SPC在發(fā)動機裝配過程動態(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,。

對四缸發(fā)動機,，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,，*終達到的扭矩便是質(zhì)量監(jiān)控的*終扭矩。

對發(fā)動機生產(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)扭矩進行實時監(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行測量記錄。

目前各大主機廠對扭矩采用的兩種監(jiān)控測量方法反饋的扭矩數(shù)據(jù)都是即時的扭矩,，不能有效對整個擰緊系統(tǒng)進行分析,，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)計過程控制)，對螺栓動態(tài)扭矩的擰緊系統(tǒng)進行預(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)動機汽缸蓋螺栓作為計量型數(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)動機取樣,，每100臺發(fā)動機取樣一次,，每次連續(xù)測量10臺汽缸蓋螺栓扭矩。數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1：

步驟二：計算各組樣本數(shù)據(jù)并分析控制圖,。

(2)計算控制圖參數(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點子在控制界限之外；圖2 有連續(xù)6點下降,，點子排列有異常,。因此，判斷該過程存在異常,，需進行分析處理,。

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,、紅又等七個分析步驟,，每個步驟都有相應(yīng)的分析重點)進行，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)計和第六鉆設(shè)計符合要求。

在穩(wěn)態(tài)的生產(chǎn)過程,，工藝及設(shè)計變動不大，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：收集改進過后的扭矩數(shù)據(jù),，重新計算均值一標(biāo)準(zhǔn)差控制圖參數(shù),。

(1)重新計算均值一標(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)無子點超差控制線,。

(2)無連續(xù)7點單邊；無連續(xù)6點上升或下降,；無連續(xù)l5點在C區(qū),；無集中90％點在控制線1／3區(qū)域；根據(jù)控制圖的8項判異原則,，極差圖和均值圖內(nèi)所有點均處于受控狀態(tài),。

步驟四：計算過程能力指數(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)扭矩進行監(jiān)控,。

過程可采用3 計算方式進行計算，扭矩監(jiān)控范圍優(yōu)化過程需考慮兩點：(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％ ,。

若以上兩點均符合要求，則可進行限定值優(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,，這個過程也可以運用SPC進行監(jiān)控。

(2) 擰緊機的預(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)實際生產(chǎn)情況運用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)動機質(zhì)量預(yù)防工作中,，通過SPC工具對發(fā)動機各項扭矩進行分析和控制十分必要，因此,，需要整理分析日常扭矩數(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)改進過程控制手段,，提高質(zhì)量預(yù)防工作，進而達到提升制造質(zhì)量水平的目的,。