淺談汽車總裝扭矩管理方法與防錯(cuò)管理

胡澤宏　苗長(zhǎng)勇　李灼文

摘 要：汽車制造過(guò)程中使用大量的緊固件連接方式，其中以總裝最多，總裝扭矩的管理是保證汽車整車品質(zhì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文是從一家知名日系汽車總裝扭矩管理方法入手，總結(jié)它的總裝扭矩管理模式、工藝文件體系和防錯(cuò)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：汽車裝配；扭矩；扭矩防錯(cuò)

為什么強(qiáng)調(diào)扭矩管理？車輛裝配的結(jié)合技術(shù)分為三大類：螺紋緊固、嵌合（橡膠管路、卡扣接頭等）、其他（鉚接、壓入、粘接等）。一輛車大概有1300連接點(diǎn)，其中螺紋緊固約占55%，螺紋緊固技術(shù)是總裝最重要的工藝技術(shù)之一。目前標(biāo)準(zhǔn)件市場(chǎng)非常成熟，獲取便捷和成本較低；緊固件組裝便捷和快速；零件的更換和變更較為容易；能夠進(jìn)行全過(guò)程的品質(zhì)確認(rèn)等等，這些優(yōu)勢(shì)讓各大汽車廠都首先選擇螺紋緊固。

1 總裝扭矩管理前期需要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行工藝解讀，扭矩標(biāo)準(zhǔn)和術(shù)語(yǔ)統(tǒng)一，充分了解影響扭矩的因素。

1.1 圖紙上一般要求包含緊固件的零件號(hào)（品番），強(qiáng)度等級(jí)，設(shè)計(jì)指示扭矩（中間值T），重要度和擰緊精度等。這些信息需要跟設(shè)計(jì)部門(mén)統(tǒng)一，方便后期工藝規(guī)劃和管理。重要度區(qū)分，螺栓的擰緊部位根據(jù)其重要度可以分為如（表1-2）所示的5個(gè)類型。制造·檢查工程按照這些指示進(jìn)行工程管理。擰緊扭矩的精度可以用占中間扭矩值（T）的百分比表示，可分為5個(gè)級(jí)別

1.2 動(dòng)態(tài)扭矩與靜態(tài)扭矩區(qū)分。動(dòng)態(tài)扭矩是連接件在擰緊運(yùn)動(dòng)過(guò)程測(cè)的實(shí)時(shí)扭矩又稱設(shè)計(jì)扭矩。帶有扭矩傳感器的擰緊工具可以輸出扭矩值和曲線，這種工具在現(xiàn)代化工廠中運(yùn)用越來(lái)越普遍，反之沒(méi)有帶扭矩傳感器的擰緊工具無(wú)法實(shí)現(xiàn)上述功能。靜態(tài)扭矩是指連接件在擰緊完畢后，靜態(tài)狀態(tài)下測(cè)得的扭矩，主要通過(guò)扭矩QF扳手來(lái)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)態(tài)扭矩是對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)扭矩，來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求，而靜態(tài)扭矩對(duì)應(yīng)檢查扭矩，滿足品質(zhì)檢查，又稱為檢查扭矩。

2 扭矩管理的重要環(huán)節(jié)是確定扭矩范圍。

國(guó)內(nèi)有部分汽車主機(jī)廠將動(dòng)態(tài)扭矩與檢查扭矩相等，這樣會(huì)造成制造和品質(zhì)檢查沖突，日系汽車廠一般設(shè)計(jì)扭矩不等于檢查扭矩，同樣檢查扭矩的中間值（T1）也不等同設(shè)計(jì)扭矩中間值。主要原因是靜態(tài)和動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)不一樣，動(dòng)態(tài)扭矩由動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)決定，靜態(tài)扭矩由靜態(tài)摩擦系數(shù)決定，而一般靜態(tài)摩擦系數(shù)>動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)，檢查扭矩范圍大部分情況都是比設(shè)計(jì)扭矩范圍要大。

2.1 動(dòng)態(tài)扭矩范圍根據(jù)圖紙中間和擰緊精度可以進(jìn)行理論計(jì)算，比如轉(zhuǎn)向機(jī)螺栓，中間值為88N.m，擰緊精度②，中性連接，按照計(jì)算公式動(dòng)態(tài)力矩下極限應(yīng)該為88×0.8=70.4N.m，上極限88×1.2=105.6N.m。為了科學(xué)管理和實(shí)用性原則，下極限需要進(jìn)位取整，上極限退位取整，轉(zhuǎn)向機(jī)螺栓動(dòng)態(tài)扭矩范圍為71-105N.m。動(dòng)態(tài)扭矩范圍設(shè)定主要依據(jù)是設(shè)計(jì)要求的擰緊精度，擰緊精度要求越高，擰緊品質(zhì)波動(dòng)越少，要求的工藝水平也就越高，考慮到成本因素，大部分螺紋擰緊精度都使用②等級(jí)。

2.2 檢查扭矩范圍主要決定因素是螺紋連接類型，使用螺紋穩(wěn)定劑情況等。螺紋連接類型通常分為三種：剛性連接、中間連接和軟性連接。判斷哪種連接類型，主要依據(jù)是螺栓或者螺母貼合點(diǎn)到目標(biāo)扭矩，旋轉(zhuǎn)的角度。螺紋穩(wěn)定劑能夠有效的降低摩擦系數(shù)，有螺紋穩(wěn)定劑的檢查扭矩中間值T1<無(wú)螺紋穩(wěn)定劑，通過(guò)多年實(shí)際積累，在不同類型，有無(wú)螺紋穩(wěn)定劑下，檢查扭矩中間值和公差范圍如表3-4。

