Automobile Technology & Material
汽车总装车间产品安全相关联接过程一致性的研究及改进
吴清祥 100176） （北京奔驰汽车有限公司，北京 -- Caillau摘要：通过系统性分析、归纳总结影响螺栓联接、卡子联接、卡化、“推 拔 推”检查、DS卡钳使用及点检等控制方法，并创建了针对手动 装配的箍联接、电连接器联接的因素，解决生产现场遇到的产品安全相关的联接问题，提出了惟一性检查、螺栓联接编号重新配置、定扭DS DS扳手每日校验、拧紧策略优 审核。采取以上控制方法及 审核以来，螺栓联接不合格率降95%， 100%， 97.6%低了 卡子和卡箍联接合格率 电器检查一次合格率提升至 。--
1 前言
2000 200我国汽车产量从 年的 万辆递增到2017 2 900年的 万辆，汽车产量不断攀升，但随之2017而来的汽车召回数量屡创新高。数据显示， 2 004.8年我国汽车召回总量达到了 万辆，召回的主要原因是气囊安全带、发动机、制动系统、转向系统功能失效。这些安全相关的系统由螺栓联接、卡子联接、卡箍联接、电连接器联接等方法联接而成，联接质量的好坏与汽车行驶的安全性、可靠性有着密切的关系。
2 产品安全相关联接
涉及到产品安全的螺栓联接、卡子联接、卡箍 联接、电连接器联接称为产品安全相关的联接。
3 产品安全相关质量数据的管理现状及改进措施 3.1 PLUS（MES）环境下产品安全相关质量数据的管理
Plus（produktions Leit Und Steuerungs system） MES是控制车辆生产流程的软件系统（ 系统）， PLUS 22 1）[系统包括 个模块（图 1]。 PLUS 2），VPD总装车间涉及的 系统（图 模块
1979—），作者简介：吴清祥（ 男，中级工程师，学士学位，研究方向为汽车总装质量。
PQD管理产品安全相关的追踪件质量数据； 模块FAMOS管理产品安全相关的装配质量数据， 模块VPD PQD监控 、 模块中记录的质量缺陷。如果FAMOS模块存在缺陷记录，无法打印整车合格证， FAMOS模块保证了整车零缺陷的一致性。
3.2 VPD模块管理产品安全相关质量数据的现状与改进措施
3.2.1 VPD模块现状
VBA模块采集产品安全相关的追踪件质量数据， VBA模块调用VPD模块自动识别条形码对应的零件号是否正确，如果正确，绿屏；如果不正确，黄屏，确保零部件的一致性。
人安装零部件，扫同一个零部件上条形码，零部件上的条形码仅包含零件号信息VPD ，加工模块判定零件号正确，能保证零部件装配的一致性，但无法识别不同生产日期的零部件。假如零部件出现批量问题，要求追踪零部件的生产日期，查询VPD模块记录，无法精准定位到生产日期。VPD模块现有功能无法识别重复扫码的问题，加工人偷懒扫同一个零部件上条形码的问题不能避免。
3.2.2 改进措施
3.2.2.1 增加生产日期识别码
为了解决无法精准追溯零部件生产日期的问题，修改了零件部条形码，增加了零部件生产日期识别码，新的条形码包含零件号和生产日期识别码。
3.2.2.2 开启惟一性检查功能
开启VPD模块惟一性检查功能有效杜绝加工人重复扫码的问题。开启惟一性检查功能，加工人每次安装一个零部件必须扫码一次，如果重复VPD扫码， 模块自动报警，显示黄色屏幕，提示加 工人错误操作。
零件部条形码增加生产日期识别码，开启VPD模块惟一性检查功能，通过采取这两项措施，提高了产品安全相关装配质量过程一致性。
3.3 PQD模块管理产品安全相关质量数据的现状与改进措施
