柴偉東 何杰 歐陽(yáng)東 王金成

摘要：螺栓的連接結(jié)構(gòu)被廣泛用于汽車的裝配。螺栓擰緊是汽車裝配中最基本的重要工序。螺栓擰緊可靠性不僅關(guān)系到車輛整體的功能性，還關(guān)系到車輛的安全性。本文通過(guò)闡述螺栓擰緊后的靜態(tài)扭矩檢查的必要性和某系列車輛的靜態(tài)扭矩檢測(cè)過(guò)程和螺栓的具體操作過(guò)程，對(duì)扭矩異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、查詢、匯總，并評(píng)價(jià)擰緊過(guò)程的可靠性和對(duì)整車質(zhì)量的影響，最終保障整車擰緊質(zhì)量的合格。

關(guān)鍵詞：螺栓;汽車;擰緊;靜態(tài)扭矩

前言

當(dāng)前中國(guó)汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，顧客需求也日益豐富，在追求高科技和創(chuàng)新裝配等個(gè)性化的同時(shí)，更加注重汽車產(chǎn)品的安全性、高質(zhì)量和可靠性。螺栓擰緊一旦失效，除了增加返工維修成本外，也可能導(dǎo)致公司在品牌形象及市場(chǎng)上的重大損失（比如召回行動(dòng)）。這就對(duì)擰緊過(guò)程質(zhì)量提出了更高的要求，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，螺栓連接副的夾緊力難以測(cè)量，因此將靜態(tài)扭矩作為螺栓擰緊質(zhì)量的間接評(píng)價(jià)指標(biāo)。

根據(jù)質(zhì)量管理的需要，需要檢測(cè)螺栓擰緊后的靜態(tài)扭矩，即零件組裝時(shí)初次擰緊螺栓后，短時(shí)間內(nèi)確認(rèn)螺栓的擰緊扭矩值。目前常用的檢測(cè)方法是使用數(shù)顯扳手檢測(cè)，并進(jìn)行電子匯總。該操作過(guò)程容易產(chǎn)生監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際不符問(wèn)題。為了解決這類問(wèn)題，以某系列汽車裝配的螺栓靜態(tài)矩檢測(cè)過(guò)程為例，闡述了汽車生產(chǎn)裝配線的螺栓靜態(tài)扭矩檢測(cè)流程及使用方法。

1螺栓擰緊連接的控制方法及優(yōu)缺點(diǎn)

汽車總裝車間常用的擰緊控制方法有兩種分為扭矩控制與轉(zhuǎn)角控制。扭矩控制是指將擰緊工具設(shè)定到工藝要求的扭矩值，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值后，擰緊結(jié)束。轉(zhuǎn)角控制是指將擰緊工具設(shè)定到工藝要求的扭矩值后再擰緊一定角度的值，達(dá)到工藝要求的角度后擰緊結(jié)束。

扭矩控制是比較常用的的控制方式，優(yōu)點(diǎn)是①易實(shí)現(xiàn)，設(shè)備成本較低，蓄電池扳手、定值力矩扳手、EC電槍等均可擰緊②螺栓不會(huì)過(guò)屈服極限，可重復(fù)使用2-3次。缺點(diǎn)是①摩擦系數(shù)影響較大，夾緊力波動(dòng)較大，夾緊力分散±35%。②螺栓利用率低（<50%）。轉(zhuǎn)角控制優(yōu)點(diǎn)是①螺栓利用率較高，相同夾緊力要求下可以采用更少、直徑更小的螺栓[4]。②過(guò)程和產(chǎn)品的有效性易于驗(yàn)證;③符合現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)成本和精度要求。④螺栓的使用率顯著提高。缺點(diǎn)是①設(shè)備成本高，只能使用EC電槍擰緊，返修時(shí)要采用帶有預(yù)置程序的數(shù)顯扳手返修。②轉(zhuǎn)角法使用過(guò)的螺栓不可以重復(fù)使用。

2螺栓連接的動(dòng)態(tài)扭矩與靜態(tài)扭矩

動(dòng)態(tài)扭矩是指螺栓擰緊結(jié)束瞬間得到的最大峰值，無(wú)法測(cè)量擰緊后的動(dòng)態(tài)扭矩。靜態(tài)扭矩是指，螺栓擰緊后使用扳手繼續(xù)旋轉(zhuǎn)小角度測(cè)得的扭矩值?？傃b裝配線的Atlas電動(dòng)扳手使用了這種方法，用數(shù)顯扳手檢測(cè)螺栓扭矩時(shí)采用靜態(tài)扭矩，通常動(dòng)態(tài)扭矩和再擰緊靜態(tài)扭矩檢測(cè)值不同。即使連接點(diǎn)和螺栓的型號(hào)相同，數(shù)值也會(huì)存在偏差。因?yàn)殪o態(tài)扭矩的數(shù)值不準(zhǔn)確，與操作人員檢測(cè)方法有很大關(guān)系，所以對(duì)合格零件的復(fù)查不是優(yōu)先的方法。靜態(tài)扭矩檢查只限于螺栓返修、工具更換和零件更換檢查。

在汽車的生產(chǎn)制造過(guò)程中，雖然在開(kāi)班之前對(duì)螺栓的擰緊工具進(jìn)行了扭矩校驗(yàn)[3]，但是實(shí)際生產(chǎn)操作中，擰緊工具有可能出現(xiàn)故障，造成螺栓的動(dòng)態(tài)扭矩值達(dá)不到設(shè)計(jì)要求[2]，單是依靠動(dòng)態(tài)扭矩是無(wú)法保證擰緊質(zhì)量的，為了確保螺栓擰緊質(zhì)量，需要對(duì)裝配好的螺栓進(jìn)行靜態(tài)扭矩檢驗(yàn)。

