龍運(yùn)昆 蔣玲麗 甘銀鋒

摘 要：文章通過對(duì)扭矩控制過程能力基本概念進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述，結(jié)合實(shí)際問題案例進(jìn)行調(diào)查分析，針對(duì)如何提升扭矩控制的過程能力，提出相關(guān)解決方案。

關(guān)鍵詞：扭矩；過程能力；過程能力指數(shù)；工藝范圍；靜態(tài)扭矩；擰緊程序

中圖分類號(hào)：TH137.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）02-0079-03

1 概 述

在汽車裝配上，采用螺栓、螺母對(duì)不同零件進(jìn)行連接，是一種常見的連接方式。采用螺栓、螺母連接就必須通過對(duì)螺栓、螺母施加一定的扭矩，以到達(dá)擰緊的目的，使兩被連接體緊密貼合，并為承受一定的動(dòng)載荷，還需要兩被連接體間具備足夠的夾緊力，以確保被連接零件的可靠連接和正常工作。這樣就要求作為連接用的螺栓、螺母，在擰緊后要具有足夠的軸向夾緊力。然而這些力的施加，也都是依靠“擰緊”來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了便于管控，通過轉(zhuǎn)化為扭矩進(jìn)行識(shí)別及監(jiān)控。如果一旦出現(xiàn)連接不當(dāng)，即扭矩不符合要求，可能發(fā)生汽車零部件功能失效，影響用戶使用，甚至車毀人亡的事故。

過程能力也稱工序能力，是指過程加工方面滿足加工質(zhì)量的能力，它是衡量過程加工內(nèi)在一致性的，最穩(wěn)態(tài)下的最小波動(dòng)。當(dāng)過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量特性值有99.73%散布在區(qū)間[μ-3σ，μ+3σ]，（其中μ為產(chǎn)品特性值的總體均值，σ為產(chǎn)品特性值總體標(biāo)準(zhǔn)差）也即幾乎全部產(chǎn)品特性值都落在6σ的范圍內(nèi)。

扭矩質(zhì)量，作為一種質(zhì)量特性，其過程能力的高低，在汽車裝配上尤為關(guān)鍵。為此，本文結(jié)合實(shí)際問題案例進(jìn)行調(diào)查分析，針對(duì)如何提升扭矩控制的過程能力，提出相關(guān)解決方案。

2 提升扭矩控制的過程能力案例分析及研究

2.1 調(diào)整工具設(shè)定值

CN112下擺臂與車身，該控制點(diǎn)工藝范圍是100～130 N.m。初期，該控制點(diǎn)過程能力較低，Cpk僅為0.56，如圖1所示，扭矩偏低。同時(shí)，因較低扭矩，導(dǎo)致連接處出現(xiàn)異響。

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該控制點(diǎn)工藝范圍是100～130 N.m，工具設(shè)定值為105 N.m，工具設(shè)定值過低。調(diào)整為115 N.m后，采集數(shù)據(jù)進(jìn)行Cpk計(jì)算，得Cpk=1.40，如圖2所示，同時(shí)進(jìn)行為期一個(gè)月的質(zhì)量跟蹤，未出現(xiàn)因該控制點(diǎn)扭矩過低造成的車輛異響。

2.2 調(diào)整工藝范圍（靜態(tài)扭矩）

CN 200左前門到左前門鉸鏈，該控制點(diǎn)工藝范圍是 22～38 N.m，該點(diǎn)合格率為97.6%。在進(jìn)行過程能力計(jì)算（采用Mintab計(jì)算）及分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，該點(diǎn)的CPK較低，僅為0.49。如圖3所示，數(shù)據(jù)整體偏下限。

經(jīng)調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)人員操作、工具、零件等有異常變化。調(diào)取項(xiàng)目階段用于計(jì)算靜態(tài)扭矩的原始數(shù)據(jù)，可看出，當(dāng)時(shí)項(xiàng)目階段數(shù)據(jù)采用指針扳手采集，現(xiàn)階段使用數(shù)顯扳手采集。兩者有一定差異，指針扳手?jǐn)?shù)據(jù)偏高，數(shù)顯扳手?jǐn)?shù)據(jù)偏低。第一次計(jì)算使用的原數(shù)據(jù)偏高，其結(jié)果也相對(duì)現(xiàn)在的偏高，進(jìn)而導(dǎo)致當(dāng)前扭矩?cái)?shù)據(jù)整體偏低，Cpk也較低。于是，使用當(dāng)前數(shù)據(jù)重新計(jì)算靜態(tài)扭矩，制定新的工藝范圍。調(diào)整后，工藝范圍是18～34 N.m，Cpk也提升至1.61，如圖4所示。

