在機械裝配行業(yè)，特別是汽車、發(fā)動機裝配廠，螺紋緊固件裝配的質(zhì)量將直接影響整車的裝配質(zhì)量和行駛的可靠性，螺紋副的裝配扭矩控制和防錯成了至關(guān)重要的問題，越來越多的汽車制造廠家選用了精度較高的電動工具進行裝配。目前市面上電動擰緊工具種類繁多，防錯功能各有差異，如何將電動工具的這些功能充分應(yīng)用出來，充分體現(xiàn)它的價值是一個非常重要的問題，本文就此問題展開討論，給更多的技術(shù)人員提供參考。

螺紋連接的常見失效模式 
1.遺漏或重復(fù)擰緊螺栓/螺母 
這種情況主要出現(xiàn)在使用單軸電動擰緊工具裝配多螺栓件的擰緊工位，操作工容易在裝配過程中遺漏個別緊固件或同一位置多次擰緊。
2.螺紋損壞，擰緊后出現(xiàn)假扭矩
零件本身存在缺陷或者螺紋副中存在雜質(zhì)，導(dǎo)致擰緊完成后扭矩顯示合格，但得到的實際夾緊力不足。
3.扭矩錯誤
實際設(shè)置的扭矩值與工藝要求不符。
4.錯誤/遺漏零件
大多數(shù)企業(yè)為滿足客戶的不同需求，采用單線多品種生產(chǎn)技術(shù)以實現(xiàn)不同排量，不同型號發(fā)動機的共線生產(chǎn)，然而，在單線多品種的制造過程中，因產(chǎn)品的不同，共線制造過程中存在混裝、漏裝的情況。
5.重復(fù)性差   廣州利佰特可以為此提供專業(yè)的顧問服務(wù)和實施計劃。
工具穩(wěn)定性差，隨著生產(chǎn)環(huán)境和零件批次變化產(chǎn)生較大的波動。

針對以上幾種失效模式提出了幾種防錯方法
與傳統(tǒng)的氣動工具比較，電動擰緊工具的控制精度大大提高，精密的扭矩傳感器可以即時檢測擰緊結(jié)果，超過設(shè)定范圍時可立即報警。操作者可以根據(jù)不同連接條件進行轉(zhuǎn)速和扭矩的設(shè)置，以達到的擰緊效果并進行擰緊缺陷防錯。同時，為了與現(xiàn)代裝配線上其它控制設(shè)備*整合，它還為電子附件如條形碼讀取器提供一個內(nèi)置的連接點，有網(wǎng)絡(luò)通信功能，可以通過串口或以太網(wǎng)或總線的形式和生產(chǎn)線的控制程序互相通信，還可以外接傳感器進行擰緊位置和順序的控制。

1.電動工具與整線PLC控制策略
下面我們介紹一種zui常用的電動工具與整線PLC通信的控制策略，產(chǎn)品到達擰緊工位后PLC通過RFID上的信息獲取產(chǎn)品型號，同時判斷產(chǎn)品是否是從上工位合格放行。如果是合格產(chǎn)品，PLC會根據(jù)產(chǎn)品型號控制擰緊工具調(diào)用正確的擰緊程序和相應(yīng)的防錯程序。這里有兩種擰緊控制方式：1)不帶位置傳感器的擰緊工位，擰緊工具執(zhí)行完擰緊動作后將擰緊結(jié)果發(fā)送給PLC，PLC內(nèi)部的計數(shù)器根據(jù)擰緊工具發(fā)送的合格信號進行計數(shù)，直到完成PLC所設(shè)定的螺栓擰緊順序后產(chǎn)品才可以被合格放行；2)帶有外置位置傳感器的擰緊工位，PLC、位置傳感器和擰緊工具三者進行通信，既可以控制擰緊順序，又可以防止螺栓的重復(fù)擰緊?？刂七壿嬋鐖D1所示。

2. 擰緊程序防錯法
(1)扭矩控制-角度監(jiān)控法
扭矩控制-轉(zhuǎn)角監(jiān)控法就是在將螺栓擰緊到目標扭矩停止的過程中監(jiān)控從一定扭矩開始到目標扭矩所轉(zhuǎn)過的角度。如圖2所示，在擰緊的過程中，扭矩和角度必須同時落在所設(shè)定的范圍中擰緊結(jié)果才算合格。這種控制方法存在兩種不合格報警情況：1)扭矩合格角度過低，這種情況存在的可能性有：重復(fù)擰緊螺栓、螺紋損壞、螺紋副中有雜質(zhì)、漏裝膠墊圈或者墊片、相配合的零件材質(zhì)變硬等；2)扭矩合格角度過高，這種情況存在的可能性有：螺牙滑牙、螺栓過度潤滑、多裝墊片、螺栓材料變化等。在具體的生產(chǎn)中，需要經(jīng)過大量的試驗數(shù)據(jù)設(shè)置合理的角度監(jiān)控范圍，避免造成不必要的返修但又可以在現(xiàn)場及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題并報警。

