ZL50系列轮辋螺栓品质控制与品质特性分析

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紧固件在工程机械中有着极为重要的作用 ，紧固件螺栓的品质对工程机械性能有着极大的影响，所以对紧固件需要严格把关才能提升工程机械产品的整体品质。而螺纹紧固件是广泛应用于工程机械的基逮 ，按其使用的重要程度可分安濒固件、重要紧固件和-般紧固件。对于安濒固件来说，螺栓的品质直接影响整机性能和安全性。针对轮辋螺栓内反馈事故频繁，反馈率居高不下，顾客对桥螺栓品质抱怨增多的现象，决定对造成桥内反馈率增高的轮辋螺栓进行品质特性分析，查找问题点，制定解决对策。对轮辋螺栓潜在的失效模式和影响后果进行分析，列出故障起因，制定预防和改进措施，提升产品品质及竞争力。本文将阐述 ZL50系列装载机轮辋螺栓从桥总成装配到产品运输抵达顾客的整个过程的品质控制方法和手段[1l。

1 轮辋螺栓的品质控制安濒固件是指其失效后会直接导致整车发生致命事故的紧固件。在工程机械紧固件中，例如轮辋螺栓、半轴螺栓、u型螺栓以及制动盘螺栓等均属于安濒固件。这类紧固件的关键品质特性常为材料、硬度、机械性能、螺纹精度、重要装配尺寸、装配品质和表面致命缺陷等。因此对这些品质特性加以严格的控制，是提高安濒固件品质的关键。

轮辋螺栓为 20 X 1.5 X 120-6g非标准细牙螺栓，技术要求调质 HB248～323，表面镀锌。由企业指定的螺栓供方加工配送，必须对轮辋螺栓的品质进行全过程监控。

1.1轮辋螺栓采购品质控制(1)外协螺栓供方的品质保证能力的审核。

定期对供应商品质状态进行跟踪和统计分析，淘劣保优。对连续批次品质不合格的供应商及时淘汰或责令其整改 ，并提交整改报告，对整改无效者进行通报批评或直接取消其供货资格。同时由采购部对供方能力进行评估，对评估绩效差的供方下-年度取消其供方资格。

1.2轮辋螺栓装配过程品质控制螺栓的装配过程品质也是影响螺栓品质的重要因素，必须进行全过程的品质控制。品质控制主要包括 ：螺栓结构特性分析、螺栓扭紧力矩控制、螺纹的防护以及装配工艺可行性分析。

(1)轮辋螺栓的结构特性分析轮辋螺栓的结构，如图 1所示。

1.轮毂 2.轮辋体 3.轮辋螺栓 4.行星轮架图 1 ZL系列装载机驱动桥轮辋结构图收稿 日期 ：2013-Ol-13作者简介：李碧梅(1968-)，女，湖南邵东人，工艺工程师，大专，主要从事精益生产、质量管理和制造技术等研究；龚任波(1984-)，男，广西玉林人，IE工程师，硕士，主要从事精益生产、企业生产运营系统和人因工程等研究。

13Equipment Manufacturing Technology No.4，2013桥总成与轮辋总成是装载机的重要部件，轮毂 、轮辋及行星轮架是通过轮辋螺栓与其孑L配合联接，当动力传递到行星轮架时，通过轮辋螺栓再将动力传递送到轮毂和轮辋，使轮胎转动，实现装载机行驶作业。

所以轮辋螺栓与轮毂、轮辋及行星轮架上孑L的配合情况甚至直接影响到桥与轮辋的使用寿命和行车安全。

轮辋螺栓与轮毂、轮辋、行星轮架上孔的配合孔的间隙分别为：轮毂和行星轮架分别与轮辋螺栓光杆部分接触，其配合孔的尺寸均为12- 22c9( )，位置度公差为 O.10 mm，配合间隙为0.055-0.1 10 mm；轮辋与螺栓过孔配合孔的尺寸为 12- 21.5 mm，位置度公差为伽.60 mm，与轮辋螺栓20×1.5-6g(-o：).26配合时，其配合间隙为0.084～0.234 mm2]。

在实际生产中，轮毂与行星轮架的配合孑L的位置度往往超差 ，基本达到 0.40 inin。通常情况下 ，0.10 mm位置度公差必须由加工中心或镗床才能完全保证。而桥厂采用旧专机进行 12- 22c9(o～)孔加工，位置度精度无法满足要求。从装配结构图可看出，只要轮毂与行星轮架的配合孔的位置度公差偏移控制在垂直方向尺寸范围内，可适当放大位置度公差值。

(2)螺栓扭紧力矩控制螺栓联接时，首先由桥装配车间将轮辋螺栓联接到轮毂上，锁紧扭矩为 300±30 N·m。在总装车间进行整车装配时，需将轮辋总成安装到桥总成上 ，并依靠轮辋螺栓联接，锁紧扭矩为500±50 N·m，当轮辋螺母扭紧时，轮辋螺栓将轮毂、轮辋体、行星轮架依次拉紧。

轮辋螺栓的扭紧力矩对螺栓的使用性能和桥与轮辋的使用寿命起到至关重要的作用。国标对螺栓的扭紧力矩进行了规范，从 GB/T3098.9-2002标准查得8.8级 M2Ox1.5的螺栓的扭紧力矩为 390-586 N·m。

当轮辋螺栓与轮毂联接扭紧时，螺栓的扭紧力矩工艺要求达到300±30 N·m，当与轮辋总成联接扭紧时，螺栓的扭紧力矩工艺要求达到 500±50 N·m。通过工艺验证，取得了良好的实施效果，并从工艺进行了规范。

