扭矩控制

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1、在汽車制造業(yè)中，將各種汽車零部件裝配成整車的過程，需要很多種不同類型 的連接，比如焊接、螺栓連接和粘膠連接等。其中螺栓連接是最重要的連接方法之 一。 螺栓連接的實質(zhì)是通過將螺栓的軸向預(yù)緊力控制到適當(dāng)范圍，從而將兩個工件 可靠地連接在一起。為了確保螺紋連接的剛性、密封性、防松能力和受拉螺栓的疲 勞強度，連接螺栓對預(yù)緊力的精度要求是相當(dāng)高的,所以軸向預(yù)緊力是評價螺栓連接 可靠性的重要指標(biāo)。軸向預(yù)緊力的最低限是由連接結(jié)構(gòu)的用途決定的，該值必須保 證被連接工件在工作過程中始終可靠貼合。軸向預(yù)緊力的最高值必須保證螺栓及被 連接工件在預(yù)緊和工作過程中不會發(fā)生脫扣、剪斷和疲勞斷裂等損壞。由于軸向預(yù) 緊力不方

2、便現(xiàn)場測量監(jiān)控，現(xiàn)在主要是通過控制螺栓的擰緊扭矩來達到控制預(yù)緊力 的目的,扭矩的控制可通過動態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩兩種方式進行監(jiān)控。 通過扭矩監(jiān)控過程控制及Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用，可以在實際裝配生產(chǎn)中及時有效識 別出各類扭矩報警問題，也有利于追溯可疑發(fā)動機的相關(guān)信息并進行風(fēng)險評估。通 過不斷調(diào)整扭矩監(jiān)控控制線可以及時發(fā)現(xiàn)各種缺陷，優(yōu)化生產(chǎn)線裝配工藝。,引言,扭矩控制基本原理概述,一、,一、扭矩控制基本原理概述,一、基本術(shù)語,1)扭矩施加于軸圓周上使軸轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生扭曲形變等的扭轉(zhuǎn)力偶或力矩。 2)動態(tài)扭矩是自動擰緊工具在擰緊過程最終或扭轉(zhuǎn)過程所得到的扭矩值，也就是在安裝時用在線式扭矩傳感器測量的值。 3)

3、靜態(tài)扭矩用手動擰緊工具對已擰緊的螺栓加一個順螺栓擰緊方向逐漸增大的扭矩，直至螺栓再一次產(chǎn)生擰緊運動的瞬間，記錄下的剛產(chǎn)生運動的扭矩值，該扭矩值即為靜態(tài)扭矩。如: 用扭矩扳手測量所得到的扭矩。 4)擰緊實際上就是要使兩被連接體間具備足夠的壓緊力，反映到被擰緊的螺栓上就是它的軸向預(yù)緊力（即軸向拉應(yīng)力）。 5)動力工具：生產(chǎn)線上用于裝配產(chǎn)品以控制螺紋緊固連接的氣動槍和電動槍。 氣動槍：以壓縮空氣為動力源的擰緊工具的統(tǒng)稱。 電動槍：以電為動力源的擰緊工具的統(tǒng)稱。電動槍又可分為單軸電動槍和多軸電動槍。 6)標(biāo)定用扭矩標(biāo)定儀（扭矩傳感器和角度編碼器）串接于電動擰緊槍之中，跟蹤電動擰緊槍在螺紋連接件上進行擰

4、緊的過程， 從而確認(rèn)其擰緊扭矩和/或擰緊角度在其規(guī)定范圍內(nèi)的一種方法。 標(biāo)定儀：一種標(biāo)準(zhǔn)扭矩控制儀器用來驗證電動槍能達到規(guī)定的扭矩和/或角度。必須對其定期檢定。,二、螺栓連接件之間的力,實際真正需要控制的是： 夾緊力,一、扭矩控制基本原理概述,裝配擰緊的實質(zhì)是通過螺栓的軸向預(yù)緊力將兩個工件（如缸蓋與缸體）可靠地聯(lián)接在一起，因此，對軸向預(yù)緊力的準(zhǔn)確控制是保證裝配質(zhì)量的基礎(chǔ)。通過控制擰緊扭矩間接地實施預(yù)緊力控制的方法由于受到摩擦系數(shù)等多種不確定因素的影響，導(dǎo)致對軸向預(yù)緊力控制精度低。此外，出于安全考慮，最大軸向力在設(shè)計時一般設(shè)在其屈服強度的70%以下，實際值往往只有3050% 。 在擰緊螺母時，其

5、擰緊扭矩M需要克服被旋合螺紋間的摩擦力矩和螺母與被連接件（或墊圈）支承面間的摩擦力矩，并使連接產(chǎn)生預(yù)緊力P，它們的關(guān)系為,要想得到規(guī)定的預(yù)緊力，應(yīng)進行大量的試驗求出擰緊扭矩系數(shù)的實際值，通過以上關(guān)系計算，把一定大小的扭矩施加到螺母上就能得到，通過試驗和數(shù)學(xué)分析得出，汽車用螺紋緊固件擰緊扭矩系數(shù)的平均值為0.284。,一、扭矩控制基本原理概述,三、扭矩與預(yù)緊力及摩擦系數(shù)關(guān)系,從上圖中可以看出摩擦系數(shù),預(yù)緊力與最終扭矩之間的關(guān)系.如果螺栓強度最大,摩擦系數(shù)最小,則產(chǎn)生最大預(yù)緊力,反之,如果螺栓強度最小,摩擦系數(shù)最大,則產(chǎn)生最小預(yù)緊力.如果螺栓強度最小,摩擦系數(shù)最小,將產(chǎn)生最小最終扭矩,反之,如果螺

