众所周知,装配线工艺设定的最终目的是满足设计研发阶段的夹紧力要求。
夹紧力是连接件轴向结合面受到挤压,产生在接合面及螺栓表面的轴向力。
为了保证夹紧力设计要求,尤其针对一些关键连接件,拧紧工艺会采用扭矩加转角的屈服控制工艺,拧紧工具会采用高精度的多轴拧紧工具设备,螺栓会采用比如12.9级的高强度螺栓。
那么,在设计阶段或者在投产阶段,如何去确认夹紧力状态呢?
严格意义来讲,对夹紧力的确认需要通过专业的测量设备,在模拟工况下测得。以下图1是实验室测量夹紧力的典型设备示意图。
但是作为生产制造部门,面临着产量较大和测量资源有限的双重压力,更为稳妥的方式是间接测量来侧面反映夹紧力状态。
以下介绍几种常用的便于生产执行的过程测量确认及评估方法:
1、动静态扭矩审核
这种方式是通过对连接件表面螺栓的状态来侧面反映夹紧力的状态。
通常是采用静态扳手测量的方式(如图2 为SCS品牌的数显扭矩扳手),来搜集静态扭矩数据,并根据研发部门提供的静态扭矩标准(如图3为某机型的静态扭矩规范标准),来评判夹紧力是否满足要求。
2、螺栓伸长量测量
螺栓伸长量的测量是通过连接件内部螺栓的伸长量变化情况来侧面反映夹紧力的状态。螺栓伸长量的测量,通常分为三种:
1)通过对螺栓表面预处理,将表面钻出锥形孔,数显千分尺在校零后,利用数显千分尺测量确认拧紧前后的螺栓长度变化。
这种测量方式测量精度可以保证,但需要提前将螺栓表面进行处理。详见下图4螺栓预处理状态,图5典型数显千分尺。
2)通过利用高度尺测量,螺栓拧紧前后的长度变化情况。这种方式需要在螺栓表面做标记,并在测量前对高度尺进行校零后,对螺栓进行测量。
以下图6 高度尺测量示意图,这种测量方式相对较为方便,测量精度需要实现评估好MSA,固化好作业流程文件后再进行测量。
3)通过三坐标进行测量螺栓拧紧前后的长度变化。下图7 为高度尺测量示意图。一般来讲,制造厂家三坐标测量资源非常有限,而即使同一颗螺栓也要前后测量两次。
理论上来讲,虽然该测量方式测量精度较高,一般不建议采用该方式测量。
总 结
通过这些在装配制造环节切实可行的测量和验证方案,可以有效地规避和发现过程中的变化点,并通过测量侧面去反映夹紧力状态是否满足要求。
通过对测量结果的确认,以及过程中人,机,料,法,环相关调查确认,一切确认无误后,交由设计开发部门评估工艺是否合理,夹紧力是否满足设计要求,是否需要进一步的优化工艺设计规范标准,进而进一步提高设计,制造过程的稳定性,可靠性。
以上是我个人的一些经验,如有不足之处,敬请批评指正,欢迎交流讨论!
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