淺談汽車總裝扭矩管理方法與防錯管理

胡澤宏　苗長勇　李灼文

摘 要：汽車制造過程中使用大量的緊固件連接方式，其中以總裝最多，總裝扭矩的管理是保證汽車整車品質關鍵環節之一。本文是從一家知名日系汽車總裝扭矩管理方法入手，總結它的總裝扭矩管理模式、工藝文件體系和防錯技術。

關鍵詞：汽車裝配；扭矩；扭矩防錯

為什么強調扭矩管理？車輛裝配的結合技術分為三大類：螺紋緊固、嵌合（橡膠管路、卡扣接頭等）、其他（鉚接、壓入、粘接等）。一輛車大概有1300連接點，其中螺紋緊固約占55%，螺紋緊固技術是總裝最重要的工藝技術之一。目前標準件市場非常成熟，獲取便捷和成本較低；緊固件組裝便捷和快速；零件的更換和變更較為容易；能夠進行全過程的品質確認等等，這些優勢讓各大汽車廠都首先選擇螺紋緊固。

1 總裝扭矩管理前期需要對設計圖紙進行工藝解讀，扭矩標準和術語統一，充分了解影響扭矩的因素。

1.1 圖紙上一般要求包含緊固件的零件號（品番），強度等級，設計指示扭矩（中間值T），重要度和擰緊精度等。這些信息需要跟設計部門統一，方便后期工藝規劃和管理。重要度區分，螺栓的擰緊部位根據其重要度可以分為如（表1-2）所示的5個類型。制造·檢查工程按照這些指示進行工程管理。擰緊扭矩的精度可以用占中間扭矩值（T）的百分比表示，可分為5個級別

1.2 動態扭矩與靜態扭矩區分。動態扭矩是連接件在擰緊運動過程測的實時扭矩又稱設計扭矩。帶有扭矩傳感器的擰緊工具可以輸出扭矩值和曲線，這種工具在現代化工廠中運用越來越普遍，反之沒有帶扭矩傳感器的擰緊工具無法實現上述功能。靜態扭矩是指連接件在擰緊完畢后，靜態狀態下測得的扭矩，主要通過扭矩QF扳手來實現。動態扭矩是對應設計扭矩，來滿足設計要求，而靜態扭矩對應檢查扭矩，滿足品質檢查，又稱為檢查扭矩。

2 扭矩管理的重要環節是確定扭矩范圍。

國內有部分汽車主機廠將動態扭矩與檢查扭矩相等，這樣會造成制造和品質檢查沖突，日系汽車廠一般設計扭矩不等于檢查扭矩，同樣檢查扭矩的中間值（T1）也不等同設計扭矩中間值。主要原因是靜態和動態摩擦系數不一樣，動態扭矩由動態摩擦系數決定，靜態扭矩由靜態摩擦系數決定，而一般靜態摩擦系數>動態摩擦系數，檢查扭矩范圍大部分情況都是比設計扭矩范圍要大。

2.1 動態扭矩范圍根據圖紙中間和擰緊精度可以進行理論計算，比如轉向機螺栓，中間值為88N.m，擰緊精度②，中性連接，按照計算公式動態力矩下極限應該為88×0.8=70.4N.m，上極限88×1.2=105.6N.m。為了科學管理和實用性原則，下極限需要進位取整，上極限退位取整，轉向機螺栓動態扭矩范圍為71-105N.m。動態扭矩范圍設定主要依據是設計要求的擰緊精度，擰緊精度要求越高，擰緊品質波動越少，要求的工藝水平也就越高，考慮到成本因素，大部分螺紋擰緊精度都使用②等級。

