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扭矩后，再擰緊工藝角度，*終達到的扭矩便是質量監(jiān)控的*終扭矩。

對發(fā)動機生產線扭矩監(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，比如設備擰緊的穩(wěn)定性、零件加工／質量的穩(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8 h內，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)和標準差圖(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準七步法，包括過程、工具、零件、零件質量、工藝、設計、紅又等七個分析步驟，每個步驟都有相應的分析重點)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，以及第五鉆工藝設計和第六鉆設計符合要求。

在穩(wěn)態(tài)的生產過程，工藝及設計變動不大，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)，重新計算均值一標準差控制圖參數(shù)。

(1)重新計算均值一標準差控制圖參數(shù)。

(2)制作均值圖(圖5)和標準差圖(圖6)如下。

圖5 均值圖X

圖6 標準差圖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。

從質量的控制手段分析，質量預防工作開展在各個生產之前的環(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，當然，這個過程也可以運用SPC進行監(jiān)控。

(2) 擰緊機的預防性維修：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／電槍的定期標定：定期標定和校準擰緊軸及傳感器，確保數(shù)據(jù)采集和輸出差異*小化。

(4) 根據(jù)實際生產情況運用3Σ優(yōu)化公差帶范圍：公差帶范圍設置太寬，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。

結束語

在開展發(fā)動機質量預防工作中，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)，判定擰緊設備的穩(wěn)定性；通過檢測、標定和測量手段，監(jiān)控設備傳感器、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，提高質量預防工作，進而達到提升制造質量水平的目的。