針對汽車裝配緊固件的擰緊問題, 根據(jù)螺紋連接特性, 對動(dòng)態(tài)、靜態(tài)扭矩進(jìn)行闡述, 并利用SPC原理, 研究靜態(tài)扭矩的控制, 針對汽車裝配緊固件進(jìn)行過程監(jiān)控, 以確保汽車零部件在整車上的安裝連接的穩(wěn)定性得到保證。
螺紋連接是汽車總裝中最廣泛的緊固方式, 螺紋連接中的扭矩的控制直接影響裝配質(zhì)量。
螺紋連接
1、螺紋連接原理
汽車整車裝配, 是汽車制造過程中關(guān)鍵的一環(huán), 而螺紋連接, 則是裝配過程中應(yīng)用最廣泛的連接方式。其通過施加一定的扭矩在螺紋副上, 將連接件相互穩(wěn)定固定在一起, 滿足其設(shè)計(jì)性能要求。
扭矩控制方法主要有扭矩控制法、扭矩/轉(zhuǎn)角控制法、屈服點(diǎn)控制法、質(zhì)量保證法、扭矩斜率法, 其中的扭矩控制法由于其控制方法簡單、控制成本低、易于監(jiān)控而成為汽車裝配最常用的控制手段。
裝配時(shí), 施加設(shè)定的扭矩在螺母 (螺栓) 上, 通過螺栓彈性變形產(chǎn)生的拉伸使被連接的工件之間產(chǎn)生足夠的夾緊力, 滿足設(shè)計(jì)緊固要求。
2、螺紋連接特性
螺紋副扭矩的控制, 直接關(guān)聯(lián)整車的質(zhì)量和運(yùn)行可靠性。影響裝配扭矩的因素有很多:螺紋件的材料、直徑, 螺紋的表面粗糙度, 螺栓(母)和連接件接觸面的摩擦系數(shù), 擰緊工具的精度、轉(zhuǎn)速, 擰緊工藝順序等都對最終扭矩結(jié)果有著重要的影響。除此以外, 螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài), 也對最終扭矩的形成有著關(guān)鍵的作用。
在GB/T 26547-2011《螺紋緊固件用回轉(zhuǎn)式工具性能試驗(yàn)方法》中描述:螺紋副連接件的狀態(tài), 根據(jù)對扭矩的影響分為3類:軟連接、硬連接及中性連接 (過渡連接) 。
軟連接是指螺紋副連接件自身材質(zhì)較軟或連接件中間夾有橡膠件等彈性材料, 擰緊時(shí), 在螺紋副達(dá)到貼合點(diǎn)后需要繼續(xù)旋轉(zhuǎn)720°以上才能達(dá)到目標(biāo)扭矩, 擰緊后扭矩存在衰減。
硬連接是指連接件硬度大、剛性、結(jié)合面光滑且貼合度高, 擰緊時(shí), 螺紋副達(dá)到貼合點(diǎn)后需要繼續(xù)旋轉(zhuǎn)30°以下就能達(dá)到目標(biāo)扭矩, 擰緊后, 扭矩有可能呈現(xiàn)反沖(過擰緊)現(xiàn)象。
中性連接 (過渡連接)是指介于軟連接和硬連接之間的連接件, 其擰緊后一般不會(huì)出現(xiàn)扭矩衰減和反沖現(xiàn)象。
動(dòng)、靜態(tài)扭矩定義及特征
SGMW裝配螺紋副連接原使用的是由設(shè)計(jì)工程師發(fā)布的設(shè)計(jì)扭矩, 其即是擰緊過程的控制扭矩范圍, 同時(shí)也作為擰緊結(jié)果檢測扭矩范圍使用。
但由于存在軟連接和硬連接螺紋連接特性, 致使已經(jīng)按設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行擰緊操作的緊固件, 在對擰緊結(jié)果進(jìn)行檢測的時(shí)候, 也會(huì)出現(xiàn)扭矩衰減(反沖)或超出扭矩設(shè)計(jì)范圍的情況。
為了有效解決該問題, 真實(shí)地體現(xiàn)扭矩過程質(zhì)量, 應(yīng)該將螺紋扭矩按動(dòng)態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩進(jìn)行區(qū)分, 即擰緊過程使用動(dòng)態(tài)扭矩進(jìn)行控制, 扭矩結(jié)果使用靜態(tài)扭矩進(jìn)行監(jiān)控。
1、動(dòng)態(tài)扭矩
動(dòng)態(tài)扭矩是設(shè)計(jì)工程師依據(jù)零件緊固所需要的軸向預(yù)緊力進(jìn)行計(jì)算、要求緊固過程執(zhí)行的扭矩控制范圍。
裝配現(xiàn)場使用動(dòng)態(tài)扭矩的中值設(shè)置好的擰緊工具進(jìn)行擰緊, 在擰緊過程最終或扭轉(zhuǎn)過程所得到的扭矩峰值即為動(dòng)態(tài)扭矩測量值(帶傳感器及顯示裝置的擰緊槍可直接顯示出最終實(shí)施的動(dòng)態(tài)扭矩)。
2、靜態(tài)扭矩
靜態(tài)扭矩是對擰緊狀態(tài)的螺紋緊固件繼續(xù)擰緊、螺紋副發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間的扭矩。
測量靜態(tài)扭矩時(shí), 可用扭矩測量工具對已擰緊的螺栓(螺母)沿著擰緊方向逐漸增大扭矩, 直至上螺栓 (螺母)再一次產(chǎn)生擰緊運(yùn)動(dòng)的瞬間, 電子儀器或表盤指針記錄下的剛產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的扭矩值, 該扭矩值即為靜態(tài)扭矩測量值。