SPC在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程動(dòng)態(tài)扭矩的分析和控制

緊固件的夾緊力是通過(guò)螺栓插入緊固件后,，通過(guò)螺紋擰緊使螺栓拉伸變形，這種彈性變形產(chǎn)生的軸向拉力就是夾緊力,，只要夾緊力足夠，就能保證緊固件**的在震動(dòng),、高溫等惡劣環(huán)境中工作,。

夾緊力不方便在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行批量的測(cè)量和監(jiān)控，但是扭矩還是可以測(cè)量,。

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)而言,，承接汽缸體和汽缸蓋的緊固螺栓的扭矩尤為重要,，監(jiān)控該螺栓扭矩的穩(wěn)定性及合格性是質(zhì)量工作的重點(diǎn)。

對(duì)四缸發(fā)動(dòng)機(jī),，汽缸蓋螺栓共10顆,，為獲得更穩(wěn)定的*終扭矩，汽缸蓋螺栓的擰緊工藝為扭矩加角度分步同軸擰緊,，在緊固螺栓作用時(shí)增加墊圈進(jìn)行緩沖,，即10根擰緊軸同時(shí)按照一定步驟在擰緊至相應(yīng)扭矩后，再擰緊工藝角度,，*終達(dá)到的扭矩便是質(zhì)量監(jiān)控的*終扭矩,。

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線扭矩監(jiān)控有兩種不同的方式：動(dòng)態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩監(jiān)控。

動(dòng)態(tài)扭矩是在擰緊螺栓的過(guò)程通過(guò)傳感器測(cè)量螺栓的峰值扭矩即動(dòng)態(tài)扭矩,，一般通過(guò)Q—DAS(庫(kù)道斯,，跨國(guó)軟件公司，研發(fā)各類制造業(yè)企業(yè)的統(tǒng)計(jì)分析及報(bào)告系統(tǒng)軟件,，涵蓋了能在制造系統(tǒng)各層次有效實(shí)現(xiàn)六西格瑪制造策略的完整T具集,，包括：數(shù)據(jù)收集、評(píng)估和過(guò)程質(zhì)量數(shù)據(jù)的SPC報(bào)告),。系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,；

靜態(tài)扭矩是對(duì)已處于擰緊狀態(tài)的螺紋緊固件繼續(xù)擰緊在螺紋接觸面之間剛剛出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦扭矩，大部分采用JrD~H~針測(cè)量,，一般通過(guò)扭矩扳手按照一定的頻次間隙性進(jìn)行測(cè)量記錄,。

目前各大主機(jī)廠對(duì)扭矩采用的兩種監(jiān)控測(cè)量方法反饋的扭矩?cái)?shù)據(jù)都是即時(shí)的扭矩，不能有效對(duì)整個(gè)擰緊系統(tǒng)進(jìn)行分析,，比如設(shè)備擰緊的穩(wěn)定性,、零件加工／質(zhì)量的穩(wěn)定性等。

為此,，本文引入了SPC(Statistical Process Control,，統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制)，對(duì)螺栓動(dòng)態(tài)扭矩的擰緊系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)防性分析,。

SPC的分析過(guò)程

步驟一：確定控制圖類型,，收集原始數(shù)據(jù)。

以N系列發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋螺栓作為計(jì)量型數(shù)據(jù),，在連續(xù)生產(chǎn)8 h內(nèi),，收集25組數(shù)據(jù)。因此選用X—S控制圖進(jìn)行分析,，為更jing確分析擰緊系統(tǒng),，本文僅分析單根軸數(shù)據(jù)。

發(fā)動(dòng)機(jī)取樣,，每100臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)取樣一次,，每次連續(xù)測(cè)量10臺(tái)汽缸蓋螺栓扭矩,。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表1：

步驟二：計(jì)算各組樣本數(shù)據(jù)并分析控制圖。

(2)計(jì)算控制圖參數(shù)UCLx,、 UCLs,、在樣本量n為l0的情況下，B4 =1．716,，B3 =0．284,，A3= 0．975。如表2所示:

根據(jù)以上參數(shù)制作的均值圖(圖1)和標(biāo)準(zhǔn)差圖(圖2)如下：

根據(jù)控制圖判異8大原則分析,，可知： 圖1 和圖2 共有3點(diǎn)子在控制界限之外,；圖2 有連續(xù)6點(diǎn)下降，點(diǎn)子排列有異常,。因此,，判斷該過(guò)程存在異常，需進(jìn)行分析處理,。

