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扭力扳手在汽车生产中的使用

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扭力扳手在汽车生产中的使用
扭矩扳手用于机械装配已有较长历史,它对控制螺纹副的连接质量,尤其是批量生产的装配作业发挥了很大作用。不可否认,近一二十年来,由于各种气动扳手,尤其是高精度电动拧紧枪的不断发展和推广应用,扭矩扳手的使用覆盖面已有所减小(如在轿车动力总成等装配领域)。但是,扭矩扳手鲜明的技术特点,决定了它们在制造业,特别是汽车制造业中的存在价值。以分别位于北京和上海、不久前刚投入批量生产的两个中、上等轿车生产厂为例,在他们才上市就大受消费者青睐的轿车总装线上,扭矩扳手占了装配拧紧工具的很大比例,包括在一些比较重要的连接部位装配中使用。
近年来,随着新技术的不断引入,扭矩扳手(尤其是电子扭矩扳手)的功能得到了很大提升和拓展,对螺纹连接装配质量和工作效率的提高起了很大促进作用。
新一代电子定值扭矩扳手
 扭矩扳手兼具拧紧工具和检测器具的双重特性,在完成装配工作的同时,还将拧紧扭矩控制在规定范围内。在扭矩扳手的众多品种中,大批量生产行业(如汽车、摩托车、空调等)的装配工位应用*多的是定值式(又名“预置式”)扭矩扳手。这是一种人们已相当熟悉的工具,其结构较简单,扭矩的产生和改变主要通过调整扭矩弹簧实现,预置的扭矩值必须由专人将扳手放入相关仪器才能调出。操作时,手持扳手沿顺时针方向对连接螺栓施加一个平稳的旋转力矩,此时扭矩扳手内部会产生一个逆时针方向的旋转力矩,从而引起包括扭矩弹簧在内的有关部件的位移。当扳手转到某一状态时,会听到“咔哒”的机械响声,表明已达到设定的装配扭矩值。
 此类扳手具有结构紧凑、操作简便直观、经久耐用等优点,扭矩控制精度也较高(可达到±4%),能够满足装配质量要求。但有一个显著缺点,就是对操作者有较高要求,整个拧紧过程必须十分平稳,在即将达到设定扭矩值时,如用力过猛,将产生很大的误差。在一典型实例中,装配扭矩设定值为17.5Nm,控制范围为±3.5Nm。由于拧紧时用力太猛,*终产生的装配扭矩达到23Nm,已大大超差。从图中可见,当达到设定值(17.5Nm)、扳手发出“咔哒”声时,因机械作用,扳手内的反力矩会有一个跌落,但因施力过猛,扭矩值很快回升,并超过额定上限值21Nm。扭矩扳手在汽车生产中的应用
   新一代电子定值扭矩扳手仍采用传统产品纯机械结构的工作原理,但由于增加了成熟的扭力轴/电阻应变传感器和信号控制环节,可彻底消除原有定值扳手的技术缺陷。需要指出,这种新产品仍然保留了传统定值扳手的主要特点,即当拧紧扭矩达到额定值时会发出“咔哒”声,因此国外仍将该产品称为“clicking torque wrench”。但是,电子扳手已无需利用仪器进行预置值的设定和相应调整。

扭力扳手在汽车生产中的使用
Ø 在扳手杆部的黑色底版上嵌有3个醒目的LED(发光二极管),其开始闪烁的时间与扳手达到的扭矩值相对应,也能预先设置。具体规定如下:
1)操作者手持扳手进行拧紧操作时,当产生的装配扭矩达到设定值下限的50%时(相当于7Nm),中间的黄色LCD开始闪烁,提示工人要更平缓地施加力矩,不可用力过猛。
2)当装配扭矩达到设定值的下限(14Nm)时,黄灯停止闪烁,右边的绿灯点亮,此后操作者只需稍加施力,即可听到扳手发出“喀哒”声,表示拧紧力矩达到设定值。
3)如工人因精力不够集中等原因或用力过猛,拧紧力矩超过了设定值的上限(21Nm),或尚未达到下限值14Nm就停止拧紧,都会引起左侧红灯点亮,表明此处装配扭矩不合格,需返工处理。
利用无线通讯技术,新型电子定值扭矩扳手还能将实际拧紧扭矩值发送到一个工作站。中间的模块用于显示和编程;左侧模块是一适配器,可将存储数据通过RS232接口输出;右侧的三色灯柱自上而下分别为红色、黄色和绿色,与扭矩扳手上3LCD灯泡相对应。图3b是工作站居中模块的顶视图,其显示状态设定扭矩值为17.5Nm,而实际拧紧值达到23Nm;显示屏周围的按钮用于编程和设置。藉此,这种定值扳手已无需预先用高精度仪器设定额定值。该工作站一次可存储2000组数据(可根据用户需要进行扩展),并在输出、刷新后继续下一轮工作。
由此可见,电子定值扭矩扳手增加了无线通讯功能后,不仅能快速、准确、方便地执行螺纹副连接装配作业,而且可由定性质量控制升级为定量控制,乃至可对记录数据做进一步分析。工作站的作用距离可达15m,每个工作站能同时监控5把扳手,根据不同用户的需要,它既可放置在装配工位附近,为操作者提供更清晰的提示,也可放置在较远的固定位置,供现场质检人员或生产线管理人员实时监控装配工序的运行。这种扳手的控制精度比纯机械式定值扭矩扳手更高,可达±1%
 
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