当扭紧轮辋螺栓时，轮毂端的螺栓扭紧力矩随着轮辋螺母的扭紧而增大，并达到标准扭矩要求。

定扭风枪的定期检测。为了确保轮辋螺栓的锁紧力矩处于受控状态，必须定期对定扭风枪进行检测、调整，满足螺栓扭紧力矩稳定可靠，保证螺栓锁紧力矩的过程稳定。对定扭风枪的扭矩检测，要求分厂每月检测-次，三个月送公司计量室检测-次。

14(3)螺纹的防护配送到装配现场的螺栓是由车间物料人员对物流部配送车间的螺栓进行分拣，采用标准物料箱直接配送装配现常防止流转过程中的螺纹磕碰，降低反馈率。

(4)螺栓装配方法控制是否采用正确的螺栓装配方法直接影响螺栓的使用性能，需对轮辋螺栓的装配工艺进行规范，加强员工技能培训，提高员工的操作水平。轮辋螺栓的装配工艺如下：首先将螺母带到螺栓上，手拧螺母 2 3牙，增加螺母导向性 ，以免风枪预紧时造成螺牙损坏；然后采用普通风枪进行预紧，再用定扭风枪打紧，最后在桥装配车间将定扭风枪扭矩设定为 300 N·m，总装车间进行轮辋总成装配，把定扭风枪扭矩设定为 500N·m，风枪转速为 100 r/min，以确保螺栓的扭紧力矩控制在工艺规定范围内。

2 轮辋螺栓品质特性统计过程分析通过统计分析工具，对 201 1年上半年轮辋螺栓抗拉强度、硬度、化学成份等常规性能检测数据以及螺栓的扭紧力矩进行过程能力和品质控制状态分析，检测轮辋螺栓的动态品质是否处于可控的稳定状态。对于安保螺栓，要求轮辋螺栓的抗拉强度、硬度及化学成分过程能力指数 ≥ 1.33，即达到 4及以上水平[31。

2.1轮辋螺栓抗拉强度过程能力分析对检测的轮辋螺栓的抗拉强度数据进行过程能力和品质控制状态分析，确定供方轮辋螺栓抗拉强度的 6 水平。对力拓、宁力、瑞安、金鹏四个供方在2012年 10月 ～l2月检测的轮辋螺栓的抗拉强度进行统计分析，通过分析得出其数据成正态， 1.85，过程能力充分，但单控制图中有-个点超出了界线，过程品质存在波动，需进-步加强供方品质管控，如图 2所示。

图2 轮辋螺栓抗拉强度过程能力及过程品质控制图2.2轮辋螺栓硬度过程能力分析对检测的轮辋螺栓的硬度数据进行过程能力和品质控制状态分析，确定供方轮辋螺栓硬度 水《装备制造技术12013年第4期平。对力拓、宁力、瑞安、金鹏四个供方在 2012年 10月l2月检测的轮辋螺栓硬度进行统计分析，得出其数据成正态，即 1.24，小于1.33，未满足4 水平，其过程能力还待提高；同时从单控制图中可看出短期过程能力处于稳定状态，但需对供方进行长期能力的过程管控，提升轮辋螺栓品质的稳定性，如图3所示。

图 3 轮辋螺栓硬度过程能力及过程品质控制图2.3轮辋螺栓材料符合性过程能力分析对现场 10个批次的两个供方的8.8级轮辋螺栓进行材质化学成份过程能力分析。每批抽检1颗，合格率为 100%。DP00/10O；DPMO0/1 X 1 0000000 PPm；PPm0，轮辋螺栓的材料合格率达到 100%，其过程能力充分。

2.4轮辋螺栓扭紧力矩过程能力分析根据设计要求，轮辋螺栓材质为40Cr调质，硬度为 HB248～323。从 2012年 l0月 ～l2月检测的四个供方的轮辋螺栓的抗拉强度值可知，轮辋螺栓的抗拉强度符合国家标准的8.8级螺栓的强度要求。从GB，1r3o98.9-2002查得 8.8级 M20 X 1.5的螺栓的扭紧力矩为390-586 N·m。桥总成装配工艺要求的轮毂端的轮辋螺栓 300±30 N·m和轮辋总成装配工艺要求的 500±50 N·m力矩，符合企业标准 QJ/LG04.13要求。从收集的2012年下半年的装配扭矩过程能力和品质状态控制分析可知，桥厂轮辋螺栓装配扭紧力矩的过程能力指数 1.01，数据成正态，达到3 水平，扭矩控制状态稳定；轮辋总成螺栓扭紧力矩的过程能力指数 1.24，数据成正态，接近 4 水平，扭矩控制状态稳定。要达到扭矩过程能力处于长期稳定状态，必须加强定扭风枪的定期检测，加强员工的技能培训，提高员工装配水平，提高整车品质和安全性能。

3 轮辋螺栓故障模式及失效分析从 2012年上半年的内外反馈数据进行 Pareto分析(如图4)可知，造成轮辋螺栓失效的主要原因是内反馈的螺栓螺牙损坏。所以控制轮辋螺栓螺牙品质，应成为轮辋螺栓进货检验和桥总成运输的重点。通过加强轮辋螺栓和螺母的螺牙品质管控，以及桥总成轮辋螺栓的防护，防止螺牙的磕碰损坏，降低品质返修成本，提升产品品质，提升企业竞争力。

4 结束语图4 失效模式分析通过对 ZLSO系列轮辋螺栓的品质控制和品质特性分析，使企业进-步认识到紧固件在工程机械整机上的重要性，加强对紧固件进货检验及运输过程品质的管控。企业只有通过全体员工的共同努力，不断完善企业现有产品制造工艺、过程控制手段和检验抽样方法，才能逐步形成企业最佳、品质风险最低的品质管控模式，制定符合企业产品的最佳标准。

该研究为其它关键螺栓的品质特性分析提供了有效的分析工具和解决途径。