3.3.1 新车型螺栓联接的编号与配置
新车型导入生产，需将整车上的所有螺栓联接进行编号， A级螺栓联接编号配置到电动拧紧设备、PQD模块。如果某螺栓联接的拧紧结果不合格，质量门终端PC机FAMOS模块显示某螺栓联接为红色（扭矩偏高或偏低）或黄色（未接收到拧紧结果）。
3.3.2 A级螺栓联接编号的配置问题
某新车型导入生产，需将A级螺栓联接编号配置到电动拧紧设备、PQD模块以及每个质量门终端PC A。实际生产过程却发现，某新车型 级的螺栓联PC接编号仅配置到整车下线前的终检质量门 机，其PC他生产线的质量门 机未配置。这种配置方式导PQD致终检质量门处理 模块内大量不合格螺栓联226 A接。 个 级螺栓联接编号集中配置在终检质量2门，由 名专职检查人员消除不合格记录。
3.3.3 改进措施
改进措施如下。
a.重新配置质量门终端PC；
b. TOP10列出 不合格螺栓联接，分析原因，降低不合格率。
按照质量问题就近监控、就近解决的原则，每个质量门负责监控其管辖内的生产线螺栓联接拧紧结果。将A级的螺栓联接编号（ PQD- ident.）配置到对应生产线的质量门终端PC机。采取改进措施后，终检质量门工作量大幅降低，不合格螺栓联接拧紧结果均摊到各生产线质量门。
TOP10 95%列出 不合格螺栓联接，分析发现 以上的不合格拧紧结果是由于螺栓联接编号配置错误造成的。解决这类问题的基本分析流程如下。
a.确认电动拧紧设备配置的螺栓联接编号是否正确（图3）；
b.确认质量门配置的螺栓联接编号是否正确（图4）；
c. PLUS调取不合格车辆 系统内的报文，对比观察报文描述的螺栓联接编号与电动拧紧设备、质量门的螺栓联接编号一致。 B140W205S2PED⁃分析发现，螺栓联接编号为ALSYS001，配置到电动拧紧设备的螺栓联接编号B140W205S2PEDALSYS00I，为 两个编号的不一1 I；致，最后一位的 与某车型螺栓联接编号为B140V205CRASHBOXLH001，配置到电动拧紧设备B140V205CRASHBOXLHO01，的螺栓联接编号为0 O两个编号不一致，与字母 。将错误的螺栓联接编号更改为正确的螺栓联接编号，拧紧结果不合95%格率降低了 。
4 产品安全相关的联接过程一致性控制方法及创新技术 4.1 产品安全相关的螺栓联接过程一致性控制方法[2]
螺栓联接大量应用，控制好螺栓联接过程一致性往往能事半功倍，抓住整车装配过程中质量控制的关键点。4.1.1
螺栓拧紧理论螺栓联接是指螺栓、螺母上的螺纹副产生的夹紧力使连接件结合在一起，旋转螺母或螺帽拉伸螺杆，拉伸的螺杆夹紧连接件。拧紧的最终目的是夹紧连接件，控制螺栓联接过程一致性的实质是要将螺杆的轴向预紧力控制在适当的范围。
6 5）， 1螺栓拧紧曲线分 个区域（图 第 区域是 Rundown zone），旋入区域（ 螺栓或螺母未贴合工2 Prevailing zone），件；第区域是预置拧紧区域（ 自3锁螺母或自攻螺栓旋入；第 区域是螺栓螺母与工Alignment zone）； 4件相互整合区域（ 第 区域是弹性Elastic clamping zone），夹紧区域（ 此区域产生夹紧Clamp force build up），力（ 拧紧扭矩与角度成线性5 (Post-yield zone)，关系；第 区域是屈服后区域 此区6域螺栓达到屈服点发生变形。第 区域为部件损Component destruction）坏（ 。
4.1.2 螺栓拧紧控制方法
螺栓拧紧技术中常见的控制方法为扭矩控制法和转角控制法。
