動(dòng)力總成裝配工序的螺栓連接質(zhì)量控制

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動(dòng)力總成裝配工序的螺栓連接質(zhì)量掌握

大眾動(dòng)力總成〔上?！秤邢薰局煺?/p>

鑒于兼有扭矩掌握或轉(zhuǎn)角掌握功能的電動(dòng)擰緊槍在實(shí)施擰緊作業(yè)時(shí)，事實(shí)上同時(shí)在進(jìn)行100%的檢測(cè)，并能把對(duì)應(yīng)的測(cè)得值予以儲(chǔ)存，任何一個(gè)超出〔扭矩或轉(zhuǎn)角〕掌握范圍的螺紋付連接都將被顯示、剔出。而利用已臻成熟的SPC方法進(jìn)行過程技能分析那么是建立在抽檢分析的基礎(chǔ)上。無疑前者監(jiān)控力度更大，因此，即使在一些較大規(guī)模的企業(yè)中，只要所配置的電動(dòng)擰緊槍處于正常工作狀態(tài)，就并不再刻意去求取Cp、Cpk。

當(dāng)然，從技術(shù)上，只要提取存儲(chǔ)在電動(dòng)擰緊槍掌握部分中的扭矩〔或轉(zhuǎn)角〕實(shí)測(cè)值，無論是按規(guī)定的間隔分組抽樣還是利用全部的測(cè)得數(shù)據(jù)，就能很方便地依據(jù)過程技能的評(píng)定方法，求出技能指數(shù)Cp、Cpk，然后判斷是否達(dá)到≥1.33的既定目標(biāo)。但客觀地說，這是在企業(yè)對(duì)自身提出更高要求的狀況下才會(huì)采用的做法。

4，關(guān)于電動(dòng)擰緊槍監(jiān)控窗口的設(shè)置

在現(xiàn)代制造業(yè)，特別是批量生產(chǎn)的汽車

行業(yè)，裝配作業(yè)中電動(dòng)擰緊槍所采納的擰緊工藝

主要有兩種：扭矩掌握法和扭矩—轉(zhuǎn)角掌握法〔或

簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)角掌握法〕。但嚴(yán)格地說，這兩種方法應(yīng)當(dāng)

稱為“扭矩掌握—轉(zhuǎn)角監(jiān)控法”和“轉(zhuǎn)角掌握—

扭矩監(jiān)控法”，由于從確保裝配工序的牢靠進(jìn)行和

更好地掌握螺紋付連接的裝配質(zhì)量，還需要在電

動(dòng)擰緊槍的掌握器中設(shè)置相應(yīng)的“監(jiān)控窗口”。圖1轉(zhuǎn)角監(jiān)控窗口的設(shè)定

動(dòng)力總成裝配工序的螺栓連接質(zhì)量掌握

當(dāng)裝配過程采納前一種扭矩法時(shí)，目標(biāo)值是一個(gè)預(yù)先設(shè)定的擰緊扭矩值MA，其上、下掌握限分別為MA最大和MA最小。從圖1中可以看到，完成螺紋付連接后實(shí)際的擰緊扭矩MA實(shí)際值的分散性一般較小，但這種方法因受連接部位摩擦力影響很大，導(dǎo)致了螺栓軸向預(yù)緊力的分散，并反映在轉(zhuǎn)角WA實(shí)際值有較大的分散性。

顯著，當(dāng)遇到螺紋付連接部分表面質(zhì)量不穩(wěn)定〔取決于表面加工粗糙度、涂層狀況或沾染油污等因素〕等狀況時(shí)，這種現(xiàn)象會(huì)更突出。為甄別和剔除這些不正常的狀況，在設(shè)定扭矩掌握上、下限的同時(shí)，又設(shè)置了轉(zhuǎn)角監(jiān)控窗口WA最小和WA最大，這就意

味著一旦涌現(xiàn)擰緊扭矩MA

應(yīng)WA實(shí)際值實(shí)際值雖然在掌握限內(nèi)，而對(duì)已超出監(jiān)控窗口，也說明該螺紋付連接是不

合格的，很可能在某一方面存在明顯的、嚴(yán)峻的缺陷。

轉(zhuǎn)角法是一種近年來應(yīng)用日益廣泛的擰緊方法，多

數(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品上較重要的裝配部位，這是由其技術(shù)上的

優(yōu)越性所決斷的。當(dāng)采納這種方法時(shí)，目標(biāo)值是從一個(gè)

規(guī)定的預(yù)擰緊扭矩MVA〔也稱起始扭矩〕起，直至所設(shè)