6、栓強度最大,摩擦系數(shù)最大,將產(chǎn)生最大最終扭矩。(T=KF,K值隨摩擦因數(shù)u的增大而增大),從上圖中圖示分析可知，生產(chǎn)現(xiàn)場使用的螺栓不能隨便涂油，這樣可能會導(dǎo)致螺栓預(yù)緊力增大而被拉斷，同時螺栓也不能隨便烘干，這樣可能會導(dǎo)致螺栓預(yù)緊力降低，從而達不到夾緊要求。,一、扭矩控制基本原理概述,四、常見扭矩控制方法,不同扭矩系數(shù)值對F與T的精度的影響,分析左表可知，當(dāng)擰緊扭矩T的誤差為0%時，螺栓軸向預(yù)緊力的誤差最大可以達到27.2%。因此，試圖用扭矩控制法來保證高精度的螺栓擰緊是不現(xiàn)實的想法。此外，有試驗比艾米娜，在擰緊發(fā)動機缸蓋的螺栓時，用相同的扭矩擰緊，其螺栓軸向云盡力的數(shù)值相差最大可能達到一倍。

7、扭矩控制法的優(yōu)點是：控制系統(tǒng)簡單，易于用扭矩長安其或高精度的扭矩扳手來檢查擰緊的質(zhì)量。其缺點是：螺栓軸向預(yù)緊力的控制精度不高，不能充分利用材料的潛力。,一、扭矩控制基本原理概述,一、扭矩控制基本原理概述,3)屈服點控制法（TG） 屈服點控制法是把螺栓擰緊至屈服點后，停止擰緊的一種方法。它是利用材料的屈服現(xiàn)象而發(fā)展起來的一種高精度擰緊方法。這種控制方法，是通過對擰緊的扭矩轉(zhuǎn)角曲線斜率的連續(xù)計算和判斷來確定屈服點的。 螺栓在擰緊的過程中，其扭矩轉(zhuǎn)角的變化曲線見右圖。真正的擰緊開始時，斜率上升很快，之后經(jīng)過簡短的變緩后而保持恒定（區(qū)間）。過點后，其斜率經(jīng)簡短的緩慢下降后，又快速下降。當(dāng)斜率下降一定值

8、時（最大值的二分之一），說明已達到屈服點（點），立即發(fā)出停止擰緊信號。屈服點控制法的擰緊精度是非常高的，其預(yù)緊力的誤差可以控制在以內(nèi)，但其精度主要取決于螺栓本身的屈服強度。,4)質(zhì)量保證法（QA） QA法是通過測量螺栓的增長量來確定是否達到屈服點的一種控制方法。雖然每一個螺栓的屈服強度不一致，也會給擰緊帶來誤差，但其誤差一般都非常小。 在法中所采取的測量螺栓伸長量的方法，一般是用超聲波測量，超聲波的回聲頻率隨螺栓的伸長而加大，所以，一定的回聲頻率就代表了一定的伸長量。右圖就是法的原理，由于螺栓在擰緊和擰松時，用超聲儀所測得的回聲頻率隨螺栓的擰緊（伸長）和擰松（減小伸長量）而發(fā)生變化的曲線并不重

9、合，同一螺栓軸向預(yù)緊力的上升頻率低于下降頻率。這樣，在用來測量螺栓的屈服點時應(yīng)予以注意。,一、扭矩控制基本原理概述,5)扭矩斜率法 扭矩斜率法是以扭矩-轉(zhuǎn)角曲線中的扭矩斜率值的變化作為指標(biāo)對初始預(yù)緊力進行控制的一種方法。該擰緊方法通常把螺栓的屈服緊固軸向力作為控制初始預(yù)緊力的目標(biāo)值。該擰緊方法一般在螺栓初始預(yù)緊力離散度要求較小并且可最大限度地利用螺栓強度的情況下使用。但是由于該擰緊方法對初始預(yù)緊力的控制與塑性區(qū)的轉(zhuǎn)角法基本相同，所以，需要對螺栓的屈服點進行嚴(yán)格的控制。該擰緊方法與塑性區(qū)的轉(zhuǎn)角法相比，螺栓的塑性即反復(fù)使用等方面出現(xiàn)的問題較少，有一定的優(yōu)勢，但是，緊固工具比較復(fù)雜，也比較昂貴。,五

10、、螺栓連接方式及相應(yīng)動靜態(tài)扭矩關(guān)系,1)硬連接：是指連接件硬度比較大，是剛性的接合面貼合好的連接，一般不存在扭矩衰減，可能還有扭矩反沖，螺紋副貼合后旋轉(zhuǎn)角度720以上才能達到目標(biāo)扭矩; 軟連接：靜態(tài)扭矩小于動態(tài)扭矩，主要是彈性原件存在扭矩衰減. 3)聯(lián)合連接：是介于軟連接和硬連接之間的連接，一般不存在扭矩衰減或扭矩反沖; 聯(lián)合連接：靜態(tài)扭矩接近動態(tài)扭矩.,生產(chǎn)現(xiàn)場軟硬連接動靜態(tài)扭矩測量結(jié)果比較 1硬連接：裝配A線OP410凸輪軸鏈輪螺栓和惰輪螺栓 扭矩衰減小，靜態(tài)摩擦大，靜態(tài)扭矩偏高 動靜態(tài)扭矩比較如下 2 軟連接：裝配A線OP480排氣歧管螺母 扭矩衰減大，靜態(tài)扭矩偏底 動靜態(tài)扭矩比較如下：

