装配质量控制
过程能力指数(Cp, Cpk)
- 定义:过程能力指数(Cp, Cpk)用于评估工具在拧紧过程中的稳定性和实际输出扭矩与目标扭矩的偏差。
- Cp:反映工具的稳定性,表示测量数据的边界和离散度,计算公式为
(USL - LSL) / (6σ),其中 USL 是公差上限,LSL 是公差下限,σ 是标准偏差。
- Cpk:考虑标准中心与实际中心的偏移情况,反映工具实际的过程能力,计算公式为
min[(USL - μ) / (3σ), (μ - LSL) / (3σ)],其中 μ 是平均值。Cpk 值越大表示工具输出扭矩越集中在目标扭矩值,装配质量越好。
- 重要性:Cp 反映工具性能和制造厂家的能力,Cpk 反映工具实际输出值与目标扭矩的差距,两者都重要。
动态扭矩
- 定义:动态扭矩是指紧固件在被紧固过程中测量得到的峰值扭矩,通常由动力工具施加,在拧紧过程中测量。
- 作用:动态扭矩是生产过程中的扭矩,可以监控、反应拧紧装配过程的状态、结果以及工艺能力。
分离扭矩、残余扭矩、静态扭矩
- 残余扭矩(Residual Torque):反映真实装配夹紧力,是产品真正的装配扭矩。
- 分离扭矩(BreakAway Torque):可用来检测螺栓与工件的最大锁止扭矩,常见于检测叶片、回转主轴端面螺母紧,可应用于反松检查。
- 静态扭矩(Static Torque):一般用来检测工件的抗剪效果,典型如传动主轴的静态加载测试,在装配过程中不应强调静态扭矩。
- 测量方法:普通机械咔哒扳手只能测量装配符合扭矩的下限,无法给出具体的扭矩值。智能扳手(如 Oshield)可以准确测量分离扭矩、残余扭矩和峰值扭矩。
动态扭矩和残余扭矩的对比分析
- 分析方法:
- 制定动静态扭矩的对比表,查看动态扭矩和静态扭矩是否有规律特性。
- 通过动态扭矩和残余扭矩的 5M+1E 方法分析整个拧紧过程中各个部件的因素。
- 进一步分析动态扭矩和残余扭矩的稳定性、装配工艺、连接材料特性等。
- 测试方法:峰值法、反松再拧紧法、二次启动法。二次启动法能够给出最准确的残余扭矩值。
扭矩衰减
- 定义:扭矩衰减是指拧紧后连接件发生形变或表面粗糙度等原因导致残余扭矩下降的现象。
- 原因:被装配件的表面粗糙度、弹性连接材料(如塑料或密封件)、过快的装配速度、不合理的装配动作、装配过程中的温度等。
- 解决办法:
- 避免部件的表面粗糙度过大。
- 降低最终拧紧速度,采用快速旋入加慢速最终拧紧的方式。
- 分步拧紧,如分步骤设置目标扭矩。
- 使用拧紧+反松+最终拧紧的方法。
- 避免不合理的摩擦,避免热膨胀系数不同。
- 注意事项:
- 非标定状态下调整标定系数不可取。
- 全面排查影响因素,如人、机、料、法、环、测等。
- 跟踪产品,验证扭矩衰减是否在合理范围之内。
技术规范
- 质量体系:ISO/TS 16949 是汽车行业生产件与相关服务件的组织实施 ISO 9001 的特殊要求。
- 技术规范:用于动力工具校验的计量规范。
装配线防错
- 防错等级:
- 螺栓级别:通过拧紧系统对单颗螺栓进行防错,包括目标扭矩值、工艺上下限、实际生产公差上下限,监控变量如角度、电流、扭矩斜率等。
- 工艺顺序级别:确保在正确的位置按照正确的顺序拧紧正确的螺栓,主要实现方式为机械力臂加装防错定位装置或空间定位系统。
- 工站/线级别:通过自动上料、检测、机器人/伺服/气缸的方式实现人-机-料的防错。
- 防错措施:规范工人的操作和使用,规范设备的精度稳定性,规范物料的一致性,规范工艺,规范工位,规范测试。
总结
装配线的防错主要分为螺栓级别、工艺顺序级别、工站产线级别,通过各个生产要素的管控实现全方面管控,确保装配质量。