汽車座椅安裝電動工具調(diào)試

鐘俊巖，胡利杰

Zhong Junyan, Hu Lijie

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

0 引 言

汽車生產(chǎn)企業(yè)為提高工藝裝備水平，保障產(chǎn)品裝配一致性，提升產(chǎn)品品質(zhì)，降低人員勞動強度，提高工作效率，改善現(xiàn)場環(huán)境，在生產(chǎn)制造現(xiàn)場配備電動擰緊工具進行裝配就成了質(zhì)量控制的當(dāng)務(wù)之急。

某總裝車間擔(dān)負(fù)著A、B系列車型的總裝配任務(wù)。配備電動擰緊工具23把，其中前排座椅總成也使用電動工具擰緊以保證裝配的質(zhì)量。

1 電動工具調(diào)試前準(zhǔn)備

電動工具輸出的是動態(tài)力矩，而座椅安裝要求的力矩為靜態(tài)力矩，現(xiàn)階段沒有動靜態(tài)力矩轉(zhuǎn)化的相關(guān)關(guān)系，因此需要針對座椅安裝電動擰緊工具進行相應(yīng)調(diào)試滿足生產(chǎn)要求。工具調(diào)試運用統(tǒng)計過程控制SPC分析方法。

2 調(diào)試過程

2.1 基本原則

保證座椅安裝螺栓力矩滿足產(chǎn)品力矩要求45±5 N?m。

2.2 工具校準(zhǔn)

設(shè)定值調(diào)試前需要對電動工具輸出的動態(tài)力矩進行標(biāo)定，確保電動工具輸出的動態(tài)力矩是合格的。

2.3 調(diào)試

在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)同一設(shè)定值下座椅安裝點（圖1）力矩相差很大，見表1。

表1 座椅安裝點的不同力矩（N?m）

通過表 1力矩數(shù)據(jù)的規(guī)律對座椅螺栓安裝點進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的車身螺母板內(nèi)有防水用密封膠，經(jīng)確認(rèn)發(fā)現(xiàn)3、4螺紋孔焊裝工藝要求涂抹密封膠，1、2點在圖紙中無要求。

調(diào)查所有有密封膠的螺紋孔的情況，并進行分類分析：在焊裝點涂抹密封膠并全部除膠后，兩層板之間的密封膠受擠壓有不同程度的溢出（見圖2、圖3）。將此信息反饋至焊裝，要求焊裝對所有座椅螺孔內(nèi)密封膠進行全數(shù)清理，改善密封膠的溢出情況，防止溢出膠流出，保證擰緊力矩合格。

經(jīng)過一段時間的監(jiān)控及分析發(fā)現(xiàn)，螺栓安裝點3力矩仍舊不穩(wěn)定且大部分偏小，見表2。

表2 螺栓安裝點3處的力矩

經(jīng)分析判定為焊裝車間對螺栓安裝點 4涂膠情況控制較好，安裝點3仍存在密封膠溢出影響，導(dǎo)致螺栓擰緊以后力矩衰減嚴(yán)重。經(jīng)調(diào)查認(rèn)為安裝點3涂膠情況不易控制，考慮后對4個安裝點使用不同的設(shè)定力矩值進行擰緊作業(yè)，1、2、4點設(shè)定一個值，針對 3點有膠情況應(yīng)加大力矩設(shè)定值以保證力矩要求45±5 N?m。

2.4 解決辦法

經(jīng)調(diào)查電動工具運用擰緊程序中的“群組計數(shù)”程序方法能夠解決以上問題。不過“群組計數(shù)”功能對于螺栓的擰緊順序及擰緊次數(shù)有比較嚴(yán)格的要求，必須是在一個擰緊循環(huán)中只能針對特定位置的每個螺栓進行一次擰緊作業(yè)。不論是擰緊順序錯誤還是擰緊過程中對同一螺栓擰緊 2次及以上，工具都會自動停轉(zhuǎn)，導(dǎo)致不能完成一個循環(huán)的擰緊，這也是一個防錯策略的實現(xiàn)。

“群組計數(shù)”是指某些配件的多個螺栓必須按順序擰緊（稱為“群組”）。例如一個4螺栓組件，則可將“群組計數(shù)”設(shè)置為4。控制器將跟蹤每個緊固件，并且當(dāng) 4個緊固件按規(guī)格完成后，顯示屏幕上將顯示“群組完成”信息。可使用自動增量按特定順序進行擰緊操作。例如，如果編制了編號為1-6的6個不同“配置”，可以指示系統(tǒng)依照1-4-6及2-3-5的次序來執(zhí)行擰緊工作。通過使用這一參數(shù)來告知系統(tǒng)接下來應(yīng)該進入哪一個“配置”，系統(tǒng)將繼續(xù)一步步執(zhí)行“自動增量”鏈中的所有編程“配置”。具體解決步驟如下：