(2)預(yù)擰緊階段角度控制-扭矩監(jiān)控法
角度控制-扭矩監(jiān)控法就是將螺栓控制轉(zhuǎn)過一定的角度，在這個角度窗口內(nèi)監(jiān)控扭矩的變化范圍。經(jīng)過大量試驗數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)擰緊滑牙的情況在螺栓擰緊還未到達貼合面時已經(jīng)有異常，如圖3所示，滑牙的擰緊曲線在還未達到貼合面的擰緊階段扭矩跳動較大，zui大值達到10Nm，而合格的擰緊曲線很平穩(wěn)，總是在0Nm上下波動。由以上經(jīng)驗總結(jié)，對于比較長的螺栓，在預(yù)擰緊階段可以通過角度控制-扭矩監(jiān)控的防錯方法，系統(tǒng)控制在設(shè)定的角度窗口內(nèi)，一旦扭矩超出上限值設(shè)備立即停止，這樣可以防止螺栓滑牙后繼續(xù)擰緊，由此造成螺紋孔損壞返修工作復(fù)雜。需要強調(diào)的是這種辦法只能用于自動擰緊工位，因為預(yù)擰緊階段轉(zhuǎn)過的角度與操作工扣動后將套筒放入螺栓的時間關(guān)系很大，人為原因不利于進行參數(shù)的設(shè)置。

(3)外置傳感器防錯法
對于比較硬的螺紋連接，采用扭矩控制-角度監(jiān)控的方法進行防重復(fù)擰緊并不是很理想，很難找到平衡點來避免設(shè)備誤判，因此可以采用外置位置傳感器對擰緊設(shè)備進行控制。下面就飛輪螺栓的擰緊系統(tǒng)為例作一簡單介紹：考慮到成本原因，對于六顆螺栓的飛輪連接采用三軸手動電動擰緊設(shè)備進行擰緊，設(shè)備有兩個擰緊位置，如圖虛線三角連接的三顆螺栓為*個位置，實線三角連接的三顆螺栓為第二個位置。擰緊設(shè)備通過串口或以太網(wǎng)或總線的形式和生產(chǎn)線的PLC進行通信，同時增加兩個位置傳感器作為擰緊啟動的開關(guān)，PLC通過控制傳感器的開關(guān)順序來控制兩組螺栓的擰緊順序，當操作人員獲取的擰緊位置不正確時擰緊工具不能運轉(zhuǎn)。同時如果其中一個位置的螺栓已經(jīng)擰緊，PLC通過傳感器的信號鎖定此位置，保證擰緊設(shè)備在此位置不能再次運轉(zhuǎn)，避免了螺栓的重復(fù)擰緊。這種方法適用于所有類似飛輪的法蘭連接和兩軸擰緊多組不同位置螺栓的連接，如連桿螺母、缸蓋螺栓等場合。

(4)電動擰緊工具的可追溯反饋防錯
為了滿足有安全和關(guān)鍵性要求的應(yīng)用工位或?qū)纫筇貏e高的擰緊工位，電動擰緊工具可通過控制器收集擰緊數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)將程序收集在服務(wù)器內(nèi)進行計算分析，自動計算出工具的Cp和Cpk值，使得技術(shù)人員可以實時得到擰緊工具的扭矩分布趨勢，便于提前預(yù)知質(zhì)量問題，發(fā)現(xiàn)工具的不穩(wěn)定因素，提早對設(shè)備進行標定，做到*裝配反饋。

本文列舉了螺紋連接的幾種常見失效模式，針對不同失效模式提出了相應(yīng)的防錯方法，當然這些防錯方法并不適用于所有的擰緊方式，在日常工作中，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的關(guān)鍵特性和現(xiàn)場的實際情況選擇合適的防錯方法。

為了提高勞動生產(chǎn)率與自動化程度，電動擰緊槍在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用將會越來越廣泛，錯誤越晚被發(fā)現(xiàn)，成本損失越大，且損失不是簡單的倍數(shù)關(guān)系，而是成幾何級數(shù)增長。如何充分發(fā)揮電動擰緊槍防錯功能，達到*裝配成為更多人研究的方向。