劉路

【摘 要】針對某中型卡車駕駛室翻轉(zhuǎn)機構翻轉(zhuǎn)沉重問題，對設計、生產(chǎn)、零部件質(zhì)量進行分析、檢測。結(jié)果表明，扭桿硬度低、強度不足是造成駕駛室翻轉(zhuǎn)沉重的主要原因。通過調(diào)整扭桿的熱處理工藝，提高扭桿的拉伸強度，屈服極限，保證屈服極限角度內(nèi)剛度成線性，解決該產(chǎn)品使用中駕駛室翻轉(zhuǎn)沉重問題。

【關鍵詞】駕駛室 翻轉(zhuǎn)機構 扭桿

駕駛室翻轉(zhuǎn)機構是用來將駕駛室向前翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對發(fā)動機等部位進行維修的結(jié)構?？ㄜ囻{駛室翻轉(zhuǎn)機構可分為機械式、液壓式。液壓式可靠性差、價格昂貴、故障較多，所以大多數(shù)翻轉(zhuǎn)機構都采用機械式的扭桿結(jié)構。機械式的扭桿可以采用單扭桿式、雙扭桿式，雙扭桿式比單扭桿式能承載更大扭矩，使駕駛室左右受力均勻，不會形成扭曲現(xiàn)象，故中、重型卡車的翻轉(zhuǎn)機構多采用雙扭桿式。2013-2014年間，市場反饋某中型卡車存在駕駛室翻轉(zhuǎn)沉重的現(xiàn)象，針對該問題進行立項分析及整改。通過對駕駛室翻轉(zhuǎn)機構的相關零部件進行檢測、分析、駕駛室重量和質(zhì)心的對比，找出問題的主要原因并提出整改措施，并進行裝車驗證及可靠性跟蹤。

駕駛室翻轉(zhuǎn)機構常見故障模式：（1）翻轉(zhuǎn)機構開啟后駕駛室上翻力不足，導致翻轉(zhuǎn)沉重。（2）翻轉(zhuǎn)機構失效導致開啟后駕駛室無法翻轉(zhuǎn)。（3）駕駛室翻起后扭力過大導致駕駛室無法正常下落。

影響駕駛室翻轉(zhuǎn)機構性能有以下幾方面：（1）駕駛室翻轉(zhuǎn)機構各分總成零件尺寸及精度存在偏差，或存在設計缺陷等。（2）裝配問題。（3）駕駛室翻轉(zhuǎn)力矩不能滿足駕駛室翻轉(zhuǎn)需要。

1 零部件檢測與分析

駕駛室翻轉(zhuǎn)機構各分總成零件的檢測確認：某中型駕駛室翻轉(zhuǎn)機構，主要部件有：（1）左（右）扭桿；（2）鉸接軸；（3）鉸接支架；（4）轉(zhuǎn)向器托架；（5）左（右）扭桿臂，對其進行逐一檢測，故障點分別見下：

1.1 左（右）扭桿

尺寸檢驗（檢測樣本5件）、硬度、化學成分分析、金相、剛度及耐久試驗。

檢測結(jié)果：尺寸、材質(zhì)、金相、硬度值均合格。

設計復驗：扭桿存在理論設計與制造工藝方面問題，扭桿剛度在扭桿的屈服極限角度范圍內(nèi)不成線性。

扭桿預扭工藝參數(shù)設置偏低，目前供應商A生產(chǎn)的扭桿預扭角度為70°、50°、50°，供應商B生產(chǎn)的扭桿的預扭角度為94°、65°、65°，屈服極限角度達不到理論值要求（54.5°）。

分析扭桿：若扭桿總長度L已知，扭桿材料為60SiMnA，取G =76000Mpa，許用應力[τ]=1000～1250N/mm^2（淬火后經(jīng)噴丸和預扭的彈簧鋼），未噴丸或未預扭的允許應力[τ]僅為800 N/mm^2。

扭桿設計剛度值為48.9N.m/deg， 查機械手冊60si2MnA材料的屈服極限是1375MPa，?。篕 = 49.8 N.m/deg， [τ] = 1375*0.6 = 825 Mpa（未經(jīng)處理的原材料），d = 24.2mm，代入得到：α < 44.94度；

若按噴丸和預扭處理后的彈簧鋼應該取 [τ] = 1000～1250 Mpa，再計算α= 54.5～68.1度， 理論計算該扭桿發(fā)生屈服時的扭轉(zhuǎn)角最小為54.5度。

整改方案：通過調(diào)整扭桿的熱處理時間及溫度，提高扭桿硬度（480-500HB）提高扭桿的拉伸強度，屈服極限，屈服極限角度內(nèi)保證剛度成線性，為避免扭桿斷裂，嚴格保證熱處理的時間及溫度，包括淬火溫度、時間及中溫回火的溫度、時間，材料組織達到回火屈氏體。

剛度檢測樣本（4件，1#-4#）

1#-2#樣件技術要求：熱處理硬度要求415-495HB，剛度K=44.76N.M/deg

3#-4#樣件技術要求：熱處理硬度要求480-500HB，剛度K= K=44.8N.M/deg

1#硬度值：440HB、2#硬度值：435HB、3#硬度值：498HB、4#硬度值：486HB

剛度檢測表：（表1、表2）

通過剛度檢測發(fā)現(xiàn)：提高硬度（HB495）后，屈服極限角度55°時，扭桿剛度在49.0-50.5 N.M/deg，分析理論數(shù)據(jù)與實際情況一致并符合理論數(shù)據(jù)要求，按照新技術要求，準備50臺份裝車驗證效果良好，滿足使用要求。