3 總裝扭矩品質(zhì)要保證車型正確、擰緊部位、擰緊精度、防漏擰、擰緊角度值、防斜擰緊和結(jié)果趨勢(shì)管理等7個(gè)方面。針對(duì)這7個(gè)方面進(jìn)行管理也叫扭矩防錯(cuò)管理。

3.1 車型防錯(cuò)，同一條生產(chǎn)線一般會(huì)同時(shí)產(chǎn)生幾種車型，大部分?jǐn)Q緊工具都是同用的，車型防錯(cuò)就很有必要?，F(xiàn)代化工廠一般都會(huì)導(dǎo)入生產(chǎn)指示系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由AVI、Lcp和QIS三部分組成。AVI：生產(chǎn)指示系統(tǒng)，車型信息通過(guò)生產(chǎn)指示系統(tǒng)傳輸給設(shè)備/擰緊槍。LCP：生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，控制生產(chǎn)線啟停，如AVI反饋異常，LCP就會(huì)控制生產(chǎn)線體的停止，防止不良流出。QIS：質(zhì)量情報(bào)系統(tǒng)，設(shè)備將工件裝配的品質(zhì)數(shù)據(jù)上傳到QIS儲(chǔ)存?？傮w來(lái)說(shuō)AVI系統(tǒng)控制不良不流入，LCP控制不良不流出，QIS系統(tǒng)使不良可追溯

3.2 部位防錯(cuò)，同一車型，同一零件不同部位，怎么保證作業(yè)擰緊順序跟設(shè)備擰緊程序?qū)?yīng)？一般有三種方法：通過(guò)設(shè)備增加位置傳感器檢查零件擰緊部位，設(shè)定擰緊順序，作業(yè)順序防錯(cuò)。其中通過(guò)設(shè)備增加位置傳感器檢查零件擰緊位置保障度最高。

3.3 漏擰緊防錯(cuò)，主要要求擰緊設(shè)備具有擰緊點(diǎn)數(shù)計(jì)算功能。工具設(shè)定擰緊點(diǎn)數(shù)=圖紙/實(shí)際工件要求擰緊點(diǎn)數(shù)。帶扭矩傳感器的擰緊工具，每擰緊完畢1次（含OK和NG），輸出1個(gè)信號(hào)，以此計(jì)算擰緊點(diǎn)數(shù)。帶信號(hào)輸出的QL扳手，每Q緊完畢1次，輸出1個(gè)信號(hào)，以此計(jì)算擰緊點(diǎn)數(shù)。帶防錯(cuò)系統(tǒng)的氣槍：氣槍扭矩值與氣壓值存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。氣槍達(dá)到設(shè)定扭矩值時(shí)，外接氣壓傳感器輸出1個(gè)信號(hào)，以此計(jì)算擰緊點(diǎn)數(shù)。

3.4 角度值防錯(cuò)。適用于帶扭矩和角度傳感器的擰緊工具，如特特拉斯擰緊機(jī)。在擰緊工具執(zhí)行最后擰緊步驟時(shí)，實(shí)施角度監(jiān)控。角度監(jiān)控的意義在于監(jiān)控螺紋是否燒結(jié)可能（軸力不足）或者滑牙可能（或軸力過(guò)大）。

3.5 斜擰緊防錯(cuò)，斜擰緊的危害是不能提供充分的軸力導(dǎo)致最后部品脫落可能。有帶扭矩和角度傳感器的擰緊工具設(shè)定方法，擰緊程序的第一步，擰緊機(jī)正轉(zhuǎn)720°（螺栓法蘭面與部品未貼合），如果扭矩≥20N.m，則判定為NG。如果是普通擰緊工具，那么作業(yè)要領(lǐng)書(shū)明確檢查標(biāo)準(zhǔn)和自工序完結(jié)目視檢查。

3.6 趨勢(shì)管理。動(dòng)態(tài)扭矩趨勢(shì)可以通過(guò)擰緊工具將扭矩上傳QIS系統(tǒng)下載可以自動(dòng)生成。檢查扭矩趨勢(shì)管理通過(guò)N點(diǎn)管理抽檢測(cè)量和記錄重要扭矩，分析走向。如果不合格，需要重新調(diào)整工具。

4 扭矩防錯(cuò)對(duì)應(yīng)的文件體系。

針對(duì)人、設(shè)備和方法三個(gè)模塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。規(guī)范作業(yè)手法，對(duì)應(yīng)靠人保證的扭矩進(jìn)行規(guī)范，形成作業(yè)要領(lǐng)書(shū)。設(shè)備調(diào)試、量產(chǎn)前對(duì)設(shè)備的防錯(cuò)要進(jìn)行測(cè)試，形成設(shè)備點(diǎn)檢或者測(cè)試表。明確重要扭矩的檢查規(guī)格和頻度，形成QC工程表。按照《QC工程表》要求的頻度抽檢重要扭矩，記錄數(shù)據(jù)和分析扭矩走向趨勢(shì)，形成N點(diǎn)管理表。

5 總結(jié)

扭矩管理和品質(zhì)防錯(cuò)是汽車制造中最常見(jiàn)的但是又比較容易出錯(cuò)的工藝技術(shù)。汽車制造廠都有一套扭矩管理方法和品質(zhì)防錯(cuò)技術(shù)，但根本思路還是扭矩范圍的制定、制造過(guò)程和檢查三個(gè)方面。