扭矩控制法为当拧紧扭矩达到某一设定的目标扭矩值，立即停止拧紧的控制方法，该控制方法是最常用的一种拧紧方法，其缺点是轴向预紧力受摩擦力影响较大。当摩擦系统控制好，分布在±20% ±25%目标值 之间，轴向预紧力分布在目标值±50%之间；当摩擦系统控制不好，分布在目标值 之± 60%间，轴向预紧力分布在目标值 之间。轴向预紧力分散，螺栓利用率低。
转角控制法为当拧紧扭矩达到某一设定的目标扭矩值后，再继续拧紧一个规定的转度，立即停止拧紧的控制方法。当摩擦系统控制好，分布在目标值± 20%之间，轴向预紧力分布在目标值± 9% ±50%之间；当摩擦系统控制不好，分布在目标值 之± 17%间，轴向预紧力分布在目标值 之间。轴向预紧力精度高，螺栓利用率高。
4.1.3 螺栓联接过程一致性控制方法A螺栓联接质量保证是一项复杂的系统工程，级螺栓联接最低技术要求应符合VDI 2862[ 3]。PLUS（MES） 6环境下电动拧紧设备工作流程见图 。
图6 PLUS（MES）环境下电动拧紧设备工作流程
a. PLC /加工人或者 扫描（手工 自动）生产号；
b.扫描结果发送到电动拧紧设备；
c.电动拧紧设备收到生产号信息后发送请求询问PLUS订单TMU（技术属性类）；
d. PLUS将扫描的订单TMU回复给电动拧紧设备；
e.电动拧紧设备调用相应的工作程序开始扭紧工作，之后将结果传送给PLUS。
扭矩放行流程、电动拧紧设备监控窗口优化、每日静态扭矩考核，这些管理流程也保证了螺栓联接质量[4]。
4.1.4 螺栓联接质量保证的创新技术
4.1.4.1 定扭扳手技术漏洞
重要前提条件。质量部每定扭扳手精确度是保证螺栓联接扭矩合格的3个月校准一次定扭扳手。在截止日期之前，加工人允许使用定扭扳手。因扳手掉落损坏而致使扳手扭矩值偏移，未到截止日期，个别定扭扳手扭矩值偏低或偏高，螺栓联接实际扭矩值与技术标准不一致。
4.1.4.2 定扭扳手技术创新
购置电子扭力测试仪，要7）求加3工人每日开班前使用电子扭力测试仪（图 测量次定扭扳手，取平均值并记录在《定扭扳手校准记录表》。判定
定扭扳手标准为当扭矩≤10 N · m合格范围，标准
值± 6%；当扭矩＞ 10 N · m合格范围，标准值± 4%。编写《电子扭力测试仪操作指导书》和《手动定扭扳手校准指导书》指导加工人员每日校准定扭扳手。质量部每6个月校准一次电子扭力测试仪。实施改进措施，定扭扳手精确得到保证，每日静态扭矩考核合格。
4.1.4.3 问题描述：第7个螺栓联接不合格率20%
7 6电动拧紧枪紧固个螺栓联接，其中第 个和7 8 N·m第 个目标扭矩值 。加工人反馈电动拧紧 20%，枪紧固结果不合格，不合格率约为 集中发生
7在第 个螺栓联接。 4.1.4.4 电动拧紧枪拧紧策略创新之术
初步分析不合格拧紧曲线，旋入阶段扭矩值过高，触碰监控窗口，扭矩柱状图超上限。检查螺栓螺母尺寸、校准电动拧紧枪、观察加工人操作手法、更换新的电动拧紧枪，经过一轮分析调查，问题仍6 7然没有消除。深入研究发现：第 个和第 个螺栓7联接目标扭矩值相同，拧紧曲线却不相同，第 个螺8）栓联接拧紧曲线（图 旋入阶段扭矩明显有一个小1.3 N·m， 6 9）跃起，约 第 个螺栓联接拧紧曲线（图 旋0.6 N · m入阶段扭矩没有明显变化，约为 。使用的M8螺栓都是 六方螺栓。
6通过观察、对比分析发现：第 个螺栓联接为7非自攻螺栓联接，车身孔内有螺纹；第 个螺栓联接为自攻螺栓联接，车身孔内无螺纹。螺栓联接类型不同，拧紧策略却一样。当前设置的拧紧策略适合拧紧非自攻螺栓联接，不适合自攻螺栓联