動(dòng)態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩轉(zhuǎn)換，計(jì)算方法！
概況
近幾天不少螺絲君，在我們的交流群里經(jīng)常討論：動(dòng)態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩轉(zhuǎn)化的話題，今天小編，初步整理如下：
擰緊工藝，作為總裝的核心技術(shù)，一直在不斷發(fā)展更新，硬件不斷提升的同時(shí)，出現(xiàn)了越來越多的控制方法、管控策略。
如何將擰緊的效果發(fā)揮到最佳？使各部件能夠可靠地結(jié)合在一起，也是各研發(fā)制造部門需長期研究的。
隨著擰緊水平的提高，能夠從生產(chǎn)過程中獲得詳細(xì)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，據(jù)此對(duì)擰緊的生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，這些對(duì)提升擰緊工藝都有很大幫助。
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動(dòng)態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩的轉(zhuǎn)換
擰緊作業(yè)的檢測是不可再現(xiàn)的，在緊固件擰緊完畢、動(dòng)力工具作業(yè)完畢后，螺紋副之間的摩擦由動(dòng)摩擦變?yōu)殪o摩擦，并且在斷開動(dòng)力工具輸出之后還存在一定的力矩衰減，工件之間產(chǎn)生細(xì)微的形變。
這樣就產(chǎn)生了動(dòng)力工具的設(shè)定值與表盤扳手的檢測值之間的差異，也產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)扭矩與靜態(tài)扭矩的概念。
動(dòng)態(tài)扭矩是指在緊固件緊固過程中，由緊固動(dòng)力工具設(shè)定或由其傳感器測得的緊固過程扭矩峰值，動(dòng)態(tài)扭矩不能在緊固件被緊固完之后測量。
靜態(tài)扭矩是指在緊固件緊固完成之后，在一定時(shí)間內(nèi)由扭矩檢定工具在規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度下繼續(xù)在緊固方向上轉(zhuǎn)動(dòng)測得的扭矩值。
動(dòng)態(tài)扭矩由工具定值機(jī)構(gòu)或者傳感器進(jìn)行控制，精度高，需要的設(shè)備成本高，由于是轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的峰值，所以不能直觀地顯示為最終的擰緊效果。
歐美主機(jī)廠常用動(dòng)態(tài)扭矩進(jìn)行工藝控制和設(shè)備配套策略，主要采用的動(dòng)力工具是擰緊軸、擰緊電槍等。
靜態(tài)扭矩多數(shù)依靠人工檢測，檢測工具簡單，操作便利，所需設(shè)備成本低，較為接近緊固件的自然狀況，能更直觀地顯示最終的擰緊效果，日韓系主機(jī)廠多采用靜態(tài)扭矩進(jìn)行工藝控制，主要采用動(dòng)力工具配合扭矩扳手的形式。
動(dòng)態(tài)扭矩用于生產(chǎn)，靜態(tài)扭矩用于檢驗(yàn)。研發(fā)給出的扭矩值需提前確認(rèn)好屬于哪一類，然后進(jìn)行另一套標(biāo)準(zhǔn)的建立。
某主機(jī)廠的動(dòng)態(tài)力矩到靜態(tài)力矩的釋放流程如圖1所示。
圖1 某主機(jī)廠的動(dòng)態(tài)力矩到靜態(tài)力矩的釋放流程
在研發(fā)給出動(dòng)態(tài)扭矩作為控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，首先整理所有擰緊點(diǎn)的作業(yè)情況，將有動(dòng)力工具作為最終擰緊的工序，將工具調(diào)至動(dòng)態(tài)扭矩目標(biāo)值，擰緊后收集靜態(tài)數(shù)據(jù)，若滿足力矩要求即可進(jìn)行力矩預(yù)釋放。
繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)算出±3σ或者±4σ，然后與經(jīng)驗(yàn)公式和工藝范圍進(jìn)行比對(duì)，按照生產(chǎn)工藝品質(zhì)的要求，進(jìn)行最終釋放。后期的力矩檢測主要以此靜態(tài)扭矩標(biāo)準(zhǔn)作為控制方案。
在研發(fā)給出靜態(tài)扭矩作為控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，由于最初沒有動(dòng)態(tài)扭矩，并不知道靜態(tài)扭矩需要對(duì)應(yīng)什么樣的動(dòng)態(tài)扭矩，且經(jīng)過衰減后能保證達(dá)到靜態(tài)扭矩的要求，因此需要由專門的小組在前期車輛試制階段來完成此工作。
先將靜態(tài)扭矩設(shè)定到動(dòng)力工具上，進(jìn)行10次一組的測量，測量要通過表盤扳手測試并記錄，該扭矩為測量扭矩，需要與扭矩?cái)?shù)據(jù)庫中的扭矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果一致則可將該靜態(tài)扭矩作為動(dòng)態(tài)扭矩直接釋放到力矩管控清單，如果不一致則需要重新設(shè)定工具的扭矩，直到測量的扭矩結(jié)果和靜態(tài)扭矩一致為止。某主機(jī)廠的靜態(tài)力矩到動(dòng)態(tài)力矩的釋放流程如圖2所示。
圖2 某主機(jī)廠的靜態(tài)力矩到動(dòng)態(tài)力矩的釋放流程
現(xiàn)以動(dòng)態(tài)扭矩到靜態(tài)扭矩為例：
例如，某主機(jī)廠的某車型，其后副車架與車身連接螺栓，研發(fā)輸入的為動(dòng)態(tài)扭矩值200 N·m，使用的設(shè)備為擰緊軸，將設(shè)定值調(diào)至200 N·m之后，進(jìn)行實(shí)車擰緊，然后使用數(shù)顯扭矩扳手測量靜態(tài)扭矩(見圖3)，大致步驟如下：
圖3 某車型的后副車架與車身連接工序
(1)預(yù)釋放流程
收集20組數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，如圖4，滿足預(yù)釋放要求。
圖4 20組數(shù)據(jù)的預(yù)釋放分析結(jié)果
(2)最終釋放流程
預(yù)釋放通過之后，收集50組數(shù)據(jù)(見表1)，進(jìn)行分析。
表1 收集要進(jìn)行最終釋放的50組數(shù)據(jù)
對(duì)樣本進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表2所示。
表2 50組數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果
進(jìn)行單值控制圖分析，與預(yù)釋放無大偏差，如圖5所示。
圖5 單值控制圖
對(duì)樣本進(jìn)行正態(tài)性分析，P值大于0.05，如圖6所示。
圖6 概率圖
按照上述的過程進(jìn)行之后，將±4倍公差(±4SL)范圍與經(jīng)驗(yàn)公式范圍進(jìn)行比較，上限取較低者：+4SL為230.72 N·m低于經(jīng)驗(yàn)公式270 N·m；下限取較高者：-4SL為166.46 N·m低于經(jīng)驗(yàn)公式170 N·m,如表3所示。
表3 最終釋放的結(jié)果
(3)輸出結(jié)果
產(chǎn)線用于檢測的靜態(tài)扭矩范圍為170～231 N·m，如表3所示。
02
總 結(jié)
擰緊工藝，作為各車企總裝工廠的核心工藝，隨著現(xiàn)代擰緊設(shè)備的飛速發(fā)展，各種以前實(shí)現(xiàn)不了的擰緊控制策略都已陸續(xù)實(shí)現(xiàn)。
可以預(yù)見：在未來發(fā)展中，會(huì)出現(xiàn)越來越多的更加合理的擰緊方法，而這些軟硬件的發(fā)展，也將大幅提升整車擰緊裝配質(zhì)量，進(jìn)而推動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。