11、,小結(jié)：通過以上硬連接與軟連接的比較，同時結(jié)合現(xiàn)場情況，總結(jié)如下： 1、在完全相同的擰緊狀態(tài)下，硬連接與軟連接所得到的最終扭矩是不同的；（完全相同是指同樣的擰緊工具，以同樣的轉(zhuǎn)速，保持同樣的穩(wěn)定時間）； 2、同一種連接方式，在擰緊工具的轉(zhuǎn)速、保持時間不同的情況下，得到的最終擰緊力也是不同的； 3、因為靜態(tài)扭矩檢測需要考慮進人為的因素進去，同時因為靜態(tài)扭矩受摩擦力的影響非常大，而摩擦力的變化又是非常離散的，因此靜態(tài)檢測值會更離散一些； 4、同時，對于某些角度擰緊的連接，靜態(tài)檢測只能檢測其扭矩是否過低，而無法精確控制扭矩值。,六 、擰緊的概念,擰任何機體均是由多種零件連接（即組裝）起來的，而零件的

12、連接有多種，采用螺栓連接就是其中最常用的一種，而欲采用螺栓連接就必須應(yīng)用擰緊，因而這“擰緊”也就成了裝配工作中應(yīng)用得極為廣泛的概念。 零件采用螺栓連接的目的就是要使兩被連接體緊密貼合，并為承受一定的動載荷，還需要兩被連接體間具備足夠的壓緊力，以確保被連接零件的可靠連接和正常工作。這樣就要求作為連接用的螺栓，在擰緊后要具有足夠的軸向預(yù)緊力（即軸向拉應(yīng)力）。然而這些力的施加，也都是依靠“擰緊”來實現(xiàn)的。因而，我們很有必要了解一些有關(guān)擰緊的基本概念。 1螺栓擰緊的基本概念 （1）擰緊過程中各量的變化 在螺栓擰緊時，總體的受力情況是，螺栓受拉，連接件受壓；但在擰緊的整個過程中，受力的大小是不同的（見圖

13、1）， 大體上分為下述幾個階段： 1）在開始擰緊時，由于螺栓未靠座，故壓緊力F為零； 但由于存在摩擦力，故扭矩T保持在一個較小的數(shù)值 。 2）當(dāng)靠座后(Z點)，真正的擰緊才開始，壓緊力F和擰 矩T隨轉(zhuǎn)角A的增加而迅速上升。 3）達到屈服點，螺栓開始朔性變形，轉(zhuǎn)角增加較大而壓 緊力和扭矩卻增加較小，甚至不變。 4）再繼續(xù)擰緊，力矩T和壓緊力F下降，直至螺栓產(chǎn)生斷裂。,2力矩率 力矩率R所表示的是力矩增量T對轉(zhuǎn)角A的比值（見圖2），即： RT /A （1） 硬性連接的R值高，軟性連接的R值低。R值與螺栓的長度、連接中各件之間的摩擦以及連接件墊圈的彈性有關(guān)。摩擦系數(shù)的變化，是影響力矩率的主要因素。此

14、外，再加上墊圈、密封墊片等引起的彈性變化，裝配線上同樣螺紋連接之間的力矩率變化可能超過百分之百，這樣，力矩/轉(zhuǎn)角的曲線就可能落在圖3斜線中的任何位置。 3摩擦與力矩對壓緊力的影響 從圖4中可見，同一力矩T值，而由于摩擦系 數(shù)值的不同，壓緊力F可能相差很大。所 以，摩擦系數(shù)對壓緊力F的影響是非常大 的。這里的摩擦系數(shù)主要是指螺紋接觸面、 螺栓與被連接件支撐面間的摩擦系數(shù)。,Page 14,螺拴與連接件的關(guān)系,螺拴和連接的變形,螺栓連接的變形關(guān)系,軸向工作載荷的影響,扭矩控制法（夾緊力變化誤差 25%） 特點：扭矩控制、角度監(jiān)控，測量容易、使用標(biāo)準(zhǔn)螺絲、螺絲可重復(fù)使用、緊固錯誤易檢查,七、DYPT

15、扭矩控制基本方法,1.扭矩控制角度監(jiān)控。 在扭矩控制法中，把擰緊扭矩作為擰緊的控制參數(shù)，而把從某一扭矩開始到達到目標(biāo)扭矩擰緊結(jié)束,螺釘（螺母）擰緊的角度作為監(jiān)控值，這種對擰緊角度進行監(jiān)控的方法叫扭矩控制角度監(jiān)控。 在正常情況下，擰緊達到扭矩要求前一段區(qū)間內(nèi)，力矩和角度基本為線性變化，變化率基本上恒定。變化率與零件的材料、間隙、摩擦因數(shù)、毛刺、磕碰傷、操作方法等都有一定的關(guān)系，其關(guān)系式如下：,PS：C為擰緊力矩；A為擰緊角度；A1為擰緊螺紋的擰緊角度（長度方向變形）；F為螺栓張力；f1為擰緊時螺紋上的摩擦因數(shù)；f2為擰緊時緊固件支承環(huán)面的摩擦因數(shù)；D1為內(nèi)螺紋的小徑；d2為支承環(huán)外徑；KA為裝配

16、零件的壓縮剛度；N為0.61P；A2為螺桿的扭轉(zhuǎn)變形角度；P為螺距；d為螺紋的公稱直徑；d1為支承環(huán)內(nèi)徑；G為螺栓橫向彈性模量；KB為緊固件的拉伸剛度；W為緊固件長度系數(shù)。,由式（1）式（3）可見，在正常情況下，擰緊力矩、張力、擰緊角度的變化都成正比，只要相關(guān)影響因素穩(wěn)定，通過控制擰緊力矩，角度變化也會穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。一旦出現(xiàn)異常情況，就會引起角度出現(xiàn)較大的變化。 a.如果材料變化大，剛性、彈性模量就有變化，有些還影響摩擦因數(shù)，所以擰緊角度就會產(chǎn)生變化。 b.如果在結(jié)合部位存在毛刺、鐵屑，也會影響剛性和摩擦力，造成擰緊角度的變化。 c.如果出現(xiàn)螺孔深度不夠，因攻絲絲錐有導(dǎo)向錐，螺孔底部大徑為