2.3 調(diào)整擰緊工藝（即擰緊順序）

CN 200外后視鏡工藝范圍為4～8 N.m，扭矩合格率較低，為80%左右，Cpk也僅為0.34，如圖5所示。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，外后視鏡雙頭螺栓六角頭面與外后視鏡底面的距離高低不一，但經(jīng)拆卸外后視鏡后發(fā)現(xiàn)門鈑金都有被雙頭螺栓六角頭面壓過的壓痕，說(shuō)明螺母都曾實(shí)現(xiàn)緊固。得出結(jié)論為扭力衰減使得扭力不合格。該點(diǎn)的擰緊工藝從上而下，如圖6所示，1→2→3。根據(jù)實(shí)車裝配，發(fā)現(xiàn)外后視鏡在裝配過程中，外后視鏡鏡座跟水切搭接的角與鈑金干涉，導(dǎo)致門外板鈑金會(huì)往車內(nèi)收縮才能打緊最下端安裝點(diǎn)，但是門外板的收縮對(duì)已打緊的螺母扭力影響較大，發(fā)現(xiàn)更改擰緊順序，即改為3→2→1，應(yīng)有更好的效果。

經(jīng)驗(yàn)證，調(diào)整擰緊順序后，扭矩合格率提升至99.0%，Cpk也提升至0.69，如圖7所示。

2.4 調(diào)整電槍程序

CN 200制動(dòng)踏板固定至前隔板Cpk較低，6顆螺母CPK均低于1，如圖8所示。經(jīng)查看其擰緊程序，發(fā)現(xiàn)僅用兩步擰緊，對(duì)于最終靜態(tài)扭矩獲得效果不佳。

經(jīng)分析，對(duì)電槍擰緊程序進(jìn)行調(diào)整，見表1。

調(diào)整擰緊程序后進(jìn)行驗(yàn)證，Cpk提升至1.50，如圖9所示。

2.5 使用更適宜的工裝

CN 200輪胎螺母扭矩Cpk總體偏低，20顆螺母Cpk均小于1，如圖10所示。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，輪胎擰緊機(jī)使用兩種套筒，一種是為紅色保護(hù)套，如圖11所示，一種為藍(lán)色保護(hù)套，如圖12所示，測(cè)量?jī)烧叩某叽鐚?duì)比發(fā)現(xiàn)，見表2，藍(lán)色保護(hù)套的套筒尺寸較大，與輪胎螺栓安裝孔徑相近，在擰緊過程中因保護(hù)套與安裝孔內(nèi)壁摩擦以及保護(hù)套與套筒之間的相互摩擦損耗扭矩，導(dǎo)致靜態(tài)偏小。

統(tǒng)一使用紅色保護(hù)套后，Cpk提升，原20顆螺母Cpk均小于1，現(xiàn)已有12顆螺母Cpk大于1，如圖13所示。

2.6 使用更高精度的制造設(shè)備

CN200發(fā)動(dòng)機(jī)懸置-發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)1.5，該點(diǎn)工藝范圍是99～123 N.m，使用扭矩扳手進(jìn)行施加扭矩。扭矩扳手是一種人工手動(dòng)擰緊工具，其精度為10%左右，結(jié)果顯示該點(diǎn)Cpk=0.34，如圖14所示。

CN201車型在二期投產(chǎn)，考慮到該控制點(diǎn)的工具精度較低，設(shè)定值較高（110 N.m），人工作業(yè)強(qiáng)度大，進(jìn)而選用自動(dòng)控制設(shè)備——電槍進(jìn)行作業(yè)，施加扭矩。該工具由阿特拉斯提供，產(chǎn)品精度為達(dá)3%～4%，較好的滿足了現(xiàn)場(chǎng)制造的需要。結(jié)合靜態(tài)釋放，大幅提高了該控制點(diǎn)的合格率及Cpk，如圖15所示。

3 結(jié) 語(yǔ)

提高過程能力，可以通過調(diào)整過程加工中心，減少中心偏移量、減少分散程度、修訂公差范圍獲得。

首先，減少過程加工中心偏移量，可采取以下措施：①通過數(shù)據(jù)收集，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出大量連續(xù)生產(chǎn)過程中由于工具磨損、加工條件隨時(shí)間逐漸變化而產(chǎn)生偏移的規(guī)律，及時(shí)進(jìn)行中心調(diào)整，或采取補(bǔ)償工具偏差等；②根據(jù)中心偏移量，可調(diào)整工具等的設(shè)定值；③根據(jù)操作者施加力度的常規(guī)表現(xiàn)，反向糾正并培訓(xùn)等措施。

其次，減少分散程度，可通過修訂過程，改進(jìn)工藝方法，修訂操作規(guī)程，優(yōu)化工藝參數(shù)；檢修、改造或更新設(shè)備，改造、增添與公差要求相適應(yīng)的精度較高的設(shè)備；對(duì)關(guān)鍵過程、特殊工藝的操作者進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，并考核；加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量控制，推行控制圖管理。

然后，確保修訂公差范圍前提條件是放寬公差范圍不會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。

總的來(lái)說(shuō)，應(yīng)把減少中心偏移量，作為提高過程能力的首要措施，只有當(dāng)中心偏移量為零，而Cp值仍然小于1時(shí)，才考慮減少過程加工的分散程度或考慮是否有可能放寬公差范圍。同時(shí)，過程因素加強(qiáng)對(duì)5M1E，即人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)的控制，才能從源頭上提升過程能力。

最后，將在此過程中發(fā)現(xiàn)的問題及積累的檢驗(yàn)反饋到研發(fā)設(shè)計(jì)部門，從而進(jìn)一步提升產(chǎn)品加工的過程能力，保證高質(zhì)量產(chǎn)品輸出。

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