汽车紧固件工艺

汽车产品通常由内外饰、电子电器、底盘、动力系统及白车身等零件组成, 紧固件只占其中很小的一部分, 但其作为机械基础零件却起着重要的作用。本文对汽车紧固件的分类、编码规则、选型策略及常见设计变更形式做了初步探讨。

一、紧固件分类

紧固件是指将两个或两个以上的零件 (或构件) 紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称；在汽车产品中, 紧固件数量多、种类多, 在实际使用中简称为标准件, 它包括螺栓、螺柱、螺钉、垫圈、挡圈、销、铆钉、焊钉及组合件和连接副等。汽车产品常见紧固件定义及图示如表1:

表1

二、紧固件编码规则（GAC标准）

标准件名称要规范, 需遵循企标要求, 以广汽某自主品牌企标定义紧固件编码规则说明如下：举例：9 0 2 00042 2 1六角法兰面螺栓M10×1.25×20。

(1) 分类代号, 见表2; (2) 特征代号, 见表3; (3) 分组代号, 见表4; (4) 强度等级代号, 见表5; (5) 表面处理代号, 见表6。

表2

表3

表4

表5

表6

紧固件表面处理方法有金属镀层 (如镀锌、锡、镍、铬等) 、转化膜技术 (如磷化和氧化) 以及阴极电泳涂装三类, 不同的表面处理方法影响紧固件的外观、防锈、导电性能、摩擦性能等, 汽车紧固件选型时需根据实际的工作环境与安装要求进行选择, 广汽某自主品牌紧固件体系中常见的紧固件表面处理代号及对应要求说明如表7:

表7

三、紧固件选型策略

紧固件选型需遵循一定的策略, 这样可以确保装配品质、减少设计不良与节约工时成本。

3.1 紧固件选型原则

(1) 螺栓与螺母的匹配关系：螺栓比螺母等级高。

(a) 8.8级螺栓配6-8级螺母; (b) 10.9级螺栓配8-10级螺母。

(2) 规定螺栓、螺母螺纹及对边尺寸标准, 见表8。

表8

(3) 紧固件长度选择。

(a) 螺栓/螺母/螺钉长度规格大小一般统一为5倍数; (b) 不同车型同一类型零件的紧固件长度建议统一。

(4) 紧固件头部对边尺寸统一。不同车型同一类型零件紧固件头部对边尺寸建议统一；可以减少员工更换紧固套筒的作业工时。

3.2 紧固件互换原则

(a) 高等级可以替代低等级; (b) 细牙产品可以替代粗牙产品; (c) 组合件可以替代单件; (d) 内梅花可以替代十字槽; (e) PT牙可以替代自攻牙 (塑料) ; (f) 法兰面可以替代六角头。

3.3 通过组合优化, 将紧固功能类似或相同紧固件合并

(1) 在紧固件强度等级、表面处理、螺纹规格等参数相同情况下, 尽量减少紧固件使用种类; (2) 通过组合优化, 将紧固功能类似或相同紧固件进行合并, 使用用量较大紧固件作为选用型号。

四、常见紧固件设计变更形式

4.1 防腐等级提升

四门外水切、底护板、保险杠等暴露在大气环境中且易受腐蚀的紧固件需满足480h无红锈, 表面处理方式要求为黑色/灰色非电解锌铝涂层, 俗称“达克罗处理”, 此种锌铝涂层表面处理方法的紧固件耐蚀性好, 无氢脆风险。

外水切紧固螺钉

4.2 商品性优化

掀背门锁、掀背门侧向缓冲块、加油口门保持限位、座椅等紧固件外露, 一般使用黑色镀锌或黑色非电解锌铝涂层处理;外观颜色为黑色的紧固件与周边件配合视觉冲击较小, 商品性更佳。

发罩电镀饰条等使用普通螺母紧固时, 螺柱外露, 在发罩开启时有刮手风险, 建议使用盖型螺母, 以改善作业性。

4.3 紧固件啮合长度不足

紧固件打紧后要求露出2～3个螺纹, 否则有滑牙或打不贴风险, 此类设计变更一般为更换紧固件或者对手件增加沉台以减少壁厚。

4.4 紧固件法兰边接触面积小

仪表板本体合车螺栓紧固孔开孔尺寸较大, 钣金孔有外露风险, 需使用大垫圈的螺栓进行遮挡；车底底护板等注塑件为吸收车身精度公差其安装孔尺寸较大, 若紧固件法兰边覆盖面积小, 导致紧固件打紧时应力集中, 塑料护板出现发白、压溃或开裂。需考虑使用大法兰面或自带大垫圈紧固件, 一般要求法兰面单边覆盖尺寸≥4mm, 紧固力矩≤5N·m。

4.5 紧固件力矩衰减

侧门保持限位、滑移门导轨、四门锁等零件在耐久试验中, 紧固件力矩出现衰减, 需增加防松胶处理。汽车紧固件中常见的防松方法为预涂工程塑料, 此种紧固件通常称为“固特耐螺丝”。紧固件内外螺纹在锁紧过程中, 由于工程塑料被挤压而产生强大的反作用力, 使得内外螺纹之间的摩擦力大大增加, 产生全齿节的接触, 从而实现防松功能。

4.6 装配过程动态校核不足

装配过程中动态校核不足, 紧固件打紧时对孔困难, 紧固件末端需增加导向；座椅滑轨、滑移门滑轨等内六角花形螺栓在打紧过程中紧固工具批头有脱出风险, 一般要求紧固件花形深度≥3.2mm。

五、结语

本文简要介绍了紧固件的分类、编码规则、选型策略以及在汽车实际应用中常见的紧固件设计变更形式, 无论是从设计还是从工艺装配的要求来看, 都是以保证整车质量为前提。汽车紧固件是汽车产业中不可或缺的一部分, 为更好地促进汽车产业的发展, 需要遵循既有的设计与应用原则, 同时不断地借鉴、学习与创新。

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