增压器隔热罩（图1）装配在增压器进气管外侧（图2），通过对称布置的2颗螺栓实现隔热罩角向固定，避免发动机工作过程中增压器进气管处热量向EGR系统扩散的问题，以提升EGR系统性能。设计上考虑利用隔热罩外形尺寸（图1红色虚线处）与缸盖排气面实现硬限位，以限制隔热罩角度，但由于钣金件制造公差较大，实际生产过程中仍然普遍存在隔热罩上沿（图1黑色虚线处）与增压器进气管贴合的情况（图3）；偶发隔热罩与增压器不贴合，但却伴随着右侧螺栓复检力矩偏低的情况。以上问题，制约着产品质量，影响总成性能，所以解决上述问题具有重要意义。

图1 增压器隔热罩仿真模型

图2 装配关系示意

图3 装配不良示意

1 工艺过程分析

隔热罩装配的工艺文件要求使用手持拧紧枪，8～12N・m的力矩拧紧螺栓，当前拧紧枪参数配置为目标力矩10N・m；未要求拧紧顺序，由于右侧安装空间大，操作者按照从右至左的顺序拧紧；要求使用拧紧法复检螺栓力矩，复检力矩范围7～15N・m。

先拧紧右侧螺栓，当该螺栓承载面接触挤压隔热罩时，隔热罩受螺栓承载面摩擦带动旋转，隔热罩上沿向靠近增压器方向运动，拧紧后姿态见图3；后拧紧左侧螺栓，当该螺栓承载面接触挤压隔热罩时，隔热罩继续受螺栓承载面摩擦，理论上隔热罩上沿存在向远离增压器方向运动的趋势，但实际此时隔热罩角度通常保持不变，只有个别情况下才会产生远离增压器方向的运动。

对隔热罩拧紧过程进行受力分析：当第1颗螺栓拧紧完成，螺栓与隔热罩间为静摩擦力f1＞μ1F1；当第2颗螺栓拧紧时，螺栓与隔热罩间为滑动摩擦力，随着力矩提升，摩擦力最大可达到f2=μ2F2。由于两颗螺栓采用同样的力矩，最终承载面对隔热罩产生的压力F1、F2也基本接近；由于零件状态基本一致，摩擦系数μ1、μ2也基本接近；因此μ1F1=μ2F2，即f1＞f2，所以第2颗螺栓拧紧过程中摩擦力不足以使隔热罩发生窜动，从而继续保持图3的姿态。

特殊情况下，在拧紧左侧螺栓过程中隔热罩产生随动，最终保持图2的姿态，且右侧螺栓复检力矩记录显示，此类情况复检力矩分布在7.2～10.4N・m区间，存在力矩衰减的风险，说明右侧螺栓在左侧螺栓拧紧过程中被带动。经拆解检查，发现左侧螺栓承载面拧紧后破损程度更大，导致μ1＜μ2，且当μ1与μ2差异足够大时，f1＜f2，隔热罩窜动，右侧螺栓力矩衰减。

2 问题的解决

为解决隔热罩角度问题，我们首先提出制作隔热罩限位辅具（图4），以解决隔热罩首次拧紧过程中随动并与增压器贴合的问题。

图4 隔热罩限位辅具

如图5所示，将辅具以图4姿态安装至发动机，将辅具下端插板（即绿色框线处）插入EGR系统与增压器隔热罩之间，通过配合尺寸实现限位辅具的初步固定；再将辅具上侧卡板（即红色框线处）与增压器隔热罩上沿（即图1黑色虚线处）卡住。辅具安装完成后，操作者按照原标准作业继续完成2颗隔热罩螺栓拧紧，即可保证增压器与隔热罩间隙合格。

图5 隔热罩限位辅具

拆卸限位辅具时，手感轻松畅快，证明拆卸辅具过程中不存在改变隔热罩角度的风险，但是该辅具操作占用工位节拍，导致该工位节拍超时；并且由于同样原因未能规避右侧螺栓拧紧力矩衰减的问题，方案失败。

再次寻找解决方案的过程中，首先需要解决的是拧紧两侧螺栓后隔热罩贴合的问题。根据过程分析，如果调整拧紧顺序，先拧紧左侧螺栓，则可保证多数情况下隔热罩上沿远离增压器。其次需要避免右侧螺栓拧紧后，特殊情况下对隔热罩造成随动旋转的问题。如果仍然采用两侧螺栓相同拧紧力矩的装配工艺，则在压力F1=F2的情况下，如果μ1＜μ2，仍可能产生f1＜f2的情况，致使隔热罩窜动。为此，我们团队提出使用不同的目标力矩来拧紧2颗螺栓，即在不超出8～12N·m的条件下，分别选择2个目标力矩来拧紧2颗螺栓，并且左侧螺栓力矩需远高于右侧，使F1＞F2，以规避f1＜f2，即滑动摩擦力更大的情况。

因此，我们将原拧紧程序复制为2个。第1个程序中，将最终步目标函数由力矩10N・m调整至11.7N・m，用于第1颗即左侧螺栓拧紧；第2个程序中，将最终步目标函数由力矩10N・m调整至8.1N・m，用于第2颗即右侧螺栓拧紧。

拧紧参数更改完成后，按照从左至右的顺序拧紧，进行工艺验证，确认隔热罩最终装配姿态均为图2状态，且2颗螺栓复检力矩稳定（图6），消除了隔热罩贴合、力矩衰减等问题。

图6 调整后复检力矩

3 FMEA分析

改善措施实施后，PFMEA分析小组认为后续仍有可能出现第2颗螺栓拧紧过程中隔热罩滑转的问题。现已在第2颗螺栓的拧紧程序中增加5至8.1N・m过程的转角监控，并计划在未来发生此类问题后，重新启用隔热罩限位辅具，按照从右到左的拧紧顺序，依次采用11.7N・m、8.1N・m的目标力矩进行拧紧，以彻底解决该问题。

4 结论

针对被拧紧部件一端缺少角向限位且螺栓对称、角向布置的情况，该方案可作为通用方案，通过调整拧紧顺序、分别设定2次拧紧力矩，即可保证装配后角度一致性，并避免拧紧过程中由于零件随动对其他螺栓造成力矩衰减等问题。

本文为“AI汽车制造业”首发，未经授权不得转载。版权所有，转载请联系小编授权（VOGEL100）。本文作者：边玖玖 王建平 黄霄龙 张亮，单位：中国第一汽车股份有限公司动力总成工厂，责任编辑龚淑娟，责任较对何发。本文转载请注明来源：AI汽车制造业