一體式壓鑄中的擰緊裝配策略優(yōu)化指南

一體壓鑄

汽車一體式壓鑄是近期比較熱門的一種制造工藝，它允許生產(chǎn)大型、復(fù)雜的鋁合金結(jié)構(gòu)件，這些結(jié)構(gòu)件通常多用于汽車底盤、車身和電池包等關(guān)鍵部位。這種技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀正隨著汽車行業(yè)對輕量化和成本效益的追求而不斷擴(kuò)展。當(dāng)前，越來越的主機(jī)廠正在采用或者計(jì)劃采用一體式壓鑄。它的優(yōu)點(diǎn)主要包括：

1.     重量減輕：通過使用鋁合金材料，一體式壓鑄部件能夠顯著減輕汽車重量。

2.     結(jié)構(gòu)一體化：減少了組裝所需的零件數(shù)量，同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)的剛性和耐久性。

3.     成本效益：能夠減少后續(xù)的加工和組裝成本，長期來看可以實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。

4.     生產(chǎn)效率：通過較高的自動(dòng)化水平，可以實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)和較高的產(chǎn)量，滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求。

5.     環(huán)境友好：鋁合金的回收過程更為環(huán)保，有助于實(shí)現(xiàn)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

使用一體式壓鑄之后，原有的裝配連接方式也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，比如：原本車身車間有大量的螺母焊接/螺柱焊接工藝，在一體壓鑄部件上一般不再使用，而是采用壓鉚或拉鉚螺母/螺柱以及裝配自攻螺紋套，從而保證后續(xù)總裝工藝上的擰緊裝配工藝。

自攻螺紋套的外螺紋直接自攻進(jìn)入鋁壓鑄件上預(yù)加工的孔洞，同時(shí)螺紋套有預(yù)先加工好的內(nèi)螺紋用于完成后續(xù)其他部件的裝配。采用自攻螺紋套帶來的好處有多樣化、適應(yīng)性強(qiáng)和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等。當(dāng)前，如何正確裝配自動(dòng)螺紋套是阿特拉斯·科普柯以及客戶關(guān)注的焦點(diǎn)，也是一體式壓鑄中的一項(xiàng)關(guān)鍵裝配工藝，其重點(diǎn)是裝配過程需要確保滿足工藝要求，并且能盡早識(shí)別出可能存在的缺陷。整個(gè)裝配過程分為下面5個(gè)階段：

第一階段  嚙合

螺紋套開始旋入預(yù)先加工好的孔中，這一步的關(guān)鍵是保證對螺紋套有足夠的下壓力，螺紋套和孔的相互位置準(zhǔn)確，對擰緊扭矩、角度和時(shí)間[SZ1] 的監(jiān)控。這一階段若多次產(chǎn)生超時(shí)，原因可能是螺紋套與孔洞位置或者尺寸不匹配，無法開始嚙合，而扭矩或角度過大可能是嚙合位置不匹配。這個(gè)階段轉(zhuǎn)速會(huì)比較低。

第二階段  自攻絲

螺紋套下旋的同時(shí)進(jìn)行自攻，這是整個(gè)擰緊裝配工程中占時(shí)最長一段。自攻絲階段的關(guān)鍵是監(jiān)控和記錄自攻絲扭矩：首先，過大或者過小的扭矩都意味著零部件可能不合格；其次，自攻絲扭矩不會(huì)轉(zhuǎn)化為夾緊力，為保證有效的擰緊夾緊力，需要在后續(xù)擰緊過程中去除自攻扭矩影響。

第三階段  落座/貼合

螺紋套法蘭面接觸壓鑄件表面，擰緊曲線中可以看到扭矩斜率急劇變化。擰緊程序可設(shè)為擰緊至貼合，設(shè)置觸發(fā)扭矩、角度增量和扭矩斜率參數(shù)。加上扭矩監(jiān)控，確保在這個(gè)階段法蘭面正確落座貼合，保證后續(xù)最終夾緊力的一致。

第四階段  擰緊

從這個(gè)階段開始最終的擰緊，為了保證夾緊力的一致并降低自攻扭矩的影響，需要對自攻扭矩進(jìn)行補(bǔ)償，程序一般設(shè)置成擰緊至扭矩，其中最終目標(biāo)扭矩應(yīng)為自攻扭矩加上夾緊扭矩，轉(zhuǎn)速則再次調(diào)慢保證精度。

第五階段  返修

如上述4個(gè)階段，任何階段有不合格則進(jìn)入返修階段，而返修階段的程序設(shè)置則取決于客戶如何處理不合格件。上述裝配過程所有過程數(shù)據(jù)和曲線都需要保存，一方面滿足法規(guī)需求，另一方面需要后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，不斷改進(jìn)和優(yōu)化工藝。

在一體式壓鑄的擰緊裝配中，針對不同產(chǎn)品，整個(gè)擰緊策略的確立和擰緊程序的優(yōu)化有共性也有差異，阿特拉斯·科普柯建議在產(chǎn)品研發(fā)和試制階段就考慮擰緊參數(shù)和設(shè)備選擇。