定的擰緊旋轉(zhuǎn)角度WA。詳細(xì)執(zhí)行時(shí)，先按扭矩確定轉(zhuǎn)角圖2扭矩監(jiān)控窗口的設(shè)定掌握的起始點(diǎn)，即MVA，當(dāng)電子擰緊槍達(dá)到以后，停頓1~2秒或更短些，接著就降低擰緊的轉(zhuǎn)速，然后邊旋轉(zhuǎn)邊計(jì)算角度，一貫達(dá)到設(shè)定值WA，見圖2。轉(zhuǎn)角掌握法通過在螺栓材料屈服點(diǎn)以內(nèi)的預(yù)擰緊，以及在轉(zhuǎn)過WA角后接近或超過屈服點(diǎn)時(shí)完成裝配，大大降低了連接部位摩擦力帶來的影響，使軸向預(yù)緊力的分散性較小，從而提高了裝配質(zhì)量，無疑，當(dāng)轉(zhuǎn)角達(dá)到WA實(shí)際值時(shí)會(huì)有較大的分散性，出于同樣的目的，也應(yīng)當(dāng)設(shè)置“扭矩監(jiān)控窗口”，即MA最大和MA最小。這樣做的目的也很明確，例如當(dāng)完成擰緊后的轉(zhuǎn)角WA實(shí)際值雖掌握在規(guī)定的范圍內(nèi)，而扭矩值MA實(shí)際值太大，這說明：顯著存在螺栓材料抗拉強(qiáng)度太高或熱處理后材料太硬的狀況；反之，假設(shè)扭矩太小，那么說明可能存在螺栓抗拉強(qiáng)度太低或熱處理不好。因此，通過觀測(cè)擰緊過程中的扭矩值改變，可以達(dá)到監(jiān)控螺紋付連接中螺栓材質(zhì)等質(zhì)量問題。

那么如何來設(shè)定監(jiān)控窗口的上、下限，即“WA最小和WA最大”，及“MA最小和MA最大”呢？類似過程技能分析的做法，通過采集一段時(shí)間〔如一個(gè)班〕內(nèi)電動(dòng)擰緊槍在正常工作狀況下獲得的與扭矩掌握對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角值，及與轉(zhuǎn)角掌握對(duì)應(yīng)的扭矩值，樣本一般取n=100。再利用統(tǒng)計(jì)分析的方法，求出標(biāo)準(zhǔn)偏差s，監(jiān)控窗口的上、下限即可在3s的基礎(chǔ)上再適當(dāng)放大5%~10%。但在處理象動(dòng)力總成裝配中常常采納的多頭電動(dòng)擰緊槍時(shí)，由于其中的每一支槍執(zhí)行的擰緊操作其實(shí)是完全一樣的，故沒須要分別設(shè)置不同的“監(jiān)控窗口”。合理的做法是綜合多頭槍中各自采集的樣本，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，再求取反映整個(gè)擰緊工位的監(jiān)控窗口上、下限。顯著，這樣確定的監(jiān)控范圍要比對(duì)應(yīng)于每一支電動(dòng)擰緊槍的來得大，但更加符合實(shí)際狀況。

5，評(píng)價(jià)螺栓連接質(zhì)量的“事后”檢驗(yàn)

前三節(jié)所闡述的對(duì)電動(dòng)擰緊槍及其擰緊過程的技能驗(yàn)證和監(jiān)控，是對(duì)螺紋付連接質(zhì)量的一種間接評(píng)價(jià)，事實(shí)上也是確保產(chǎn)品裝配質(zhì)量的前提。但同時(shí)也還需要進(jìn)行對(duì)擰緊后螺紋付連接質(zhì)量的檢驗(yàn)，

而與擰緊工藝采納的是扭矩法還是扭矩—轉(zhuǎn)角法無關(guān)。只是需要指出，此時(shí)執(zhí)行檢驗(yàn)的基礎(chǔ)是：通過

動(dòng)力總成裝配工序的螺栓連接質(zhì)量掌握

自動(dòng)化程度很高的裝配工藝過程，已生產(chǎn)出肯定批量的性能滿意要求的合格產(chǎn)品。

多年來，在汽車制造業(yè)中的大多數(shù)企業(yè)都在裝配工序后利用指示式扭矩扳手以抽檢的方式對(duì)相關(guān)的螺紋副進(jìn)行擰緊扭矩測(cè)試，，以評(píng)價(jià)螺栓連接的質(zhì)量。其間，涌現(xiàn)各式各樣的狀況是很正常的現(xiàn)象，但前提是執(zhí)行的方法需要合理、正確，這是處理問題、解決問題的關(guān)鍵。

