SPC在發動機裝配過程動態扭矩的分析和控制

SPC在發動機裝配過程動態扭矩的分析和控制

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、高溫等惡劣環境中工作。

夾緊力不方便在連續生產過程進行批量的測量和監控，但是扭矩還是可以測量。

對于發動機而言，承接汽缸體和汽缸蓋的緊固螺栓的扭矩尤為重要，監控該螺栓扭矩的穩定性及合格性是質量工作的重點。

對四缸發動機，汽缸蓋螺栓共10顆，為獲得更穩定的*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控的*終扭矩。

對發動機生產線扭矩監控有兩種不同的方式：動態扭矩和靜態扭矩監控。

動態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扭矩，一般通過Q—DAS(庫道斯，跨國軟件公司，研發各類制造業企業的統計分析及報告系統軟件，涵蓋了能在制造系統各層次有效實現六西格瑪制造策略的完整T具集，包括：數據收集、評估和過程質量數據的SPC報告)。系統對動態扭矩進行實時監控；

靜態扭矩是對已處于擰緊狀態的螺紋緊固件繼續擰緊在螺紋接觸面之間剛剛出現轉動的摩擦扭矩，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控測量方法反饋的扭矩數據都是即時的扭矩，不能有效對整個擰緊系統進行分析，比如設備擰緊的穩定性、零件加工／質量的穩定性等。

為此，本文引入了SPC(Statistical Process Control，統計過程控制)，對螺栓動態扭矩的擰緊系統進行預防性分析。

SPC的分析過程

步驟一：確定控制圖類型，收集原始數據。

以N系列發動機汽缸蓋螺栓作為計量型數據，在連續生產8 h內，收集25組數據。因此選用X—S控制圖進行分析，為更jing確分析擰緊系統，本文僅分析單根軸數據。

發動機取樣，每100臺發動機取樣一次，每次連續測量10臺汽缸蓋螺栓扭矩。數據統計見表1：

步驟二：計算各組樣本數據并分析控制圖。

(2)計算控制圖參數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:

根據以上參數制作的均值圖(圖1)和標準差圖(圖2)如下：

根據控制圖判異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。

在穩態的生產過程，工藝及設計變動不大，x—s圖不規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，再次收集擰緊數據，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據，重新計算均值一標準差控制圖參數。

(1)重新計算均值一標準差控制圖參數。

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

步驟四：計算過程能力指數。

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的動態扭矩進行監控。

過程可采用3 計算方式進行計算，扭矩監控范圍優化過程需考慮兩點：(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節進行，主要有：

(1) 零部件清潔度監控：通過批次抽檢監控清潔度測量的趨勢，當然，這個過程也可以運用SPC進行監控。

(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，確保數據采集和輸出差異*小化。

(4) 根據實際生產情況運用3Σ優化公差帶范圍：公差帶范圍設置太寬，影響到過程能力計算，存在X—S／X—R圖不規律，但過程能力符合要求的情況。

結束語

在開展發動機質量預防工作中，通過SPC工具對發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據，判定擰緊設備的穩定性；通過檢測、標定和測量手段，監控設備傳感器、擰緊軸及零部件清潔度的穩定性；持續改進過程控制手段，提高質量預防工作，進而達到提升制造質量水平的目的。