螺栓連接工藝監(jiān)控企業(yè)質(zhì)量保證KQS6

1、企業(yè)集團(tuán)質(zhì)量保證總成K-QS-6建議目錄螺栓連接的工藝監(jiān)控批準(zhǔn)交付：（簽字） R. Dziggel (K-QS-6)交付日期：審核：編制：版本：文件名：Dr. I. Slimák博士，K-QS-611EK_G_007_V1內(nèi)容目錄頁次123引言建議的匯總螺栓連接的工藝監(jiān)控3341 引言本目錄將給出基于螺栓連接中工藝監(jiān)控的產(chǎn)品建議和工藝建議，并闡明從螺栓連接時(shí)工藝能力的觀點(diǎn)出發(fā)必須注意的方面。進(jìn)而將闡明，僅靠由裝配參數(shù)確定cpk-值做成的有關(guān)螺栓擰緊質(zhì)量的結(jié)論是無意義的。目錄并不要求完整性，而應(yīng)不斷補(bǔ)充以適用于企業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)技術(shù)條件EC-螺栓系統(tǒng)以及中央標(biāo)準(zhǔn)VW 011 10, VW 0

2、11 26-1, VW 011 26-2和VDI規(guī)程2862。若獲知重要的新知識(shí)，則將對(duì)本建議進(jìn)行修改。在編制本目錄時(shí)，來自VW Hannover（漢諾威大眾），VW Braunschweig（布倫瑞克大眾），VW Kassel（卡塞爾大眾），VW Salzgitter（薩爾茨基特大眾），Audi Ingolstadt（英戈?duì)柺┧貖W迪）及Audi Györ（居敖兒奧迪）所在地的專業(yè)人員進(jìn)行了合作。本目錄中的建議有個(gè)前提，即需要驗(yàn)證所使用螺栓擰緊工具的機(jī)械性能（cmk）。關(guān)于機(jī)械性能問題，也請(qǐng)參閱建議目錄“螺栓擰緊工具的機(jī)械性能與校準(zhǔn)”（EK_A_004）。2 建議的匯總有關(guān)產(chǎn)品造型

3、的建議：K1- 作為設(shè)計(jì)規(guī)定應(yīng)選擇轉(zhuǎn)角控制而不是彈性極限受控的擰緊工藝。有關(guān)工藝設(shè)計(jì)的建議：P1- 電氣監(jiān)控的擰緊系統(tǒng)應(yīng)在擰緊系統(tǒng)中配備冗余的測(cè)量回路。P2- 須通過控制參數(shù)對(duì)螺栓擰緊工藝進(jìn)行監(jiān)控。P3- 對(duì)所選擇的安裝參數(shù)和控制參數(shù)（實(shí)測(cè)值）應(yīng)基于它們的分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理 或評(píng)價(jià)。P4- 螺栓擰緊工具須調(diào)整至它的額定轉(zhuǎn)矩。P5- 為了收集擰緊工藝中的變化及螺栓連接中的收縮特性，須測(cè)定拆卸扭矩。P6- 為測(cè)定拆卸扭矩必須使用專用的工具。P7- 應(yīng)編制現(xiàn)有螺栓連接的一覽表，在該表中記錄了工藝合格及對(duì)批量監(jiān)控必要 的驗(yàn)證。3 螺栓連接時(shí)的工藝監(jiān)控K1- 作為設(shè)計(jì)規(guī)定應(yīng)選擇轉(zhuǎn)角控制而不是彈性極限受控的

4、擰緊工藝。在總成裝配區(qū)域，從來未見彈性極限受控的擰緊工藝（AS10*）比轉(zhuǎn)角受控的擰緊工藝（AW10*或AW11*）具有任何優(yōu)越性。因此應(yīng)優(yōu)先選用轉(zhuǎn)角受控的擰緊工藝（AW10*或AW11*）。* 擰緊工藝的質(zhì)量等級(jí)（參閱標(biāo)準(zhǔn)VW 011 10）P1- 電氣監(jiān)控的擰緊系統(tǒng)應(yīng)在擰緊系統(tǒng)中配備冗余的測(cè)量回路。擰緊系統(tǒng)的監(jiān)控應(yīng)通過擰緊系統(tǒng)中冗余的測(cè)量回路實(shí)現(xiàn)。其中兩個(gè)測(cè)量傳感器的測(cè)量值的偏差（驅(qū)動(dòng)端測(cè)量傳感器對(duì)從動(dòng)端測(cè)量傳感器）包括傳動(dòng)的影響應(yīng)小于5%。若擰緊系統(tǒng)不具有第二個(gè)冗余的測(cè)量回路，通常進(jìn)行比較測(cè)量（例如采用一個(gè)擰緊情況模擬器或帶外接傳感器的測(cè)量儀器箱）。所有情況下，測(cè)量回路都必須是相互獨(dú)立的

