加强质量体系——“材料”和“方法”

影响紧固件拧紧质量的另两个重要因素是料和法。“料”是一个泛指的概念,通常包括紧固件和被连接件,今天螺丝君阐述紧固件的“料”“法”是指紧固件的拧紧工艺方法,通常,由设计部门根据计算或经验制定。

紧固件的“料”和“法”,都需要经过哪些验证,才能最终用于批量零件上呢?

螺丝君,希望通过今天的分享,希望对各位老铁有一定帮助。

五大质量工具之一PPAP,要求供应商提供的样件在批量使用前需完成工装样件认可,工装样件是指用于测试的零件是正式工装(模具、夹具)样件,与批量供货工装应是一致的,不可为手工样件。

PPAP对供应商通常要求,按照等级 3(向顾客提交保证书和产品样品及完整的支持数据)提供 19 项资料,其中,包括如:FMEA、控制计划、测量系统分析MSA、初始过程能力研究等重要质量体系文件。

限于篇幅,螺丝君今天主要给各位老铁讲述下,紧固件工装样件认可中应做哪些“料”的验证和“法”的验证以保证拧紧质量?其它内容,后续再给各位老铁讲解。

紧固件“料”的验证主要包括材料测试全尺寸测试

01 材料测试

紧固件的材料测试主要包括四部分:

01基体材料的性能

基体材料化学成分验证原材料质量;硬度和强度测试验证热处理质量;金相分析验证热处理性能如增碳、脱碳、组织、搓丝折叠等;螺母保载力验证螺纹强度。下图为紧固件金相测试过程中可发现的常见缺陷。

02表面涂层防腐性能

涂层厚度、涂层附着力、涂层的中性盐雾、酸性盐雾和循环腐蚀交变的耐腐蚀性测试,通常会定义一个涂层腐蚀和基体腐蚀的最低要求时间。

03紧固件扭矩性能

摩擦系数、涂胶性能扭矩验证、自锁螺母自锁特性验证等。

04禁用物质测试

按照法律法规,控制紧固件的基材和涂层的禁用物质含量,常见的禁用物质有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多修二甲醚等,这些物质的含量通常应控制在100mg/kg以下。

02 全尺寸测量

按照PPAP要求,组织必须按照设计图纸和控制计划要求,提供尺寸验证,以说明零件符合图纸要求,并说明设计图纸的日期和变更版本。

下图,为某螺母设计图纸的尺寸要求,可通过三坐标测量仪进行全尺寸的测量。此外,通止规可进行螺纹的尺寸和公差的测量。

在所有尺寸中,约20%的尺寸,会是关键尺寸,如下图中,螺母法兰面的垂直度要求(该尺寸异常可能会导致拧紧过程中摩擦面摩擦不均匀,进而导致拧紧过程中扭矩和角度波动最终导致监控窗口报警);螺纹的尺寸和公差(该尺寸异常会导致紧固件无法拧紧),这类尺寸,应重点关注

为保证紧固件的材料检测可靠,PPAP要求相关的实验室,应由有资格的实验室完成,组织必须提供实验室范围和证明实验室具备资格的文件,如,完成CNAS体系认证或客服体系认证。

若有为外部/商业实验室,实施结果,必须记录有信头的实验室报告或标准的试验报告上。注明实验室名称、试验日期和使用的检验标准。

紧固件的拧紧方法,即拧紧工艺,拧紧工艺通常由设计部门制定,可通过如下方法进行验证(以汽车为例)。

01 整车道路试验

常用的路试有:

整车道路耐久性测试:一般行驶路程比较长(10万公里及以上),路况条件较温和,用于模拟用户实际使用状态,路试时间较长;

整车道路强化性试验:一般行驶路程为几千公里,路况条件较苛刻,用于模拟用户极端的使用状态,路试时间较短。

通过设定条件下的路试试验,考察设计的拧紧工艺是否合适。

路试之前将紧固件按照设计工艺拧紧并做好色标,路试后通过观察色标是否转动、螺栓和被连接是否出现断裂、变形、再拧紧扭矩是否足够(通常要求>0.7*工艺扭矩)等方式确定拧紧工艺的合理性。

02 模拟装配试验

模拟装配试验,采用的也是工装样件,按照设计的拧紧工艺在被连接件上将紧固件拧紧至失效,获得完整拧紧曲线,通过标准,对拧紧曲线的各扭矩和角度指标进行评价。相比于整车道路功能试验,模拟装配试验可认为是零件级别的功能性试验

下图,为某个过屈服角度法拧紧的完整拧紧曲线,下图,为各扭矩和角度指标评价标准。

其中:MJ-贴合扭矩,MA-工艺扭矩,MTh-工艺扭矩,Aplas-过屈服角度,Ares-断裂角度,AT-工艺角度。

拧紧曲线的评价,在之前的文章中有详细讲述,感兴趣的老铁可以回顾下。

03 车间试装试验

紧固件在完成其它实验并合格后,批量使用前,还需在装配车间进行小批量的试装试验,通常数量为10-20个。

试装的主要评价指标有:各零件是否干涉、是否存在人机工程问题、拧紧过程是否正常、节拍是否足购、拧紧曲线是否正常、角度和扭矩的离散性是否足够小等。

如果有一个零件不合格,则需进行新批次的试装,直至该批次所有零件满足试装要求。

总之,车间试装试验是批量生产前的一次演练,要解决可能存在的各种问题。

01紧固件的在批量使用前,需经过“料”和“法”的认证,测试的实验室通常也需通过认证。“料”的认证试验有材料测试和全尺寸测量;“法”的认证试验有整车道路试验、模拟装配试验和车间试装试验,只有严格完成这些试验并评价合格,才能确保拧紧质量的可靠。

02除此之外,螺丝君建议:制定定期紧固件“料”的抽检清单(有产生过拧紧缺陷的零件),拧紧时做一些防混料、防漏拧等防错手段也利于提升拧紧的质量。

今天的话题,就分享到这里;更多详情,请关注微信公众号:GAF螺丝君(GAF-luosijun)

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