擰緊工藝：汽車制造的最后一道工序

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展, 擰緊工藝被作為總裝工廠的核心技術(shù)一直在不斷提升。

作為成品車制造的最后一道工序, 如何將各零部件以最恰當(dāng)、最經(jīng)濟(jì)的方式結(jié)合在一起就顯得尤為重要, 這不僅僅關(guān)系著制造的成本, 也決定著駕乘人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。通過有效且穩(wěn)定的擰緊工藝控制, 保證所生產(chǎn)出來的車輛均處于較高的質(zhì)量水平。

擰緊工藝作為總裝的核心技術(shù), 一直在不斷發(fā)展更新, 硬件不斷提升的同時(shí), 出現(xiàn)了越來越多的控制方法、管控策略。如何將擰緊的效果發(fā)揮到最佳, 使各部件能夠可靠地結(jié)合在一起也是各研發(fā)制造部門需長期研究的。

基本的擰緊控制方法

總裝廠內(nèi)常見的基本的擰緊控制方法包括:扭矩控制法、扭矩控制—角度監(jiān)測法、扭矩+角度控制法、斜率法等。

1、 扭矩控制
扭矩控制法也叫扭矩法、直接擰緊法、扭矩?cái)Q緊法等, 此方法是目前最為主流的一種擰緊控制方法, 優(yōu)勢為操作簡單、對設(shè)備要求不高。

2、 扭矩控制—角度監(jiān)測法
此方法是在扭矩控制法的基礎(chǔ)之上, 引入角度監(jiān)測, 用于識(shí)別多種異常工況。

3 、扭矩+角度控制法
扭矩+角度控制法是利用了緊固件相對于零部件有更好的先天條件。因緊固件存在各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn), 一致性更好, 在受到拉伸時(shí)穩(wěn)定輸出一定的預(yù)緊力, 而緊固件旋轉(zhuǎn)一定的角度后產(chǎn)生的拉伸量也較一致。

該方法的優(yōu)勢是降低了不穩(wěn)定且難于精確控制的摩擦因素, 能夠使預(yù)緊力獲得較小的離散差, 從而提高擰緊質(zhì)量。

4、 斜率法
斜率法應(yīng)用范圍較小, 因?yàn)閷Q緊設(shè)備的要求較高, 需在測試螺紋副裝配扭矩隨時(shí)間變化量的同時(shí), 不斷地測試螺紋擰緊轉(zhuǎn)角隨時(shí)間的變化量。

這種方法大部分都是將最終的擰緊點(diǎn)擰至屈服極限, 因此也叫屈服點(diǎn)法。


 圖11某主機(jī)廠副車架采用了屈服點(diǎn)擰緊法的擰緊機(jī)


動(dòng)態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩

擰緊作業(yè)的檢測是不可再現(xiàn)的, 在緊固件擰緊完畢、動(dòng)力工具作業(yè)完畢后, 螺紋副之間的摩擦由動(dòng)摩擦變?yōu)殪o摩擦, 并且在斷開動(dòng)力工具輸出之后還存在一定的力矩衰減, 工件之間產(chǎn)生細(xì)微的形變。

這樣就產(chǎn)生了動(dòng)力工具的設(shè)定值與表盤扳手的檢測值之間的差異, 也產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)扭矩與靜態(tài)扭矩的概念。

動(dòng)態(tài)扭矩是指在緊固件緊固過程中, 由緊固動(dòng)力工具設(shè)定或由其傳感器測得的緊固過程扭矩峰值, 動(dòng)態(tài)扭矩不能在緊固件被緊固完之后測量。

靜態(tài)扭矩是指在緊固件緊固完成之后, 在一定時(shí)間內(nèi)由扭矩檢定工具在規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度下繼續(xù)在緊固方向上轉(zhuǎn)動(dòng)測得的扭矩值。

動(dòng)態(tài)扭矩由工具定值機(jī)構(gòu)或者傳感器進(jìn)行控制, 精度高, 需要的設(shè)備成本高, 由于是轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的峰值, 所以不能直觀地顯示為最終的擰緊效果。歐美主機(jī)廠常用動(dòng)態(tài)扭矩進(jìn)行工藝控制和設(shè)備配套策略, 主要采用的動(dòng)力工具是擰緊軸、擰緊電槍等。

靜態(tài)扭矩多數(shù)依靠人工檢測, 檢測工具簡單, 操作便利, 所需設(shè)備成本低, 較為接近緊固件的自然狀況, 能更直觀地顯示最終的擰緊效果, 日韓系主機(jī)廠多采用靜態(tài)扭矩進(jìn)行工藝控制, 主要采用動(dòng)力工具配合扭矩扳手的形式。

動(dòng)態(tài)扭矩用于生產(chǎn), 靜態(tài)扭矩用于檢驗(yàn)。研發(fā)給出的扭矩值需提前確認(rèn)好屬于哪一類, 然后進(jìn)行另一套標(biāo)準(zhǔn)的建立。

結(jié)束語

擰緊工藝作為各車企總裝工廠的核心工藝, 隨著現(xiàn)代擰緊設(shè)備的飛速發(fā)展, 各種以前實(shí)現(xiàn)不了的擰緊控制策略都已陸續(xù)實(shí)現(xiàn)。

可以預(yù)見在未來發(fā)展中, 會(huì)出現(xiàn)越來越多的更加合理的擰緊方法, 而這些軟硬件的發(fā)展也將大幅提升整車擰緊裝配質(zhì)量, 進(jìn)而推動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。