5、。P2- 須通過控制參數(shù)對(duì)螺栓擰緊工藝進(jìn)行監(jiān)控。除了下列控制參數(shù)- 轉(zhuǎn)矩受控的擰緊工藝中的轉(zhuǎn)角控制- 轉(zhuǎn)角受控的擰緊工藝中的轉(zhuǎn)矩控制以外，建議對(duì)擰緊過程附加通過以下控制參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控：- 擰緊轉(zhuǎn)矩控制- 爬行（stick-slip）控制- 擰緊時(shí)間控制- 超彈性擰緊方法中的梯度控制。轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)矩控制窗口的規(guī)定或設(shè)定須對(duì)至少100次擰緊過程的實(shí)測(cè)值按照統(tǒng)計(jì)處理方法來確定。其中詳細(xì)的介紹請(qǐng)參閱標(biāo)準(zhǔn)VW 011 10。P3- 對(duì)所選擇的安裝參數(shù)和控制參數(shù)（實(shí)測(cè)值）應(yīng)基于它們的分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理 或評(píng)價(jià)。我們建議，永久固定或定期地通過抽樣對(duì)表1中提到的裝配參數(shù)及控制參數(shù)（實(shí)測(cè)值）基于它們的分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)估。

6、控制參數(shù)的統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)的目的是，及時(shí)辨別螺栓擰緊中的變化（產(chǎn)品及工藝的影響）。為了實(shí)現(xiàn)有效的實(shí)測(cè)值分析，必須使各螺栓擰緊系統(tǒng)連接成網(wǎng)。數(shù)據(jù)應(yīng)以一種能夠直接采用程序QS-STAT（Q-DAS公司出品）處理的格式保存。表1：進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)的工藝參數(shù)轉(zhuǎn)矩受控的擰緊工藝轉(zhuǎn)角受控的擰緊工藝裝配參數(shù)擰緊轉(zhuǎn)矩初始旋進(jìn)轉(zhuǎn)矩；旋進(jìn)轉(zhuǎn)角控制參數(shù)旋進(jìn)轉(zhuǎn)角的實(shí)測(cè)值；旋入轉(zhuǎn)矩旋進(jìn)轉(zhuǎn)矩的實(shí)測(cè)值；旋入轉(zhuǎn)矩基于裝配參數(shù)的工藝性能參數(shù)（cpk-值）單獨(dú)是不足以評(píng)價(jià)螺栓擰緊情況的。例如，一個(gè)cpk-值籍螺栓擰緊轉(zhuǎn)矩只是粗略地描述與目標(biāo)量預(yù)張緊力有關(guān)的工藝性能，因?yàn)樗a(chǎn)生的預(yù)張緊力還受到摩擦，配合損耗等因素的影響。對(duì)于轉(zhuǎn)矩受控的擰緊工藝

7、，例如，可通過對(duì)實(shí)測(cè)擰緊轉(zhuǎn)角的計(jì)算推斷出預(yù)張緊力數(shù)值的分散情況。圖1和圖2根據(jù)一個(gè)螺栓擰緊的實(shí)例指出，對(duì)于評(píng)價(jià)一個(gè)擰緊工藝僅憑擰緊轉(zhuǎn)矩判斷（圖1）是不夠的。在該例中擰緊轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值的分散性很小。對(duì)于該螺栓擰緊的實(shí)例，還分析了旋進(jìn)轉(zhuǎn)角的實(shí)測(cè)值（圖2），于是人們發(fā)現(xiàn)，旋進(jìn)轉(zhuǎn)角數(shù)值分散在很大的范圍內(nèi)并形成了兩個(gè)統(tǒng)計(jì)分布。這兩個(gè)分布例如可能是由于旋進(jìn)過程中的變化引起的。通過及時(shí)確定轉(zhuǎn)角控制窗口（兩個(gè)極限值設(shè)置離開不太遠(yuǎn)）就能及時(shí)識(shí)別工藝中的變化。 相對(duì)頻度下限上限 絕對(duì)頻度轉(zhuǎn)矩 Nm NV 圖1：根據(jù)一個(gè)螺栓擰緊實(shí)例的旋進(jìn)轉(zhuǎn)矩分布實(shí)例來源Werthe先生，部門N-QK 相對(duì)頻度下限上限 絕對(duì)頻度轉(zhuǎn)角 &#

8、186; MV 圖2：根據(jù)一個(gè)螺栓擰緊實(shí)例的旋進(jìn)轉(zhuǎn)角分布實(shí)例來源Werthe先生，部門N-QKP4- 螺栓擰緊工具須調(diào)整至它的額定轉(zhuǎn)矩。螺栓擰緊工具必須調(diào)整至額定轉(zhuǎn)矩，這就是說，旋進(jìn)扭矩不能在公差范圍內(nèi)按照拆卸扭矩的測(cè)量結(jié)果自主地上下校正，以便調(diào)整螺栓連接中的配合情況。（提示：拆卸扭矩肯定不與圖紙上標(biāo)示的擰緊轉(zhuǎn)矩相符合。）P5- 為了收集擰緊工藝中的變化及螺栓連接中的收縮特性，須測(cè)定拆卸扭矩。對(duì)于轉(zhuǎn)矩受控的擰緊工藝應(yīng)定期檢驗(yàn)，看拆卸扭矩MNA1或MNA2是否處于先前規(guī)定的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)。對(duì)于轉(zhuǎn)角受控的擰緊工藝應(yīng)定期檢驗(yàn)，看拆卸扭矩MNA1是否處于先前規(guī)定的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)或者它達(dá)到了原先規(guī)定的MNAmi