17、錐面，擰緊時存在大徑的擠壓變形，所以擰緊角度也會存在變化。 d.螺紋配合間隙過小，也會影響到擰緊力和擰緊角度的比值，擰緊角度也存在異常。 e.如果出現(xiàn)滑絲，擰緊角度就會很大，情況嚴(yán)重的，扳手一直轉(zhuǎn)動，直到擰緊超時報警才停止。 由此可見，角度監(jiān)控能在很大程度上及時發(fā)現(xiàn)擰緊異常，并防止擰緊異常的零件轉(zhuǎn)到下道工序。角度監(jiān)控的目的就是防止在采用扭矩控制法擰緊的過程中，因卡死、螺紋副配合不好等異常情況造成擰緊力矩雖然合格，但螺栓的實際張力為零或不足（ 不合產(chǎn)品要求）， 從而造成嚴(yán)重的產(chǎn)品缺陷。,角度監(jiān)控值問題的處理： 當(dāng)出現(xiàn)角度監(jiān)控不合格情況較多時，必須查明原因，首先檢查零件表面質(zhì)量、結(jié)合尺寸、材料是否

18、有變化或批量不合格，擰緊設(shè)備、工藝、操作方法是否正常，如果確定一切正常，可用下述方法進行分析和處理。 a.角度監(jiān)控值散差大：提高角度起始點力矩，避開在力矩、角度曲線的非線性變化階段開始計算角度，特別對于軟連接更應(yīng)注意，否則只能把角度監(jiān)控值范圍設(shè)置很大，使角度監(jiān)控意義不大。 b.角度監(jiān)控值分布位置變化：對擰緊結(jié)果進行統(tǒng)計分析后，確定需要調(diào)整角度監(jiān)控值范圍或角度起始點力矩。 c.有些異常擰緊不能發(fā)現(xiàn)：再現(xiàn)異常擰緊情況，重新確定角度監(jiān)控值或角度起始點力矩，拉大異常擰緊和正常擰緊的角度差便于監(jiān)控。如果還是不能解決問題，就考慮同時采取其他措施。,扭矩/轉(zhuǎn)角控制法（夾緊力變化誤差+/-15%） 特點：角度

19、控制、扭矩監(jiān)控，摩擦影響較小、夾緊力變化較小、螺絲不可重復(fù)使用,在扭矩轉(zhuǎn)角控制法中，把擰緊角度作為擰緊的控制參數(shù)，首先將螺栓擰緊到某一個扭矩值，然后再從此點開始，將螺栓于螺母相對轉(zhuǎn)動一個角度至目標(biāo)角度擰緊結(jié)束時螺釘（螺母）擰緊的扭矩作為監(jiān)控值，這種對擰緊角度進行監(jiān)控的方法叫角度控制扭矩監(jiān)控。,2.角度控制扭矩監(jiān)控。,DYPT扭矩控制基本方法,在DYPT只有扭矩控制法和扭矩轉(zhuǎn)角法2種扭矩控制方法： 1)扭矩控制法適用于一般緊固連接，如發(fā)動機上罩蓋螺栓，發(fā)動機吊耳螺栓等。,2)扭矩轉(zhuǎn)角法適用于關(guān)鍵螺栓連接，有缸蓋螺栓，飛輪螺栓，曲軸皮帶輪螺栓，連桿螺栓，主軸承瓦蓋螺栓等。,八、BC 裝配線扭矩監(jiān)控

20、信息匯總表,Q-das對BC 裝配線各工位螺栓的擰緊監(jiān)控過程通常分為三步（缸蓋螺栓擰緊工位監(jiān)控五步），Q-das系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備每一步的擰緊參數(shù)（扭矩、角度等）是否在控制限范圍內(nèi)。,二、BC II 扭矩監(jiān)控信息識別及匯總,擰緊要求,九 擰緊策略,1、擰緊次數(shù)要求：擰緊設(shè)備的擰緊程序均必須根據(jù)螺栓的類型及擰緊要求，設(shè)定達到合格的允許擰緊次數(shù)。 （如帶膠至多只可擰緊一次、扭矩+轉(zhuǎn)角至多只可擰緊二次等） 2、擰緊程序中均應(yīng)設(shè)定最終扭矩或最終轉(zhuǎn)角的監(jiān)控范圍，以判定擰緊是否最終合格。 3、對于在線手持單軸電動擰緊設(shè)備有多扭矩要求的，除選用套筒選擇器外，控制程序還應(yīng)設(shè)定： 對合格擰緊次數(shù)進行計數(shù)的功能； 一經(jīng)

21、反轉(zhuǎn)，所有已判定合格的計數(shù)全部清零； 在未受到擰緊失敗信號前，不允許反轉(zhuǎn)的功能； 擰緊前認(rèn)帽不允許反轉(zhuǎn)的功能。 4、對于在線自動多/單軸電動擰緊設(shè)備： 允許在擰緊前反轉(zhuǎn)認(rèn)帽; 允許在擰緊失敗后自動反轉(zhuǎn)螺栓（螺母）并進行再次擰緊，可重復(fù)擰緊次數(shù)參照相關(guān)規(guī)定。 不允許在HMI面板內(nèi)修改托板上擰緊信息，維修所需要的測試程序應(yīng)由外接PC單獨調(diào)用。 5、離線擰緊設(shè)備（含返修工位）的控制程序： 程序設(shè)置只能反轉(zhuǎn)，且程序只能由ME授權(quán)后方可修改； 在使用離線手持單軸電動擰緊設(shè)備前，須先用掃描設(shè)備將零部件所綁定的信息打散；(Flexnet) 對于不允許離線返修的生產(chǎn)線，離線手持單軸電動擰緊設(shè)備只能對螺栓實行擰

