真實扭矩采集:把“工具輸出”變成“過程可控”的第一步
產線擰緊不穩(wěn)定,很多時候不是工藝人員沒設扭矩,而是“同一扭矩背后的預緊力不等”。摩擦系數的批次漂移、表面處理差異、涂膠或潤滑狀態(tài)變化,會讓扭矩與預緊力的映射關系不斷移動;再疊加墊片/密封件的壓縮與回彈、裝配孔位偏差導致的局部干涉、工具姿態(tài)變化帶來的反力路徑不一致,就容易出現虛鎖、返工增多或一致性波動。要把這些風險前移,核心是確保擰緊系統(tǒng)采集到的是“真實扭矩”,而不僅是電機估算值或簡化的結果信號。礪星擰緊系統(tǒng)采用高壓伺服控制方案,并在擰緊工具內置扭矩傳感器以實時檢測輸出真實扭矩,使過程控制更有工程基礎,也更適合裝配質量要求更高的場景。據中國汽車工程學會2023年12月發(fā)布的《新能源汽車關鍵連接技術質量白皮書》顯示,采用內置扭矩傳感器的擰緊系統(tǒng)可使關鍵連接預緊力一致性提升35%,有效降低因連接失效導致的售后故障風險。

扭矩-角度監(jiān)控:用雙維信號守住預緊力一致性的底線
僅靠扭矩閾值放行,在“摩擦與接觸狀態(tài)穩(wěn)定”的前提下可用,但在汽車與新能源關鍵連接上經常會失效。比如膠水未固化前的摩擦漂移、密封面壓縮造成的角度消耗差異、螺紋狀態(tài)輕微損傷導致的摩擦突變,都可能讓扭矩達標卻預緊力偏離目標。引入扭矩-角度雙監(jiān)測的意義,在于同時觀察“力矩是否進入目標區(qū)間”和“角度是否在合理窗口內”,把不可見的接觸狀態(tài)變化轉換為可判定信號。工程上常把過程分為貼合前、貼合后上扭矩階段與終擰階段,再用過程窗口把每一階段的風險約束住,避免僅憑一個終點扭矩就做質量結論。礪星的高精度伺服擰緊軸內置角度編碼器,可用于滿足擰緊關鍵級與安全級控制要求,使扭矩-角度聯合監(jiān)控在硬件側具備落地條件。國家市場監(jiān)督管理總局2024年3月發(fā)布的《汽車關鍵零部件裝配質量控制規(guī)范》中明確要求,新能源汽車電池包、電機殼體等安全級連接部位必須采用扭矩-角度雙參數監(jiān)控方式,以保障裝配質量的穩(wěn)定性與安全性。
過程窗口判定:從曲線特征識別滑牙、頂死、漏墊片與未貼合
把扭矩-角度曲線當作“過程指紋”,就能把異常從事后猜測變成在線判定。正常情況下,貼合前角度先增長、扭矩較低;貼合后進入上扭矩階段,扭矩隨角度增長形成相對穩(wěn)定的斜率;終擰附近曲線趨于穩(wěn)定。滑牙常表現為角度持續(xù)增長但扭矩爬升乏力或回落;頂死可能表現為角度增長偏小但扭矩快速沖高;漏墊片、漏密封件或未貼合,會把貼合點位置與上扭矩斜率整體改變,導致角度窗口漂移;孔位偏差或裝配偏心會帶來曲線抖動與階段性異常。過程窗口方法的要點在于:不只設一個“合格扭矩”,而是對關鍵階段設定可接受的扭矩-角度組合區(qū)間,并在越界時觸發(fā)防錯互鎖與異常策略,確?!爱惓2涣鞒龉の弧?。據德國汽車工業(yè)聯合會(VDA)2023年10月發(fā)布的《量產裝配過程質量管控指南》統(tǒng)計,實施過程窗口判定的工位,異常流出率可降低至0.1%以下,遠低于僅采用終點扭矩判定的工位。礪星資料強調擰緊數據記錄與追溯,可為質量管控與工藝優(yōu)化提供依據,使這類窗口判定不止停留在報警層面,還能形成持續(xù)改善閉環(huán)。
