螺栓连接与质量控制

ar as 螺栓连接与质量控制 螺栓连接的装配质量直接关系到产品的安全性和可靠性，可是我们如何评价链栓连接的质量，即“效 果检验”呢? 对螺栓连接著配质量的“效果检验”包括以下两项内容: 执行螺栓拧紧工艺的电动拧紧枪〈板子) 的 准确性和可靠性是否能满足要求， 对已经拧紧的螺纹付、即产品上的螺栓连接能否通过正确的方法做出准 确的评价， 2 下 [| 1 5 [3 7呈四| 对螺栓拧紧设备的评定 现在，多数企业侧重于对拧紧控制的准确性、即扭矩或转角的准确度进行评价。通过采用模拟工况的 动态校准法将拧紧枪的输出值与用作测量标准的传感器的读数值加以比对。在汽车行业，通过传感器实施 扭矩或转角控制的拧紧枪的准确度指标往往采取相对误差形式表示，一般为士员，也有达到士3的， 但必须指出，无论是简单的手持式扭矩扳手，或是复杂的半自动、自动拧紧设备，都婚不属于检测器 具，也不属于通常的制造设备〔工具) ，而是兼有前者的计量特性和后者的装配功能。但就其本质而言， 它们应该归于后者，因此，车只进行单纯的准确度评定是不够的- 现代机械制造业为提高批量生产企业的产品质量，已从昔日主要检验实物质量，转到如今强调对工艺 过程的控制。所谓“工序质量”就是指在稳定状态下所具有的保证质量的能力，它取决于设备、材料、操 作者、工艺方法和环境等 5 项相互独立因素的影响，以能力指数 c, 和 Cx来表示。 而机器能力指数 C. 和 C-是指在工序稳定情况下，上述 5 项影响因素中的机器设备所具有的保证产品 质量的能力，在技术上，它与工序能力分析一样，都建立在数据统计的基础上，以质量特性值的标准偏差 S 来表征。A 求取机器能力指数 Cs的具体做法为: 将被评定的用于装配的拧紧机调整至规定状态，经过若干小时无 故障运转，然后取 50 个连续生产出来的工件作为样本。至于对质量特性值的检测，一般利用附属于设备 的在线测量仪器，或借助外界的精度更高的检测过置。由此获得一组或二组质量特性值的实测数据，并求 出平均值和标准偏差5。如果是螺栓拧紧设备，这时扭抵作为质量特性值，其实测数据既可以通过拧紧枪 自身配置的检测仪表获得，也能从用作测量标准的外接扭矩传感器的对应显示值中读取。C,反映了机器制 造设备自身所具有的满足产品质量的能力，与反映工序能力的过程能力指数 C, 相似- 根据测算出的 C或 Cu 值对被检机械制造设备进行机器能力评定，各主要工业国家、各大企业集团执 行的评定原则并不完全一致，德国大众汽车公司对螺栓拧紧设备应该具备的机器能力的要求如表 1 所示。 一ro一  堵本工艺一力蚌管理 ChERY 表 11 德国大众汽车公司对螺栓拧紧设备应该具备的机器能力的要求 被入设备的情况 机吾能力指数 新设备骆收 经过检修、改造后的设备 在用设备定期或不定期的评定 评价螺栓连接质量 在汽车制造业，大多数企业者在装配工序后利用指示式扭虹报手以抽检的方式对相关的螺纹副进行失 紧捏矩测试，以评价螺栓连接的质量，其间出现各种各样的情况是很正常的现象，但前提是执行的方法必 须正确，这是处理问题、解决问题的基础- 除了上述在工序间进行的扭生测试外，还有一灿是整车或总成〔指发动机、变速稍等) 经过连续运行、 承受过负载后再对相关的螺栓连接质量进行评价。德国大众汽车公司把前一类测得的扭矩命名为%,，后 一类为&e。但为了准确测得 M 和L.:，必须满足以下条件: 电动拧紧机的机器能力指数 C.、C- 必须达到 1. 67 或更高，即务必经过设备能力验证，要求过程能力 指数C=1 33。 * 通过“事后法”进行拧紧扭和测试时，必须采用紧因法，不能用松开法或标记法。执行紧固法时震注 意拧动赋检《或曝母) 的角度应尽量小，最大不超过10” ”在测试过程中，由于摩控作用，有时会出现一个不应算作 由.的峰值扭矩，即所谓的“起动扭矩”， 因此，为准确地测出 ML-值，不能使用那些只显示一个峰值的指示式扭矩扳手。 ， 工序同的提纯值的求取，必须在装配完成后的 30min 内进行。 ， 不能、也不必要把独得的所给 凡,和 Ms的值与图纸或工艺上的额定值或控制值相联系、作比较。因 为，在以紧因法再次拧紧期间，扭生值的分布特性与装配工序的拧紧扭矩特性相比已有很大差别，故这种 比对毫无意义。 对由。和-值正确评价应该采用如下方式，通过采集至少 100 个实际扭矩测量值，然后借助统计分 析的方法求出标准偏差 s，再根据不同用户的实际情况以士2s 或二3s 作为控制范围的上、下极限，用作检 难、评价螺栓连接拧紧效果的 内,和 ML-:值必须落在设定的界限范围之内 扫抵监控窗口 先进的汽车造业中，较重要的装配部位都采用扭矩-转角控制法，这是由其优越性所决定的。但须指 出的一点是，此时的工艺参数只是起始扭矩和转角，这种情况下作评定所用到的特征值公美是转角公关 虽然当螺栓连接采用扭抵-转佣控制法时，一些厂商对电动拧紧枪所显示的最终扭失设置了一个“监控窗 口”，即设定一个上、下限，但由厂商与用户根据以往经验和采集数据统计分析得出的这个监控范围，其 含义与工艺参数的公差有本质的区别，事实上，根据实际情况，这个范围完全可以调整. 那么监控窗口的作用是什么呢? 严格地说，“提矩-转角控制法”应该称为“转角控制-手矩监控法”， 在执行这种方法时，先按扭矩法确定转角控制的起结点，电动拧紧枪达到这个点以后停顿 1~2s 或更短时 间后速度变惕，然后边旋转边计算角度，直到达到要求的角度为止。在计算转角的同时记录扭矩，如果扭 第2页共4页  Mr Ca 天太大，则表明存在螺栓材料的抗拉强度太高或热处理后材料太硬的情况,扭矩太小则表明螺栓抗拉强度 太低或热处理不好。因此，通过观察拧紧过程中的扭矩值变化可以达到监控螺栓连接中螺纹质量的目的， 实例分析 以发动机缸盖线某装配工位为例，该工位采用的螺栓规格为 MW6，强度等级 9. 8，原来表面采取发黑处 理，后来为提高抗腐蚀能力改成表面镀锌，并换了一家供货厂，但在装配工艺完全不变的情况下，发生了 下线总成中有少量的时栓出现断虱的现象。断狸原因何在? 我们经过了以下一些试验与分析。 1. 对新螺栓的材料强度及其他一些主要理化指标是否符合要求的质疑 首先，我们提取了各三个样本对更次前后的两种紧固件进行了对比试验，结果如表 2。 表2 更换螺栓前后的对比试验结果 三一TREE TECN [aaa xs | NIKSR wa | | wa