22、松操作。,6、在線手持單軸電動擰緊設(shè)備，ME在編制PPS（工藝卡）文件時，針對同一個平面上的多個螺栓的擰緊過程，需要標(biāo)識出擰緊順序，MFG再按照PPS文件要求編制相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)文件并執(zhí)行。 7、電動擰緊設(shè)備的數(shù)據(jù)記錄 生產(chǎn)線擰緊設(shè)備須具有本地數(shù)據(jù)保存功能。所需的質(zhì)量數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)量應(yīng)大于25個工作日。保存數(shù)據(jù)的格式及呈現(xiàn)形式應(yīng)經(jīng)多功能小組評審，以方便數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、導(dǎo)出和相關(guān)運用。數(shù)據(jù)信息應(yīng)包括： 在線旁設(shè)備時間和真實時間保持一致的前提下，擰緊工序執(zhí)行的時間信息； 被擰緊零件的序列號信息； 每個以工位為單位的步驟是否合格的判別信息； 擰緊失敗及成功時的步驟信息； 失敗及成功的實際扭矩或轉(zhuǎn)角信息； 線

23、旁擰緊設(shè)備控制模塊輸出端編號應(yīng)與擰緊設(shè)備的輸入端編號保持一致。 8、上傳Q-DAS系統(tǒng)文件應(yīng)至少包括以下信息： 總成零件代號，執(zhí)行加工的設(shè)備代號 在Q-DAS系統(tǒng)時間和真實時間保持一致的前提下，執(zhí)行加工時的年、月、日、時、分、秒信息； 加工或測試的工位信息； 在中間過程有失敗時同步點前數(shù)據(jù)信息； 上傳的數(shù)據(jù)庫文件須保存在指定的路徑和文件夾。 數(shù)據(jù)命名格式按照EUN+01+01 +000000 生成,擰緊策略示例,C15 飛輪離合器連接螺栓擰緊過程：扭矩控制法+角度監(jiān)控 (動態(tài)扭矩27+/-2NM),主軸承蓋螺栓擰緊過程： 扭矩轉(zhuǎn)角法+扭矩監(jiān)控 （動態(tài)扭矩30+/-3NM3035）,扭矩控制結(jié)合

24、Q-das 系統(tǒng)的應(yīng)用介紹,二、,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,一、Q-das系統(tǒng)簡介 Q-Das是一個數(shù)據(jù)收集，統(tǒng)計，分析以及對結(jié)果進行直觀目視化的輔助軟件。通過Q-das系統(tǒng)可以減小勞動強度，使工作更加高效。,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,通過Q-das軟件我們可以得到單值分布圖，測值分布形態(tài)，能力指數(shù)，控制限等內(nèi)容。,二、Q-das系統(tǒng)的信息界面,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,三、Q-das軟件的能力計算方法,傳統(tǒng)的能力指數(shù)的計算是基于正態(tài)分布的,但是實際上大部分測值的分布一般為非正態(tài)分布或者公差形態(tài)為單邊項目,如位置度,輪廓度,平面度等。 因此，Q-Das的能力

25、指數(shù)計算方法采用的是分位數(shù)法,這種方法適合于所有的分布形態(tài)和特性。,四、Q-das軟件結(jié)合BC II裝配線現(xiàn)場應(yīng)用手冊,a)扭矩監(jiān)控操作流程：,第一步：依次進入“BC-Qdas系統(tǒng)共享盤”“BC-Bosch” “EA”文件夾，之后選擇相應(yīng)工位/日期/文件名，可以看到如下頁面,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,第二步：雙擊上圖圖示位置，顯示出QDAS進入頁面，輸入密碼進入系統(tǒng)（密碼anova）,第三步：左鍵點擊“文件”選項，下拉菜單中有“文件合并”項目，左鍵點擊“文件合并” ，即可顯示出如下對話框,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,第四步：左鍵點擊“master”選項，在相應(yīng)文件夾中選取

26、任意一個“DFD”格式的文件，點擊“OPEN”； 之后點擊下圖所示“”選項，然后全選子文件夾中所有“DFX”格式的數(shù)據(jù)，點擊“OPEN”；最后左鍵點擊“是”，完成文件合并,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,第五步：左鍵點擊右上角“顯示數(shù)據(jù)”選項,第六步：之后顯示如下界面，右鍵點擊圖示左上角，點擊“顯示附加信息”選項，顯示出右側(cè)的下拉列表，選擇“時間/日期/批次號碼/文字”四項，點擊“是”,最后，相關(guān)擰緊數(shù)據(jù)便以表格的形式顯示出來。,PS：但是Q-DAS系統(tǒng)默認(rèn)無法進行編輯，因此需要將數(shù)據(jù)全選，之后復(fù)制到EXCEL表格里，然后進行查詢。,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,b)長缸/卡鉗測

27、試監(jiān)控操作流程：,第一步：進入Q-DAS系統(tǒng)（密碼：anova）,第二步：左鍵點擊如下圖標(biāo)“從數(shù)據(jù)庫讀入”選項,第三步：顯示出如下界面，左鍵點擊“時間/日”選項,第四步：選擇時間段，點擊“是”,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,第五步：從數(shù)據(jù)庫中選取相應(yīng)查看項目,第六步：左鍵點擊右上角“顯示數(shù)據(jù)”選項,第七步：之后顯示如下界面，右鍵點擊圖示左上角，點擊“顯示附加信息”選項，顯示出右側(cè)的下拉列表，選擇“時間/日期/批次號碼/文字”四項，點擊“是”,最后，相關(guān)泄露數(shù)據(jù)便以表格的形式顯示出來。,PS：但是Q-DAS系統(tǒng)默認(rèn)無法進行編輯，因此需要將數(shù)據(jù)全選，之后復(fù)制到EXCEL表格里，然后進行查詢