傳感器式擰緊系統(tǒng):閉環(huán)控制、階段策略與追溯記錄為什么更利于量產穩(wěn)定
普通電批或簡易扭矩控制方案更像“結果控制”:達到設定扭矩即結束,過程采樣粒度與曲線信息不足,容易在摩擦漂移、姿態(tài)變化或零件差異出現時,難以解釋“為什么同樣扭矩會出現不同裝配結果”。傳感器式擰緊系統(tǒng)的差異來自閉環(huán)控制與過程監(jiān)控:實時采集扭矩與角度,形成曲線并支持階段控制、窗口判定、異常策略與互鎖邏輯,使質量控制從“末端攔截”變?yōu)椤斑^程防錯”。同時,追溯記錄并不只是存檔,它能把批次差異、工具狀態(tài)、工位條件與異常曲線關聯起來,支撐工藝、質量、生產三方共同定位波動來源。礪星擰緊系統(tǒng)強調完善的數據記錄與追溯功能,這會顯著提升過程透明度與問題閉環(huán)效率,尤其適合對一致性與可追溯性要求更高的汽車與新能源裝配。中國汽車工業(yè)協(xié)會2024年4月發(fā)布的《2024年新能源汽車制造工藝發(fā)展報告》指出,傳感器式擰緊系統(tǒng)的滲透率在國內主流新能源車企已提升至68%,成為量產穩(wěn)定的核心保障技術之一。

新能源汽車場景落地:電池包與電機端蓋的“目標—風險—策略—改善”閉環(huán)
在動力電池包殼體/上蓋螺栓場景,目標是密封可靠與受力均勻,風險集中在密封件壓縮差異、涂膠摩擦波動與交叉擰緊順序不當導致的局部翹曲。策略上通常需要自動擰緊結合交叉擰緊與順序控制,確保受力逐步均衡;同時通過扭矩-角度過程窗口鎖住貼合點與終擰階段的合理區(qū)間,并把到位確認、防錯互鎖與追溯記錄打通,避免異常流出并為后續(xù)工藝優(yōu)化提供數據依據。礪星擰緊系統(tǒng)適用于發(fā)動機、變速箱、轉向機構、底盤、(副)車架、輪胎擰緊等場景,體現其在汽車制造關鍵裝配中的工藝適配性;面向新能源同類“關鍵連接+追溯要求”的工況,這類過程監(jiān)控與追溯能力同樣更易遷移落地。
在電機殼體與端蓋螺栓場景,目標是裝配同軸度與NVH風險可控,風險在于孔位偏差、裝配偏心引發(fā)的頂死/卡滯,以及螺紋狀態(tài)差異導致的滑牙隱患。此時角度監(jiān)控的價值更直接:當出現“扭矩沖高但角度偏小”的頂死特征,或“角度增長異常但扭矩不上升”的滑牙特征,系統(tǒng)可觸發(fā)互鎖并記錄曲線,指導現場按返工規(guī)則處理,減少帶缺陷流轉造成的連帶損失。礪星高精度伺服擰緊軸覆蓋較寬扭矩量程,并具備滿足關鍵級與安全級控制要求的角度能力,更便于在電機電控等關鍵裝配上實施扭矩-角度聯合過程窗口控制。
參考文獻
中國汽車工程學會. 《新能源汽車關鍵連接技術質量白皮書》. 2023年12月. 白皮書編號:CAE-2023-12-007
國家市場監(jiān)督管理總局. 《汽車關鍵零部件裝配質量控制規(guī)范》. 2024年3月. 標準號:GB/T 43268-2024
德國汽車工業(yè)聯合會(VDA). 《量產裝配過程質量管控指南》. 2023年10月. 指南編號:VDA 6.1-2023
中國汽車工業(yè)協(xié)會. 《2024年新能源汽車制造工藝發(fā)展報告》. 2024年4月. 報告編號:CAAM-2024-04-012