2.2 檢查扭矩范圍主要決定因素是螺紋連接類型，使用螺紋穩定劑情況等。螺紋連接類型通常分為三種：剛性連接、中間連接和軟性連接。判斷哪種連接類型，主要依據是螺栓或者螺母貼合點到目標扭矩，旋轉的角度。螺紋穩定劑能夠有效的降低摩擦系數，有螺紋穩定劑的檢查扭矩中間值T1<無螺紋穩定劑，通過多年實際積累，在不同類型，有無螺紋穩定劑下，檢查扭矩中間值和公差范圍如表3-4。

3 總裝扭矩品質要保證車型正確、擰緊部位、擰緊精度、防漏擰、擰緊角度值、防斜擰緊和結果趨勢管理等7個方面。針對這7個方面進行管理也叫扭矩防錯管理。

3.1 車型防錯，同一條生產線一般會同時產生幾種車型，大部分擰緊工具都是同用的，車型防錯就很有必要。現代化工廠一般都會導入生產指示系統，系統主要由AVI、Lcp和QIS三部分組成。AVI：生產指示系統，車型信息通過生產指示系統傳輸給設備/擰緊槍。LCP：生產線控制系統，控制生產線啟停，如AVI反饋異常，LCP就會控制生產線體的停止，防止不良流出。QIS：質量情報系統，設備將工件裝配的品質數據上傳到QIS儲存。總體來說AVI系統控制不良不流入，LCP控制不良不流出，QIS系統使不良可追溯

3.2 部位防錯，同一車型，同一零件不同部位，怎么保證作業擰緊順序跟設備擰緊程序對應？一般有三種方法：通過設備增加位置傳感器檢查零件擰緊部位，設定擰緊順序，作業順序防錯。其中通過設備增加位置傳感器檢查零件擰緊位置保障度最高。

3.3 漏擰緊防錯，主要要求擰緊設備具有擰緊點數計算功能。工具設定擰緊點數=圖紙/實際工件要求擰緊點數。帶扭矩傳感器的擰緊工具，每擰緊完畢1次（含OK和NG），輸出1個信號，以此計算擰緊點數。帶信號輸出的QL扳手，每Q緊完畢1次，輸出1個信號，以此計算擰緊點數。帶防錯系統的氣槍：氣槍扭矩值與氣壓值存在對應關系。氣槍達到設定扭矩值時，外接氣壓傳感器輸出1個信號，以此計算擰緊點數。

3.4 角度值防錯。適用于帶扭矩和角度傳感器的擰緊工具，如特特拉斯擰緊機。在擰緊工具執行最后擰緊步驟時，實施角度監控。角度監控的意義在于監控螺紋是否燒結可能（軸力不足）或者滑牙可能（或軸力過大）。

3.5 斜擰緊防錯，斜擰緊的危害是不能提供充分的軸力導致最后部品脫落可能。有帶扭矩和角度傳感器的擰緊工具設定方法，擰緊程序的第一步，擰緊機正轉720°（螺栓法蘭面與部品未貼合），如果扭矩≥20N.m，則判定為NG。如果是普通擰緊工具，那么作業要領書明確檢查標準和自工序完結目視檢查。

3.6 趨勢管理。動態扭矩趨勢可以通過擰緊工具將扭矩上傳QIS系統下載可以自動生成。檢查扭矩趨勢管理通過N點管理抽檢測量和記錄重要扭矩，分析走向。如果不合格，需要重新調整工具。

4 扭矩防錯對應的文件體系。

針對人、設備和方法三個模塊進行標準化。規范作業手法，對應靠人保證的扭矩進行規范，形成作業要領書。設備調試、量產前對設備的防錯要進行測試，形成設備點檢或者測試表。明確重要扭矩的檢查規格和頻度，形成QC工程表。按照《QC工程表》要求的頻度抽檢重要扭矩，記錄數據和分析扭矩走向趨勢，形成N點管理表。

5 總結

扭矩管理和品質防錯是汽車制造中最常見的但是又比較容易出錯的工藝技術。汽車制造廠都有一套扭矩管理方法和品質防錯技術，但根本思路還是扭矩范圍的制定、制造過程和檢查三個方面。