28、。,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,五、Q-das軟件結(jié)合機加工線現(xiàn)場應(yīng)用手冊簡介,a)5件抽檢能力分析操作流程：,第一步：進入Q-DAS系統(tǒng)（密碼anova）,第二步：左鍵點擊“模塊”選項，在下拉列表中選擇“文件合并”,第三步：顯示出如下界面，左鍵點擊“master”選項,第四步：選擇對應(yīng)文件雙擊其中任意一個項目,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,第五步：左鍵點擊“”選項，然后全選顯示出的子文件，左鍵點擊“OPEN”,第六步：左鍵點擊“是”選項,第七步：左鍵點擊“是”選項，顯示出5件能力分析單值分布圖,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,第八

29、步：若要查看5件能力分析總報告（包含所有被測參數(shù)），則左鍵點擊“單值”選項，在下拉菜單中選擇“5Part/Cold Start Report”,最后，5件能力分析測量報告顯示出來，若測試項目中有不合格項目則會出現(xiàn)紅臉。,b)機加工能力分析操作流程：,第一步：進入Q-DAS系統(tǒng)（密碼anova）,第二步：左鍵點擊“模塊”選項，在下拉列表中選擇“數(shù)據(jù)庫選項”,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,第三步：對數(shù)據(jù)庫進行項目過濾，左鍵勾選“日期/時間”選項，左鍵點擊“”選項，選擇數(shù)據(jù)庫時間段，選擇完成后點擊“是”,第四步：左鍵勾選“機器”選項，左鍵點擊“”選項，選擇對應(yīng)編號的機器，選擇完成后點擊“是”

30、,第五步：選擇與機器編號相對應(yīng)的工位，此時選取的工位為泄露測試工位，選擇好時間段及機器編號和對應(yīng)工位后左鍵點擊“是”選項,第六步：左鍵點擊“是”選項，最后顯示出泄露值分布界面,第七步：若機器編號選擇為加工機床，左鍵點擊“是”選項,第八步：選擇相應(yīng)工位后會顯示該工位所有加工尺寸項目,第九步：選擇相應(yīng)機加工查詢項目后左鍵點擊“是”選項,第十步：左鍵點擊“是”選項，最后顯示出加工能力分析界面。,三、扭矩控制結(jié)合Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用,案例分析,三、,四、Q-das結(jié)合扭矩控制失效案例分析,一、案例一：C14油底殼總成放油螺栓扭矩衰減,問題描述Issue： 2012-12-6早班，BCII期裝配線操作工

31、返修發(fā)動機時發(fā)現(xiàn)油底殼放油螺栓扭矩偏小，實測值為3N.M，問題發(fā)動機號 LCU*123403384*，測量失效零件，發(fā)現(xiàn)螺栓密封墊安裝槽深度超差，ACT：1.66-1.88mm，供應(yīng)商內(nèi)控范圍1.8- 2.0mm（PPAP至今皆按照此尺寸控制），SPEC：2.022.18mm。,根本原因Root Cause: 扭矩衰減試驗驗證：選取尺寸在1.82.0mm和1.601.8mm的產(chǎn)品分別進行扭矩衰減試驗。從結(jié)果來看，尺寸在1.82.0mm的10件產(chǎn)品沒有扭矩衰減，尺寸小于1.8mm的10件產(chǎn)品，有7件發(fā)生扭矩衰減，并且其中的2件產(chǎn)品在2次擰緊后，再次發(fā)生扭矩衰減，確定密封圈安裝槽尺寸超下差是導(dǎo)致放

32、油螺栓扭矩衰減的根本原因。 產(chǎn)生原因：由于螺栓分供方冷墩工藝無法保證產(chǎn)品尺寸，因此冷墩后產(chǎn)品需100%測量，不合格品進行車加工，加工后產(chǎn)品再次進行100%尺寸測量。查詢供應(yīng)商生產(chǎn)記錄，通過對比加工數(shù)量、檢驗數(shù)量和電鍍數(shù)量，發(fā)現(xiàn)10.15加工的4587件產(chǎn)品沒有相應(yīng)檢驗記錄，屬于未檢驗產(chǎn)品混入。,四、Q-das結(jié)合扭矩控制失效案例分析,供應(yīng)商長期措施Action L/T： 1、分供方處優(yōu)化螺栓生產(chǎn)工藝，冷墩成型后，保留機加工余量，對零件進行100%加工（使用成型刀同時加工槽底面和螺栓擰緊貼合面），通過加工工藝保證槽深尺寸，并監(jiān)控設(shè)備的加工能力。 BP：2013.12.25 2、優(yōu)化螺栓擰緊工藝，

33、同時監(jiān)控扭矩和擰緊角度，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。 BP：2012.12.25 3、完善靜態(tài)扭矩抽檢，要求在記錄當(dāng)場扭矩檢測結(jié)果的同時，將產(chǎn)品放置8h后再次測量扭矩值。 BP：2012.12.08,扭矩衰減原因分析: 鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)約為0.10.16，橡膠與鋼之間的摩擦系數(shù)為0.2，在擰緊過程中，若螺栓法蘭面密封圈安裝槽較淺，則螺栓法蘭面產(chǎn)生的扭矩會急劇上升，且此時密封圈已經(jīng)產(chǎn)生變形，但螺栓并沒有被足夠拉升已經(jīng)達到了目標(biāo)扭矩；放置一段時間后，密封圈內(nèi)部產(chǎn)生恢復(fù)形變的應(yīng)力，導(dǎo)致扭矩衰減，即沒有產(chǎn)生足夠的夾緊力。 舉一反三： 1.對于軟連接擰緊，要考慮到扭矩衰減的失效模式，在進行扭矩監(jiān)控的同時也要有角