除了上述在工序間進(jìn)行的扭矩測(cè)試外，還有一類是整車或總成〔指發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等〕經(jīng)過連續(xù)運(yùn)行、承受過負(fù)載后再對(duì)相關(guān)的螺栓連接質(zhì)量進(jìn)行的檢驗(yàn)。在德國(guó)大眾汽車公司，把前一類測(cè)得的扭矩命名為Mna1,后一類為Mna2。并為精確測(cè)得Mna1和Mna2，強(qiáng)調(diào)了需要滿意的條件：

電動(dòng)擰緊機(jī)的機(jī)器技能指數(shù)Cm、Cmk需要達(dá)到1.67以上，即務(wù)必經(jīng)過設(shè)備技能驗(yàn)證。另外，要求過程技能指數(shù)Cpk≥1.33。

利用指示式扭矩扳手〔一般要求用精度較高的電子扭矩扳手〕，通過”事后法”進(jìn)行擰緊扭矩測(cè)試時(shí)，需要采納緊固法，不能用松開法或標(biāo)記法。執(zhí)行緊固法時(shí)需留意，擰動(dòng)螺栓〔或螺母〕的角度應(yīng)盡量小，最大不超過10。

實(shí)踐說明，在上述測(cè)試過程中，由于摩擦作用，有時(shí)會(huì)涌現(xiàn)一個(gè)不應(yīng)算作Mna的峰值扭矩，即所謂的起動(dòng)扭矩。因此，為精確地測(cè)出Mna值，不能運(yùn)用那些只顯示一個(gè)峰值的指示式扭矩扳手。對(duì)于工序間的扭矩值，即Mna1的求取，需要在裝配完成后的30分鐘之內(nèi)進(jìn)行。

不能、也不須要把測(cè)得的扭矩Mna1和Mna2的值與圖紙或工藝上的扭矩額定值或掌握值相聯(lián)系、作比較。由于，在以緊固法再次擰緊期間，扭矩值的分布特性與裝配工序的擰緊扭矩特性相比已有很大差別，故這種比對(duì)毫無意義。

對(duì)Mna1和Mna2值正確評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)采納如下方式：通過采集至少100個(gè)實(shí)際扭矩測(cè)量值，然后借助于統(tǒng)計(jì)分析的方法，求出標(biāo)準(zhǔn)偏差s。再依據(jù)不同用戶的實(shí)際狀況，以2s或3s作為掌握范圍的上、下極限，用作檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)螺栓連接擰緊效果的Mna1和Mna2值，需要落在設(shè)定的界限范圍之內(nèi)。

依據(jù)詳細(xì)狀況的不同，各企業(yè)可制定相應(yīng)的、有針對(duì)性的檢驗(yàn)規(guī)范，以確保特定產(chǎn)品螺紋付連接的裝配質(zhì)量。以下是一個(gè)實(shí)際案例。

Mna1監(jiān)控范圍的確定，以及對(duì)工序間螺紋付連接扭矩值測(cè)試的實(shí)施，均應(yīng)由車間現(xiàn)場(chǎng)工作人員〔技術(shù)員和操作工〕實(shí)施，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量工程師那么予以監(jiān)督；而對(duì)于擰緊扭矩值Mna2，以上這些工作都應(yīng)當(dāng)由質(zhì)保部的相關(guān)專職人員承受。

依據(jù)螺紋付擰緊扭矩對(duì)產(chǎn)品〔如發(fā)動(dòng)機(jī)、車身等〕的功能影響大小，不少企業(yè)都將裝配扭矩劃分為三個(gè)等級(jí)：重要、次重要和一般。但在工序間進(jìn)行Mna1測(cè)試時(shí)，需對(duì)全體螺紋付連接部位進(jìn)行裝配扭矩的檢驗(yàn)，然而在對(duì)總成產(chǎn)品進(jìn)行Mna2測(cè)試時(shí)，那么只需選擇“重要”那一類及“次重要”中的一部分做檢查。

關(guān)于Mna1的抽檢頻次，在正常狀況下，每班做二次，每次連續(xù)測(cè)試二臺(tái)，要求掩蓋每個(gè)裝配工位。對(duì)于Mna2，那么與產(chǎn)品性質(zhì)有關(guān)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱之類大總成，多數(shù)企業(yè)每班抽一臺(tái)做性能測(cè)試，那么在結(jié)束后針對(duì)該臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。

Mna1、Mna2掌握范圍確定的時(shí)間間隔不采納“定期”的方式，在運(yùn)行正常的狀況下，并不需要去重新采樣、處理、設(shè)置，一般可以持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。只有在發(fā)生產(chǎn)品更換〔新〕，工作參數(shù)轉(zhuǎn)變；裝配擰緊機(jī)或生產(chǎn)線進(jìn)行