汽车装配线的扭矩控制

#扭矩类型#

生产制造过程中，根据紧固件设计规范标准及生产制造工艺，扭矩的标准类型主要有三种：

1.动态扭矩：当紧固件在被固定的过程中测量得到的最大峰值。扭力扳手和动力工具都可以施加动态扭矩，动态扭矩不能在紧固件被紧固完之后测量。动态扭矩加载时进行在线测量得到的扭矩值。

2. 静态扭矩：在一个紧固件被固定好之后，将其在拧紧方向上继续旋转的瞬间所需要的扭矩。加载后对扭矩进行测量。

3. 检测扭矩：与静态扭矩相同。

动态与静态两种扭矩的监控与使用何种工具无任何关系，但是在确认扭矩时却非常有用。动态扭矩和静态扭矩的测量结果可能并不相同，如图1所示。静态扭矩会随着时间的推移而衰减，被紧固件为非金属时尤为明显；而且影响静态扭矩的因素较多，与预紧力之间的线性关系不明显。动态扭矩不存在随时间推移而衰减的问题；与静态扭矩相比，动态扭矩与预紧力之间的线性关系更明显；通过动力工具可以直接控制动态扭矩。

图1  动静态扭矩与时间及预紧力线性关学

#扭矩测量#

无论是动态扭矩还是静态扭矩，对于控制精度较高的紧固点，在生产过程中需要对其进行测量，以分析趋势，进而判断过程控制的稳定性，以便及时发现因人工操作疏忽、紧固件变化、工具失效等原因而引起的扭矩变化。

1.动态扭矩测量方法：

a)在紧固工具与被紧固件之间另加传感器进行测量。

b)紧固工具自身所带的扭矩传感器测量。

2.静态扭矩测量方法：

用扭力扳手（有表盘式，数显式等类型，大多采用表盘式），在紧固件拧紧的方向上拧小于5°的角度所得到的数值。

动力工具输出动态扭矩后，经过测量获得的静态扭矩数据对比，如图2所示。从数据可见，由于静态摩擦力的原因，所测量的静态扭矩的数值要比动态扭矩的数值偏大。而对于不同的连接方式，动态扭矩相差不大的情况下，所测量的静态扭矩会有一定差异。

图2   动静态扭矩数据曲线

#连接方式对扭矩测量值的影响#

对于紧固件的不同连接方式，其作用于联接副的动态扭矩及静态扭矩也有所不同。通过典型的硬连接及软连接紧固件的动静态扭矩的数据进行比较。

1.硬连接方式的动静态扭矩测量10组数据如图3所示。

图3   硬连接方式的动静态扭矩数据

从扭矩与角度关系曲线可以看出，扭矩控制过程中如果忽略任何一方面，在实际过程中所产生的偏差就很难被及时发现而导致扭矩控制失效。

设定动态扭矩时不仅要考虑紧固件，还要考虑被紧固件以及紧固件工具。动态扭矩太小，容易引起松动和疲劳断裂，同时不利于发挥紧固件的潜力；动态扭矩太大，容易引起紧固件屈服，甚至断裂，滑牙，以及被紧固件被压溃。被紧固件的材料硬度，表面粗糙度，表面摩擦系数，被紧固件的结构，都会影响所需要的动态扭矩。

同时还要考虑被紧固件的强度，保证不会被压溃，进而得到被紧固件所能承受的最大扭矩。动态扭矩标准需要由紧固件和被紧固件共同确定。最小动态扭矩应该保证在客户使用的过程中不松动，最大扭矩应保证紧固件以及被紧固件不失效（如屈服，断裂，滑牙，压溃，变形等）。为充分发挥紧固件的性能，应使紧固件的轴向预紧力为紧固件保证载荷的50～75%。

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