34、度監(jiān)控。 2.扭矩、角度擰緊監(jiān)控控制限要設(shè)置合理，避免控制限設(shè)置不合理導(dǎo)致缺陷不能有效識別。 3.對于軟連接擰緊，應(yīng)在螺栓擰緊放置一段時間后再次進行靜態(tài)扭矩的確認(rèn)，避免扭矩衰減導(dǎo)致扭矩超差。 4.擰緊設(shè)備同時應(yīng)該具備數(shù)據(jù)存儲和讀寫功能，如Q-das系統(tǒng)的應(yīng)用。 5.擰緊設(shè)備的擰緊參數(shù)要定期標(biāo)定。 6.供應(yīng)商處應(yīng)增加靜態(tài)扭矩抽檢頻次，建議1次/2H。,流出原因： 1、湖州安達僅對放油螺栓做來料抽檢，不能有效識別不合格品。2、電動擰緊槍僅監(jiān)控扭矩值，不監(jiān)控擰緊角度，無法識別不合格品。,四、Q-das結(jié)合扭矩控制失效案例分析,二、案例二： B12飛輪螺紋深度淺問題報告,問題描述Issue： 2012

35、.11.28夜班，BC裝配OP1570工位安裝擰緊離合器壓盤工位，操作工發(fā)現(xiàn)一臺B12發(fā)動機離合器壓盤擰緊完成后，壓盤螺栓和壓盤表面未貼合，拆解檢查發(fā)現(xiàn)飛輪上壓盤固定螺紋孔深度超下差，ACT：8mm，SPEC：12.7513.25mm。可疑螺栓擰緊一次合格，查詢擰緊最后一步角度離群，可疑件批次信息：2012-11-26。,風(fēng)險控制Risk Control：,1.發(fā)生問題時OP1570工位扭矩要求：動態(tài)扭矩:27+/-2NM， 角度監(jiān)控1900度。從Q-das系統(tǒng)中調(diào)取該發(fā)動機號（ LMU*123340089* ）對應(yīng)的飛輪螺栓擰緊數(shù)據(jù)，經(jīng)查詢發(fā)現(xiàn)缺陷螺紋孔擰緊最后一步角度離群。ACT：275.

36、88、253.32，確定缺陷件最后一步擰緊角度與正常件有明顯差異。 2.根據(jù)缺陷件最后一步的擰緊角度表現(xiàn)，結(jié)合Q-das系統(tǒng)篩選出11.0111.28日B12發(fā)動機飛輪螺栓擰緊工位所有的監(jiān)控數(shù)據(jù)散點圖的分布情況，然后篩選出最后一步擰緊角度大于60度的發(fā)動機，最后得到角度離群（60）的發(fā)動機信息匯總。 3. 經(jīng)與供應(yīng)商溝通得知供應(yīng)商在11.15啟動了一臺裝夾有彈性刀夾的加工中心，供應(yīng)商確認(rèn)該設(shè)備從15日啟動生產(chǎn)至23日止，共生產(chǎn)了1740件，為可疑品范圍。對應(yīng)總成,四、Q-das結(jié)合扭矩控制失效案例分析,日期：11/1611/26。供應(yīng)商篩選零件800件，未發(fā)現(xiàn)不良。DYPT篩選1370件，發(fā)現(xiàn)

37、缺陷6件，全部為11.26批次。 4.可疑批次供應(yīng)商最早發(fā)貨日期為11.17晚，據(jù)此確定DYPT可疑發(fā)動機為11.18至今生產(chǎn)的B12發(fā)動機。 5.通過對可疑批次發(fā)動機（11.18至今生產(chǎn)且最后一步擰緊角度大于60）拆解及確認(rèn)結(jié)果如下： 最后一步擰緊角度小于90度的發(fā)動機無風(fēng)險，拆解出的NOK發(fā)動機可疑批次最早為2012.11.24。 綜上所述，有風(fēng)險的發(fā)動機為最后一步擰緊角度大于90且11.18日以后（包含當(dāng)天）生產(chǎn)的B12發(fā)動機，最終確認(rèn)有風(fēng)險的發(fā)動機共18臺。,角度按從小到大排序,已經(jīng)發(fā)運裝車的發(fā)動機共6臺，其中2012/11/29DYNP拆解1臺OK，2012/11/30確認(rèn)煙臺2臺拆

38、解OK，另外3臺也已確認(rèn)（2012.12.13天津2臺確認(rèn)無問題飛輪未更換，濟南1臺已售）。,四、Q-das結(jié)合扭矩控制失效案例分析,短期措施 Containment : 1.線旁及供應(yīng)商處100%篩選 2.現(xiàn)場收嚴(yán)擰緊角度控制限由1900度收嚴(yán)至160度,根本原因Root Cause: 根本原因：供應(yīng)商為增加產(chǎn)能，11.15啟動了一臺裝夾有彈性刀夾的加工中心(但沒有及時通知客戶，且沒有遵行SPCR流程），該刀夾缺點為軸向力大于彈性力后會導(dǎo)致刀具回縮，影響加工深度。查詢刀具換刀記錄發(fā)現(xiàn)11月19日和11月23日供應(yīng)商未及時換刀。因此造成加工時絲攻阻力大，而同時此加工機床刀夾有回縮性能，從而產(chǎn)生

39、螺紋孔深度不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致缺陷件產(chǎn)生。 流出原因：供應(yīng)商1/10抽檢螺紋孔深度，非100%全檢，未能及時發(fā)現(xiàn)該缺陷導(dǎo)致流出。 1）更換為無收縮保護功能的絲攻刀桿，避免螺紋深度不到位問題。 BP：2012.11.29 2）規(guī)定600件強制換刀，并對員工進行培訓(xùn)，要求班組長每班對員工換刀記錄進行檢查。 BP:2012.11.30 3）遵守SGM相關(guān)流程，任何形式更改都需通知到客戶。 BP:2012.11.30,供應(yīng)商長期措施及斷點 Action L/T&BP:,風(fēng)險評估Risk Assessment 可疑零件最終擰緊角度離群，缺陷流出風(fēng)險低。,舉一反三： 1.飛輪螺栓擰緊工位為扭矩控制法擰緊，目標(biāo)