1）根據(jù)產(chǎn)品要求及與操作者進行溝通確定座椅螺栓的擰緊順序，最終確定螺栓的擰緊順序為1→2→3→4。

2）設(shè)定起始動態(tài)扭矩值

首先確定一個起始動態(tài)扭矩，其大小為靜態(tài)扭矩最大值與最小值的中間值。如駕駛員座椅安裝的靜態(tài)扭矩要求40～50 N·m，則起始動態(tài)扭矩為45 N·m。使用《靜態(tài)扭矩確認(rèn)表》，從生產(chǎn)的第1輛車開始連續(xù)記錄，并根據(jù)每組5個實測靜態(tài)扭矩及記錄的各組數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系將動態(tài)扭矩向上或向下調(diào)整，每次均取調(diào)整范圍最大值與最小值的中間值，直到測量值在靜態(tài)扭矩最大值與最小值的中間值附近，此時的動態(tài)扭矩確定為起始動態(tài)扭矩。

駕駛員座椅安裝起始動態(tài)扭矩為45 N·m，第1組測得5個數(shù)據(jù)為：41，42，43，44，45，則靜態(tài)扭矩值偏小，將動態(tài)扭矩向上調(diào)整為45 N·m與50 N·m的中間值47.5 N·m，重新測1組5個數(shù)據(jù)，并根據(jù)測量情況每次將動態(tài)扭矩向上或向下調(diào)整，直到測量值在45 N·m左右。最終確定1、2、4點設(shè)定52±2 N·m，3點設(shè)定57±2 N·m。（擰緊1、2點螺栓配置見圖4）

3）運用SPC統(tǒng)計方法原理，選用正態(tài)分布的計量控制圖（單值—移動極差X—MR圖），根據(jù)螺栓擰緊的過程能力分布圖，分別調(diào)試 1、2、4點和3點的動態(tài)力矩值，采集數(shù)據(jù)見表3。

4）分析：此電動工具通過“群組計數(shù)”擰緊策略進行防錯設(shè)計，滿足2種不同大小的力矩擰緊要求，其中工具值（動態(tài)扭矩）B1，B2，B4設(shè)定為52±2 N·m，B3設(shè)定為57±2 N·m，產(chǎn)品輸入（靜態(tài)扭矩）為45±5 N·m，并應(yīng)用Minitab軟件進行過程能力分析，生成圖5。

表3 座椅安裝點動態(tài)力矩值

由圖5可知：

（1）1點過程能力中心在44.7 N·m，與目標(biāo)中心45 N·m基本吻合，說明工具設(shè)定值（動態(tài)扭矩）符合要求；

（2）2點過程能力中心在46.1 N·m，稍大于目標(biāo)中心45 N·m，但符合規(guī)范公差，基本滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，說明工具設(shè)定值（動態(tài)扭矩）符合要求；

（3）3點過程能力中心在43.7 N·m，稍小于目標(biāo)中心45 N·m，但符合規(guī)范公差，基本滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，說明工具設(shè)定值（動態(tài)扭矩）符合要求；

（4）4點過程能力中心在45.5 N·m，與目標(biāo)中心45 N·m基本吻合，說明工具設(shè)定值（動態(tài)扭矩）符合要求。

對同一安裝部件，工具設(shè)定值不統(tǒng)一是由于部件安裝狀態(tài)不穩(wěn)定所導(dǎo)致。已通過程序分別設(shè)定兩組不同部位的設(shè)定值來解決此問題，但由于座椅螺栓孔B3位置焊裝和涂裝涂膠量不穩(wěn)定，導(dǎo)致力矩值不穩(wěn)定，所以考慮到基本滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，不建議再對設(shè)定值進行調(diào)整，設(shè)定值可以使用。

3 結(jié)束語

電動工具動靜態(tài)力矩調(diào)試是總裝工藝中相對困難的工作，受到各種影響和制約，對實施人員要求很高，除熟悉現(xiàn)場外，還要對螺栓連接方式及電動工具非常熟悉。此次座椅電動工具的調(diào)試，不僅滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的使用，而且個人的綜合能力也有了較為顯著的提升。在電動工具日常使用過程中，要不斷對擰緊過程進行優(yōu)化和調(diào)整，并不斷優(yōu)化和調(diào)整控制界限，使確定的控制界限更合理有效，才能更好地控制擰緊質(zhì)量。