3汽車螺栓靜態(tài)扭矩檢測(cè)

3.1檢測(cè)方法

為了解決螺栓靜太扭矩檢測(cè)中的各種問(wèn)題，使用了螺栓靜態(tài)扭矩檢測(cè)儀。檢測(cè)儀的配置簡(jiǎn)單好用?；九渲谜?qǐng)參照表1。主要功能是使用數(shù)顯扳手檢測(cè)螺栓的靜態(tài)扭矩，檢測(cè)結(jié)果一一保存在軟件系統(tǒng)中，系統(tǒng)功能強(qiáng)大，如篩選、組合查詢、數(shù)據(jù)分析等。

3.2檢測(cè)過(guò)程

通常在擰緊螺栓后30分鐘內(nèi)進(jìn)行靜態(tài)扭矩的測(cè)量，檢測(cè)人員按照工序順序檢查，在每個(gè)工序掃描車輛底盤號(hào)信息條碼，進(jìn)行靜扭矩檢查。通常的測(cè)量方法是坐標(biāo)法，即用數(shù)字扳手持續(xù)擰緊，當(dāng)螺栓從靜摩擦變?yōu)閯?dòng)態(tài)摩擦?xí)r，開(kāi)始讀取。在該讀數(shù)上施加坐標(biāo)比，即螺栓靜態(tài)扭矩。坐標(biāo)比通常是0.9或1。在測(cè)試期間，使用數(shù)顯扭矩扳手進(jìn)行靜態(tài)扭矩檢測(cè)。數(shù)顯扳手的數(shù)值顯示框旁邊的顯示燈未亮，表示正在檢測(cè)中，紅色燈的閃爍表示靜態(tài)扭矩值不合格[1]，檢測(cè)過(guò)程中需要扭矩檢測(cè)人員減慢速度，注意螺栓是否瞬間旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后立即停止動(dòng)作并讀取數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)角度不超過(guò)10°。綠燈未閃爍，表示靜態(tài)扭矩未達(dá)到要求范圍下限值時(shí)，螺栓旋轉(zhuǎn)，表示該螺栓的靜態(tài)扭矩檢測(cè)不合格[1]。如果檢測(cè)出的扭矩值在靜態(tài)扭矩標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，則自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，執(zhí)行下一個(gè)螺栓的檢測(cè)程序。當(dāng)所有螺栓檢測(cè)結(jié)束后將螺栓檢測(cè)結(jié)果上傳Atlas的扭矩檢測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)靜態(tài)扭矩不合格時(shí)，扭矩檢測(cè)人員須分析原因，并報(bào)告檢測(cè)結(jié)果。

3.3異常數(shù)據(jù)處理分析

對(duì)于異常的數(shù)據(jù)（例工藝力矩的值為20+/-3Nm，突然測(cè)到10Nm的力矩），這時(shí)應(yīng)該用數(shù)顯扳手再繼續(xù)擰緊看力矩是否繼續(xù)增大，如果繼續(xù)增大這樣的數(shù)據(jù)可以不用記錄。當(dāng)靜態(tài)扭矩檢測(cè)不合格時(shí)，檢測(cè)人員負(fù)責(zé)對(duì)不合格擰緊點(diǎn)前后各抽檢，記錄抽檢車輛底盤號(hào)及擰緊點(diǎn)數(shù)據(jù)并判定是否為批量問(wèn)題，出現(xiàn)1臺(tái)以上為批量問(wèn)題，應(yīng)立即分析制定臨時(shí)措施并最終給出長(zhǎng)久措施;如果非批量問(wèn)題，將該擰緊點(diǎn)的不合格報(bào)告打印出來(lái)存檔。

當(dāng)出現(xiàn)批量檢測(cè)不合格時(shí)，扭矩檢測(cè)人員確認(rèn)生產(chǎn)操作人員是否按照標(biāo)準(zhǔn)操作完成裝配，目視檢查螺栓連接接觸面是否存在缺陷、螺紋孔內(nèi)是否存在缺陷，檢查擰緊工具或設(shè)備是否存在問(wèn)題，確認(rèn)零件材料、鍍層是否發(fā)生變化，進(jìn)行缺陷分析并做好措施跟蹤直到問(wèn)題徹底解決。當(dāng)出現(xiàn)非批量檢測(cè)不合格時(shí)，扭矩檢測(cè)人員聯(lián)系生產(chǎn)操作人員執(zhí)行應(yīng)急預(yù)案，對(duì)不合格車輛擰緊點(diǎn)進(jìn)行缺陷返修，返修合格扭矩檢測(cè)人員再次測(cè)量靜態(tài)扭矩，生產(chǎn)操作人員將靜態(tài)扭矩?cái)?shù)據(jù)記錄在存檔文件中。

4總結(jié)

螺栓靜態(tài)扭矩是保證汽車裝配質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。在實(shí)際扭矩控制中建立并應(yīng)用動(dòng)、靜態(tài)扭矩的概念，對(duì)緊固操作時(shí)執(zhí)行的動(dòng)態(tài)扭矩標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量檢測(cè)時(shí)判定的靜態(tài)扭矩范圍進(jìn)行區(qū)分管理，對(duì)解決傳統(tǒng)扭矩控制中的質(zhì)量缺陷問(wèn)題有著積極的幫助，是一種科學(xué)有效的管理方法，且可以更利于提高整車可靠性[5]。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王艾東孫建.《淺談汽車線束中螺栓的擰緊》科研2016.07

[4]劉超王旭金吳彩麗陳然.《高強(qiáng)度螺栓的監(jiān)控扭矩研究》柴油機(jī)

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[5]向雪梅.《B公司螺紋緊固件扭矩質(zhì)量控制研究》中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)2017.07