40、扭矩27N，若攻絲不完全會導(dǎo)致最后一步擰緊時擰緊角度偏大，而如果角度監(jiān)控控制限設(shè)置過大的話，上述缺陷將不能有效識別。因此扭矩、角度擰緊監(jiān)控控制限要設(shè)置合理，避免控制限設(shè)置不合理導(dǎo)致缺陷不能有效識別。 2.生產(chǎn)現(xiàn)場擰緊工位應(yīng)舉一反三，定期對螺栓擰緊扭矩及角度控制限進行梳理總結(jié)，不斷優(yōu)化控制限。 3.擰緊設(shè)備擰緊參數(shù)應(yīng)定期標(biāo)定，避免設(shè)備誤判。 4.刀具加工零件時應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的刀具壽命進行強制換刀，避免因刀具磨損等原因造成加工缺陷。 5.對于加工過程中易發(fā)生磨損、斷刀等問題的零件，應(yīng)加強零件的抽檢頻次，及時識別相關(guān)缺陷，最好能實現(xiàn)檢具100%檢查或設(shè)備防錯。 6.Q-das系統(tǒng)是一個強大的擰緊數(shù)據(jù)

41、存儲和讀寫功能軟件，可以實現(xiàn)精確追溯、鎖定可疑范圍有效遏制缺陷流出、風(fēng)險評估及能力分析等功能，建議掌握該軟件的操作使用，有助于日常相關(guān)工作的開展。,四、扭矩控制關(guān)鍵工位簡介,五、關(guān)鍵工位扭矩控制應(yīng)用簡介,一、關(guān)鍵擰緊工位簡介,BC 主裝配線共有8個關(guān)鍵擰緊工位，其中3個關(guān)鍵工位擰緊控制方法為扭矩控制法，5個關(guān)鍵工位擰緊控制方法為扭矩轉(zhuǎn)角控制法。 扭矩控制法關(guān)鍵工位：凸輪軸瓦蓋擰緊工位、離合器壓盤擰緊工位、油底殼螺栓擰緊工位 扭矩轉(zhuǎn)角法關(guān)鍵工位：主軸瓦蓋擰緊工位、連桿瓦蓋擰緊工位、缸蓋螺栓擰緊工位、曲軸皮帶輪螺栓擰緊工位、飛輪螺栓擰緊工位,二、扭矩控制法關(guān)鍵工位簡介（以C14機型為例）,凸輪軸瓦

42、蓋螺栓預(yù)擰緊,凸輪軸瓦蓋螺栓終擰緊,1）凸輪軸瓦蓋擰緊工位,關(guān)鍵特性：101Nm 關(guān)鍵過程參數(shù)： 角度：下限5 上限40 扭矩：下限9Nm 上限11Nm,五、關(guān)鍵工位扭矩控制應(yīng)用簡介,2）離合器蓋總成擰緊工位,離合器蓋總成螺栓預(yù)擰緊,離合器蓋總成螺栓終擰緊,NGS： 關(guān)鍵特性：152Nm 關(guān)鍵過程參數(shù)： 角度：下限5 上限180 扭矩：下限13Nm 上限17Nm GSV： 關(guān)鍵特性：282Nm 關(guān)鍵過程參數(shù)： 角度：下限5 上限180 扭矩：下限26Nm 上限30Nm,3）油底殼螺栓擰緊工位,油底殼螺栓預(yù)擰緊,油底殼螺栓終擰緊,關(guān)鍵特性：101Nm 關(guān)鍵過程參數(shù)： 角度：下限1 上限100 扭

43、矩：下限9Nm 上限11Nm,五、關(guān)鍵工位扭矩控制應(yīng)用簡介,2）連桿瓦蓋擰緊工位,連桿瓦蓋螺栓預(yù)擰緊,連桿瓦蓋螺栓終擰緊,關(guān)鍵特性：202Nm/8694 關(guān)鍵過程參數(shù)： 角度：下限86 上限94 扭矩：下限25Nm 上限65Nm,三、扭矩轉(zhuǎn)角法關(guān)鍵工位簡介（以C14機型為例）,1）主軸瓦蓋擰緊工位,主軸瓦蓋螺栓預(yù)擰緊,主軸瓦蓋螺栓終擰緊,關(guān)鍵特性：303Nm/3035 關(guān)鍵過程參數(shù)： 角度：下限30 上限35 扭矩：下限45Nm 上限70Nm,五、關(guān)鍵工位扭矩控制應(yīng)用簡介,3）缸蓋螺栓擰緊工位,缸蓋螺栓預(yù)放置,缸蓋螺栓終擰緊,關(guān)鍵特性：202Nm/9098 關(guān)鍵過程參數(shù)： 角度：下限90 上限98 扭矩：下限45Nm 上限80Nm,4）曲軸皮帶輪螺栓擰緊工位,曲軸皮帶輪螺栓預(yù)擰緊,曲軸皮帶輪螺栓終擰緊,5）飛輪螺栓擰緊工位,飛輪螺栓預(yù)擰緊,飛輪螺栓終擰緊,關(guān)鍵特性： 953Nm/5159 關(guān)鍵過程參數(shù)：角度：下限51 上限59 扭矩：下限100Nm 上限260Nm,關(guān)鍵特性： 352Nm/3045 關(guān)鍵過程參數(shù)：角度：下限30 上限45 扭矩：下限45Nm 上限120Nm,