刘洪博，孙爱友，聂光辉，王耘

（安徽江淮汽车集团有限公司，安徽 合肥 230601）

HUCK钉在重卡自卸车型车架上的应用研究

刘洪博，孙爱友，聂光辉，王耘

（安徽江淮汽车集团有限公司，安徽 合肥 230601）

文章首先论述了HUCK钉在汽车工业中的重要性。阐述了HUCK钉的功用、组成及分类，在保证汽车车架安全、质量要求的前提下，以HUCK钉紧固工艺替代传统的“螺栓+螺母”紧固工艺，可简化配件连接工序、提高生产效率、增加配件连接可靠性和减少投资成本。介绍了重卡汽车车架应用HUCK钉部位和数量，进行了可靠性、工作效率、操作便捷性分析研究，车架装配紧固工作效率和连接强度结果也完全满足有关要求。

HUCK钉；自卸车车架；工作效率；夹紧力；成本

KCLC NO.:U463.9Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)03-13-04

1、引言

1.1 关于夹紧力与扭矩

在大多数重型设备应用中，设计工程师们开始关注在稳定持久的牢固连接下，如何保持长期的耐久性和抗振动性。传统思想认为，安装普通螺栓螺母时需要更多动力并以扭矩为单位，从而形成更加紧密、安全以及抗振性的连接。但原来传统思想中，相信更高扭矩可以使连接更安全耐用的观点是错误的。

夹紧力，即由紧固件及其组件牵引所产生的在连接处的载荷量，实际上这与力矩几乎无关。例如，在一个应用中，只有三个螺栓不能达到六个螺栓的夹紧力时，这三个紧固件被迫承受大量的负载。当连接处设计需要六个螺栓时，实际上仅由三个螺栓实现了最初的设计支持。这是因为这三个螺栓为六个螺栓承受了太多的承载要求，所以他们极易失效。

1.2 HUCK钉的系统含义、组成及分类

1.2.1 HUCK钉的系统含义

HUCK钉全套系统名称为：HUCK BOBTAIL系统，采用直接拉伸锁紧技术，实现材料紧密连接，代表了当今最先进的紧固系统。

1.2.2 HUCK钉的组成

HUCK钉是由HUCK锁紧螺栓和HUCK锁紧套环组成，通过液压设备和紧固安装工具、枪头传递动力，实现快速锁紧。

1.2.3 HUCK钉的分类

HUCK锁紧螺栓根据应用部位孔径大小分为12mm、14mm、16mm、20mm四大类，长度尺寸根据夹紧材料总厚度进行分类（有具体的夹紧范围数据表可以查找）；

1.3 HUCK钉的安装过程和设备结构形式

1.3.1 HUCK钉的安装过程

HUCK Bobtail系统提供了一个闪电般快速的安装，通过液压传动系统和安装枪头，最快可达2秒的安装时间即可满足紧固要求。动作分解如下（图1）：

图1

（1）钉杆安装就位，套环旋在顶杆上。

（2）将工具枪头推入钉杆的短尾部分。

（3）当到达预设定的力的值时，枪头外环开始挤压套环使其变形并进入钉杆的锁环内，持续的挤压将会使套环伸长，并拉伸钉杆，产生精确的夹紧力。

（4）当铆接动作完成，枪头会退出钉杆，松开拉爪，最后完成安装。

·安装过程Huck钉与板件之间会产生作用力，板件作用力变化可分为三个阶段：

（1）夹紧阶段：爪头抓住螺栓前端的螺纹，向后拉伸，套筒顶住套环并向前挤压套环，当配合长度达到约3mm时，夹紧力达33KN。

（2）紧固形成阶段：随着套筒与套环配合长度的变长，套环在套筒夹紧力的作用下被挤压，由于套环材质为低碳钢，螺栓为高强度合金杆。

（3）紧固完成阶段：套环在套筒的的作用力下形成100%的过盈配合。

1.3.2 HUCK钉的设备结构形式

Huck钉的设备结构形式由液压站（图2）、高压油管和安装工具、工具枪头（图3）组成，通过液压站输出压力动能，动力通过高压油管输出到安装工具和枪头实施Huck钉的拉动紧固。

图2

图3

2、HUCK钉在重卡自卸车型车架总成上的应用

2.1 概述

重卡车型以产量较大的自卸车型为例，全车架总成采用276个螺栓进行配件的紧固连接，单台车架四人同时需要11分钟才能完成螺栓紧固和定扭矩操作（单人操作需要22分钟）。

2.2 重卡自卸车架现有紧固件类别和分布

2.2.1 重卡自卸车型现有紧固件类别

螺栓套件采用压缩空气动力通过风动气枪进行螺栓螺母的紧固，铆钉采用液压铆接机进行铆接紧固。

2.2.2 重卡自卸车型现有紧固件分布

现有紧固件主要集中分布在自卸车型车架挡板连接部位，左右对称分布共有130-160个螺栓套件（图4）。

图4

2.3 重卡自卸车型车架总成的HUCK钉应用

2.3.1 重卡自卸车型车架总成挡板部位应用Huck钉可行性分析

（1）工作效率提升分析：

图5

以Y3B00自卸车型车架总成为例（图5），全车架共有276组螺栓紧固件（8组M12、216组M14、52组M16），螺栓的单件紧固加复紧定扭时间为9.6-12秒，进行螺栓紧固件和Huck钉安装紧固时间对比（表1）：

