SPC在發(fā)動機(jī)裝配過程動態(tài)扭矩的分析和控制

緊固件的夾緊力是通過螺栓插入緊固件后，通過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、高溫等惡劣環(huán)境中工作。

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

對于發(fā)動機(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)。

對四缸發(fā)動機(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，在緊固螺栓作用時增加墊圈進(jìn)行緩沖，即10根擰緊軸同時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。

對發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線扭矩監(jiān)控有兩種不同的方式：動態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩監(jiān)控。

動態(tài)扭矩是在擰緊螺栓的過程通過傳感器測量螺栓的峰值扭矩即動態(tài)扭矩，一般通過Q—DAS(庫道斯，跨國軟件公司，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、評估和過程質(zhì)量數(shù)據(jù)的SPC報告)。系統(tǒng)對動態(tài)扭矩進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；

靜態(tài)扭矩是對已處于擰緊狀態(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)動的摩擦扭矩，大部分采用JrD~H~針測量，一般通過扭矩扳手按照一定的頻次間隙性進(jìn)行測量記錄。

目前各大主機(jī)廠對扭矩采用的兩種監(jiān)控測量方法反饋的扭矩?cái)?shù)據(jù)都是即時的扭矩，不能有效對整個擰緊系統(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)過程控制)，對螺栓動態(tài)扭矩的擰緊系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)防性分析。

SPC的分析過程

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)動機(jī)取樣，每100臺發(fā)動機(jī)取樣一次，每次連續(xù)測量10臺汽缸蓋螺栓扭矩。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，判斷該過程存在異常，需進(jìn)行分析處理。

為確定問題原因，分析根據(jù)七鉆流程(七鉆流程是一個用于推動問題解決的標(biāo)準(zhǔn)七步法，包括過程、工具、零件、零件質(zhì)量、工藝、設(shè)計(jì)、紅又等七個分析步驟，每個步驟都有相應(yīng)的分析重點(diǎn))進(jìn)行，從前三鉆正確的過程、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)過程，工藝及設(shè)計(jì)變動不大，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導(dǎo)致扭矩波動。在鎖定扭矩波動問題定義后，針對性的實(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)無子點(diǎn)超差控制線。

(2)無連續(xù)7點(diǎn)單邊；無連續(xù)6點(diǎn)上升或下降；無連續(xù)l5點(diǎn)在C區(qū)；無集中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)算過程能力指數(shù)。

SPC的控制過程

在過程能力符合要求的情況下，可延長控制線對后續(xù)的動態(tài)扭矩進(jìn)行監(jiān)控。

過程可采用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：通過批次抽檢監(jiān)控清潔度測量的趨勢，當(dāng)然，這個過程也可以運(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、潤滑塊、滑動塊、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，影響到過程能力計(jì)算，存在X—S／X—R圖不規(guī)律，但過程能力符合要求的情況。

結(jié)束語

在開展發(fā)動機(jī)質(zhì)量預(yù)防工作中，通過SPC工具對發(fā)動機(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；通過檢測、標(biāo)定和測量手段，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。