9、n-數(shù)值。測(cè)量拆卸扭矩的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，即使當(dāng)松開扭矩較高時(shí)也能辨別較低的拆卸扭矩（參閱建議P6）。根據(jù)從至少50個(gè)螺栓連接測(cè)定的拆卸扭矩的分散情況確定，在今后的批量生產(chǎn)中拆卸扭矩將處于怎樣的范圍內(nèi)。測(cè)定這種拆卸扭矩的極限值僅對(duì)合格產(chǎn)品進(jìn)行。拆卸扭矩的數(shù)值范圍根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)則以及螺栓專家對(duì)螺栓的評(píng)價(jià)來確定。對(duì)規(guī)定拆卸扭矩范圍極限值的超越表示，工藝或構(gòu)件發(fā)生了變化并且必須根據(jù)螺栓狀態(tài)的評(píng)價(jià)分別進(jìn)行評(píng)估。按照工藝性能參數(shù)來評(píng)價(jià)拆卸扭矩的做法不值得推薦，因?yàn)椴鹦杜ぞ厥艿搅慵挠绊懀ㄈ缒Σ?，配合狀況等）并且也不能做出涉及螺栓連接中預(yù)緊力的可靠邏輯推理。P6- 為測(cè)定拆卸扭矩必須使用專用的工具。為了測(cè)定拆卸

10、扭矩應(yīng)使用專用的轉(zhuǎn)矩扳手BLM 2520S（圖3），因?yàn)樾枰獪y(cè)定拆卸扭矩（MNA）而不是松開轉(zhuǎn)矩。這種專用的轉(zhuǎn)矩扳手除了能測(cè)定松開轉(zhuǎn)矩外也能測(cè)定較低的拆卸扭矩（圖4）。所使用轉(zhuǎn)矩扳手應(yīng)具備一個(gè)圖形顯示屏，通過該顯示屏用一個(gè)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)角圖線來顯示測(cè)得的拆卸轉(zhuǎn)矩。圖3：BLM公司產(chǎn)轉(zhuǎn)矩扳手（N-QK, Werthe先生）轉(zhuǎn)角(時(shí)間)松開扭矩扭矩圖4：松開扭矩及拆卸扭矩的圖示（N-QK, Werthe先生）P7- 應(yīng)編制現(xiàn)有螺栓連接的一覽表，在該表中記錄了工藝合格及對(duì)批量監(jiān)控必要 的驗(yàn)證。工藝合格需要所使用的螺栓擰緊工具的機(jī)械性能（cmk）的驗(yàn)證及控制參數(shù)的確定和調(diào)整。在批量生產(chǎn)的監(jiān)控時(shí)，除了受控?cái)Q緊

11、系統(tǒng)的控制參數(shù)外還必須考慮試驗(yàn)參數(shù)，例如對(duì)于需要計(jì)及高配合損耗的螺栓就必須考慮拆卸轉(zhuǎn)矩。表2及表3說明工藝合格交付及批量監(jiān)控時(shí)所須考慮的事項(xiàng)。表2：轉(zhuǎn)矩受控的擰緊工藝特點(diǎn)工藝合格批量生產(chǎn)監(jiān)控?cái)Q緊轉(zhuǎn)矩MA驗(yàn)證螺栓擰緊工具使用之前的機(jī)械性能（cmk-值）擰緊系統(tǒng)中的比較測(cè)量或冗余的測(cè)量回路自閾值轉(zhuǎn)矩至斷開點(diǎn)的監(jiān)控轉(zhuǎn)角WA確定或調(diào)整監(jiān)控螺栓擰緊過程的轉(zhuǎn)角控制窗轉(zhuǎn)角控制窗及實(shí)測(cè)值分布評(píng)價(jià)其它監(jiān)控參數(shù)確定監(jiān)控參數(shù)爬行控制；旋入轉(zhuǎn)矩；旋進(jìn)時(shí)間；電流吸收拆卸專矩（MNA1或MNA2）測(cè)定MNA1或MNA2抽樣試驗(yàn)，MNA的數(shù)值是否處于測(cè)定值的范圍表3：轉(zhuǎn)角受控的擰緊工藝特點(diǎn)工藝合格批量生產(chǎn)監(jiān)控初始旋進(jìn)轉(zhuǎn)矩（MVA）；自閾值轉(zhuǎn)矩至斷開點(diǎn)的旋進(jìn)轉(zhuǎn)角