1.2 鉸接軸

尺寸檢驗（檢測樣本5件）、硬度、化學成分分析、金相。

檢測結(jié)果： 尺寸檢驗、硬度、化學成分分析、金相合格。

結(jié)論：圖紙對粗糙度無技術要求，現(xiàn)場對比粗糙度比較樣塊，鉸接軸與鉸接襯墊接觸位置粗糙度大于6.3。個別存在黑皮（圖紙無粗糙度要求，允許存在黑皮，見圖1）。

整改方案：未對該零件標注粗糙度要求，鉸接軸（見圖3）通過鉸接軟墊連接駕駛室和鉸接支架，粗糙度過大導致裝配后駕駛室翻轉(zhuǎn)力矩增大，影響翻轉(zhuǎn)機構性能。

要求圖紙進行更改，增加該零件與駕駛室配合尺寸處的粗糙度要求，更改圖紙后粗糙度要求6.3（見圖2）。根據(jù)更改后的技術參數(shù)，要求供應商控制加工精度，并對該重要參數(shù)重點控制。

1.3 駕駛室鉸接支架、轉(zhuǎn)向器托架

尺寸檢驗（檢測樣本5件）、硬度、化學成分分析、金相。

檢測結(jié)果：硬度、化學成分分析、金相合格。尺寸檢驗發(fā)現(xiàn)標記刻度未標識。

結(jié)論：對駕駛室鉸接支架檢測后發(fā)現(xiàn)有部分零件在花鍵孔11°22′處未做標記（見圖4），對轉(zhuǎn)向器托架檢測后發(fā)現(xiàn)有部分零件在花鍵孔18°57′處未做標記（見圖5），會導致車間裝配時扭桿（扭桿花鍵處有標記）刻度與支架刻度無法對正，下工序扭桿臂裝配后，扭桿臂不能頂住駕駛室底板加強板，距離過小時無法調(diào)整裝配，導致駕駛室翻轉(zhuǎn)沉重，距離過大時調(diào)整扭桿臂裝配角度，使扭桿扭轉(zhuǎn)角度加大，接近屈服極限角度，使用一段時間后導致扭桿發(fā)生塑性變形，翻轉(zhuǎn)駕駛室沉重。

整改方案：供應商未能重視，導致在花鍵孔處漏工序，導致該問題的發(fā)生。

要求供應商將該關鍵點列為重點控制工序，100%進行檢驗。后續(xù)列入抽檢計劃，進行有效控制。

問題分析及整改方案：（圖6）。

2 裝配問題

總裝裝配時駕駛室翻轉(zhuǎn)角度為44°，扭桿預扭3°，車間裝配時如扭桿臂不能裝配到位，接觸不到駕駛室底部左、右托架（設計理論值應為扭桿臂與左、右托架存在干涉量，先裝配扭桿臂后裝配駕駛室左、右托架）調(diào)整扭桿臂裝配角度過大，超過工作轉(zhuǎn)角47°，扭桿的工作角度處于在屈服極限角度，導致短時期內(nèi)，扭桿發(fā)生塑性變形，導致功能失效。

整改方案：要求設計及工藝重新制定駕駛翻轉(zhuǎn)機構裝配作業(yè)指導書，要求車間嚴格按照裝配作業(yè)指導書進行裝配。

3 駕駛室翻轉(zhuǎn)力矩校核

對某中型卡車駕駛室重量及質(zhì)心進行測量計算，某中型卡車駕駛室整備重量為570KG，駕駛室翻轉(zhuǎn)重心距離駕駛室質(zhì)心X方向距離為654mm，Y方向距離為575mm。通過與上一代車型及原始車型對比發(fā)現(xiàn)，某中型卡車駕駛室翻轉(zhuǎn)中心與上一代車型及原始車型一致，某中型卡車駕駛室質(zhì)心比上一代駕駛室在X方向（前后方向）偏后20mm，某中型駕駛室質(zhì)心比上一代駕駛在Y方向（上下方向）偏上79mm，經(jīng)論證分析，目前翻轉(zhuǎn)機構的技術參數(shù)能滿足使用要求。

通過一系列針對性的失效分析及整改工作，2014年初某中型卡車駕駛室翻轉(zhuǎn)機構性能提升成果實現(xiàn)并完成裝車驗證，截止目前共裝配25000臺份。經(jīng)過多方面共同驗證、跟蹤確認，改進后駕駛室翻轉(zhuǎn)機構性能有提升，能滿足長期放置或者長時間使用等狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)性能，截止目前未反饋同類質(zhì)量問題。

4 結(jié)語

本文僅對某中型卡車目前關注的故障模式進行分析及整改，通過對相關部件的精細優(yōu)化，提高扭桿熱處理工藝水平緩解和消除產(chǎn)品功能失效的問題。

隨著質(zhì)量水平進一步提高，相信會有更多更有效的整改方案問世。同時希望更多的翻轉(zhuǎn)機構廠家能夠從質(zhì)量可靠性角度出發(fā)，重視扭桿材料、熱處理工藝的應用研究，以提高翻轉(zhuǎn)機構的品質(zhì)。

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