為確定問(wèn)題原因,，分析根據(jù)七鉆流程(七鉆流程是一個(gè)用于推動(dòng)問(wèn)題解決的標(biāo)準(zhǔn)七步法，包括過(guò)程,、工具,、零件、零件質(zhì)量,、工藝,、設(shè)計(jì)、紅又等七個(gè)分析步驟,，每個(gè)步驟都有相應(yīng)的分析重點(diǎn))進(jìn)行,，從前三鉆正確的過(guò)程、正確的工具,、正確的零件到第四鉆零件符合要求,，以及第五鉆工藝設(shè)計(jì)和第六鉆設(shè)計(jì)符合要求。

在穩(wěn)態(tài)的生產(chǎn)過(guò)程,，工藝及設(shè)計(jì)變動(dòng)不大,，x—s圖不規(guī)律存異常鎖定在前四鉆：工裝工具的磨損，零件批次的差異均會(huì)導(dǎo)致扭矩波動(dòng),。在鎖定扭矩波動(dòng)問(wèn)題定義后,，針對(duì)性的實(shí)施整改措施，再次收集擰緊數(shù)據(jù),，得到的控制圖(圖3,、圖4)如下:  

步驟三：收集改進(jìn)過(guò)后的扭矩?cái)?shù)據(jù)，重新計(jì)算均值一標(biāo)準(zhǔn)差控制圖參數(shù),。

(1)重新計(jì)算均值一標(biāo)準(zhǔn)差控制圖參數(shù),。

(2)制作均值圖(圖5)和標(biāo)準(zhǔn)差圖(圖6)如下。

圖5 均值圖X

圖6 標(biāo)準(zhǔn)差圖S

控制圖分析

(1)無(wú)子點(diǎn)超差控制線,。

(2)無(wú)連續(xù)7點(diǎn)單邊,；無(wú)連續(xù)6點(diǎn)上升或下降；無(wú)連續(xù)l5點(diǎn)在C區(qū),；無(wú)集中90％點(diǎn)在控制線1／3區(qū)域,；根據(jù)控制圖的8項(xiàng)判異原則，極差圖和均值圖內(nèi)所有點(diǎn)均處于受控狀態(tài),。

步驟四：計(jì)算過(guò)程能力指數(shù),。

SPC的控制過(guò)程

在過(guò)程能力符合要求的情況下，可延長(zhǎng)控制線對(duì)后續(xù)的動(dòng)態(tài)扭矩進(jìn)行監(jiān)控,。

過(guò)程可采用3 計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算,，扭矩監(jiān)控范圍優(yōu)化過(guò)程需考慮兩點(diǎn)：(1)Range(公差帶)小于均值的70％。

(2)Meanshi~(公差中心與動(dòng)態(tài)扭矩差異)小于l5％ ,。

若以上兩點(diǎn)均符合要求,，則可進(jìn)行限定值優(yōu)化。

從質(zhì)量的控制手段分析,，質(zhì)量預(yù)防工作開展在各個(gè)生產(chǎn)之前的環(huán)節(jié)進(jìn)行,，主要有：

(1) 零部件清潔度監(jiān)控：通過(guò)批次抽檢監(jiān)控清潔度測(cè)量的趨勢(shì)，當(dāng)然,，這個(gè)過(guò)程也可以運(yùn)用SPC進(jìn)行監(jiān)控,。

(2) 擰緊機(jī)的預(yù)防性維修：擰緊軸涉及的套槍、潤(rùn)滑塊,、滑動(dòng)塊,、密封圈、螺栓等加入13常的PM點(diǎn)檢,。

(3) 傳感器／電槍的定期標(biāo)定：定期標(biāo)定和校準(zhǔn)擰緊軸及傳感器,，確保數(shù)據(jù)采集和輸出差異*小化。

(4) 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況運(yùn)用3Σ優(yōu)化公差帶范圍：公差帶范圍設(shè)置太寬,，影響到過(guò)程能力計(jì)算,，存在X—S／X—R圖不規(guī)律，但過(guò)程能力符合要求的情況,。

結(jié)束語(yǔ)

在開展發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量預(yù)防工作中,，通過(guò)SPC工具對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)扭矩進(jìn)行分析和控制十分必要，因此,，需要整理分析日常扭矩?cái)?shù)據(jù),，判定擰緊設(shè)備的穩(wěn)定性；通過(guò)檢測(cè)、標(biāo)定和測(cè)量手段,，監(jiān)控設(shè)備傳感器,、擰緊軸及零部件清潔度的穩(wěn)定性；持續(xù)改進(jìn)過(guò)程控制手段,，提高質(zhì)量預(yù)防工作,，進(jìn)而達(dá)到提升制造質(zhì)量水平的目的。