表1 两种工艺工效对比表（单位：s）

明显Huck Bobtail紧固件比标准高强紧固螺栓套件工作效率高。（2）Huck钉与螺栓紧固可靠性对比分析：①夹紧力测试：

图6

图6反映出：Huck Bobtail的夹紧力偏差范围较小，容易控制；夹紧力均值大于相邻大一直径的标准螺栓，可减少使用数量，提高经济效益。

②夹紧力、抗拉伸力、抗剪切力综合分析：

表2

从表2对比结果可知：

1）HUCK钉比螺栓夹紧力要好，平均夹紧力增大8%左右；

2）抗拉伸力HUCK钉和螺栓相当，螺栓略好；

3）抗剪切力HUCK钉相对于螺栓增强20%左右；

4）自卸车后悬架部分受力主要为剪切力，故HUCK性能相对螺栓较好。

③图7是Huck Bobtail紧固件与普通螺栓螺母牙纹对比图，可以看出Huck套环比一般普通螺母螺纹高出50%～100%，从配合面积来看，Huck紧固约为螺栓紧固的1.5～2倍。综合考虑两方面原因，Huck连接方式的接触面积约为普通螺栓螺母的5～7倍。

图7

（3）自卸车挡板部位现有状态螺栓强度和Huck钉组合装配强度校核（表3）（后悬架承载60吨，理论计算）。

表3 组合装配强度校核

（4）综合性能分析

表4 Huck钉与传统铆钉、高强度螺栓螺母紧固综合性能对比

综合以上（表4）重卡自卸车型车架总成挡板部位应用Huck钉可行性分析，可以在江淮重卡车型自卸车车架上进行应用。

2.3.2 重卡自卸车型车架总成Huck钉应用实例和工艺文件

（1）综合连接强度、经济成本进行Huck钉应用部位的确定工作。

图8 Huck钉应用成本分析

（图8）选取两例较为典型的长挡板车型和短挡板车型进行Huck钉应用部位的成本分析和定位工作。长挡板车型应用：挡板与纵梁连接共计118个螺栓，经过优化HUCK钉替换螺栓50个，取消螺栓装配30个，铆钉替代螺栓装配12个，保留26个螺栓装配，成本节约25.74元；短挡板车型应用：挡板与纵梁连接共计74个螺栓，HUCK钉替换螺栓34个，取消螺栓装配20个，保留20个螺栓装配，成本节约1.28元。

（2）Huck钉在重卡自卸车型挡板部位应用的规格型号（表5）。

表5 重卡自卸车型车架Huck钉应用Huck钉规格对照表

3、总结

Huck Bobtail紧固件是目前世界上唯一不需要扭力而产生紧固力的紧固件。其紧固力大小取决于螺杆直径大小及相配套的套环。在国外重型载货汽车应用较多，如奔驰、斯堪尼亚、万国、沃尔沃等。Huck Bobtail新型紧固技术具有操作简单、安装快捷、安装强度及精度高、抗振抗疲劳等显著优势，适合于重型载货汽车车架、客车底盘等附加值高、载荷要求较高等行业，必将在国内汽车行业得到广泛应用。

[1] 吴青云.Huck新型铆接技术.机械工业信息研究院2011年第9期p79-82.

[2] 董艇舰.振动筛用环槽冷铆钉枪的结构与工作原理.辽宁工程技术大学学报（自然科学版）第18卷 第1期 p73-75.

[3] 杨树森.拉铆钉及其在铁道车辆中的应用.铁道车辆 第44卷 第12期 P11-13.

图6 改善后81625304199零件工位器具

图7 改善前后人员弯腰次数变化

4、结束语

工业工程技术为改善提供了有力工具，改善作为推行精益生产的基础，对生产现场一些不合理、不必要的过程进行优化，以达到人员、设备、工位的最佳结合。在对生产加工过程进行剖析后，对其中制约生产效率的因素进行针对性的解决，以彻底提高生产效率，达到综合优化。

参考文献

[1] 易树平，基础工业工程，机械工业出版社，2007.

[2] 张超勇，汽车制造工业工程，机械工业出版社，2009.

[3] 汪应洛，工业工程导论，中国科学技术出版社出版社，2001.

[4] 白东哲，生产系统现场工作研究，机械工业出版社，2004.

HUCK nailed on the heavy card dump car frame of application research

Liu Hongbo, Sun Aiyou, Nie Guanghui, Wang Yun
( Anhui jianghuai Automobile Co., Ltd., Auhui Hefei 230601 )

The writer described the importance of HUCK products in the automobile industry, explained the function, composition and classification of HUCK products. Used HUCK bolt to instead of the standard bolt and nut, we can simplify working process, improve production efficiency, increase the reliability of connection and reduce the cost of investment , of course the premise is ensuring the car frame safety and meets the quality requirements. And also the writer introduced the application of HUCK bolts on heavy duty truck, include position and quantity, meanwhile he also made an analysis of reliability, efficiency and convenience of operation. The results indicate the working efficiency of HUCK installing tools and the result of connection strength can completely satisfy the relevant requirements.

HUCK bolt; the frame of tip truck; working efficiency; clamping; Cost

U463.9

A

1671-7988 (2017)03-13-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.03.007

刘洪博，女，(1981-)，助理工程师，就职于安徽江淮汽车集团有限公司。