批量后更改为23N.m后问题消除，实际验证锁紧扭力过大，出现滑丝概率及风险会增加。

结合如上逆向分析滑牙主要原因：

（1）螺纹孔加工倾斜，锁定锁紧不垂直时受力不均，导致滑牙。实际产品螺纹孔垂直居中，排除螺纹歪斜导致

（2）螺牙硬度不够，螺牙受力受损，实际测量合格，排除螺牙硬度不够因素

（3）螺栓安装歪斜，螺牙锁紧时受阻力较大破坏导致滑牙，两个环节会出现此现象：螺栓第一预拧紧时安装歪斜，第二螺栓锁紧前会拧出3个牙，不排除过程脱落安装后歪斜导致

（4）最终装配扭矩为23-29N.m。同类型钢铰链最终锁紧力为20±3 N.m，拆卸螺栓后定位螺栓与螺纹未完全啮合便锁紧，容易造成伤扣、乱扣、滑牙等现象风险大。

7 过程管控措施

综上分析，排除螺纹孔尺寸及组件尺寸材料方面的影响，针对滑牙问题，供应商采取如下具体管控措施；

过程管控措施：

（1）针对丝锥寿命进行有效监控管理，使用寿命为1000次，员工进行点检记录，专用进行回收避免丝锥过度使用。

（2）配置专人使用工具模研磨钻头，保证钻头研磨一致性。

（3）工艺方面M8×1.25螺纹孔加工工序为使用8工位专机钻孔、丝攻，M8螺纹孔采用螺栓全检，排除毛刺及未加工到位的问题。

图11

（4）材料与螺栓尺寸性能严格执行进料检验验收。

（5）锁紧螺栓定扭矩预紧力按9 N.m进行设定管理，定扭矩装配时转速设定为200转/分，避免速度过快受力不均匀损伤螺牙。

（6）锁紧螺栓装配增加定位工装保证与定扭枪成垂直角度，员工自检，避免装配歪斜螺栓及装不到位问题，终检工序扭力复测时对锁紧螺钉装配角度（装配歪斜）进行目视检验。

图12 某车型车门型钢铰链锁紧螺栓滑牙故障率统计

8 改进效果

所有措施断点后，铰链滑牙故障率由改进前的PPH0.49降低为0，问题得到有效解决。