黃奕敏　謝昌訊

摘 要：科學(xué)技術(shù)水平的不斷快速迅速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的心臟——?jiǎng)恿Πl(fā)生裝置，其復(fù)雜程度越來(lái)越高，相應(yīng)的裝配技術(shù)要求也越來(lái)越高。作為發(fā)動(dòng)機(jī)成品最后一個(gè)環(huán)節(jié)的裝配過(guò)程，對(duì)保證發(fā)動(dòng)機(jī)最終的整體質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。筆者基于自身發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，分析影響發(fā)動(dòng)機(jī)裝配質(zhì)量的關(guān)鍵因素，提供發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程的質(zhì)量控制思路參考。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量控制 發(fā)動(dòng)機(jī) 裝配 防錯(cuò) 扭矩 清潔度

1 引言

隨著生產(chǎn)力水平的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的復(fù)雜程度越來(lái)越高，相應(yīng)的裝配難度越來(lái)越大，導(dǎo)致裝配過(guò)程更具復(fù)雜性，綜合性和不確定性，產(chǎn)品裝配是生產(chǎn)過(guò)程最后一個(gè)也是最重要的環(huán)節(jié)，每一道裝配工序質(zhì)量都決定產(chǎn)品的最終質(zhì)量。伴著人們對(duì)于汽車需求的多樣化、個(gè)性化，使得當(dāng)前各車企競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)越發(fā)激烈，產(chǎn)品迭代周期越來(lái)越快。發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的“心臟”，在生產(chǎn)系統(tǒng)中需要遵循嚴(yán)格的流程控制，其裝配工藝和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制更有嚴(yán)格的體系規(guī)范和控制。

本文重點(diǎn)從發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)料監(jiān)控，裝配過(guò)程控制，產(chǎn)品下線檢測(cè)幾方面對(duì)質(zhì)量控制系統(tǒng)進(jìn)行全面介紹和分析，在系統(tǒng)上確保產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 零件質(zhì)量控制

通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件抽檢進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，監(jiān)控關(guān)鍵物料質(zhì)量水平。

關(guān)鍵零部件的確定分以下幾方面：發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵性能部件，例如：缸蓋、曲軸、連桿；發(fā)動(dòng)機(jī)重要內(nèi)部零件，出現(xiàn)異常需要造成大量返修，例如軸瓦，凸輪軸；質(zhì)量不穩(wěn)定零件；近期尺寸異常零件。

零部件的測(cè)量，按照零件的使用性能并結(jié)合裝配過(guò)程的質(zhì)量關(guān)注重點(diǎn)，可包括零件清潔度，硬度，金相，顆粒度，能譜，尺寸公差，形位公差等。

零件的質(zhì)量控制，分為兩個(gè)方面：不合格物料的拒絕；零件質(zhì)量變化的提前識(shí)別：內(nèi)控和趨勢(shì)變化。

3 擰緊質(zhì)量控制

在發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配生產(chǎn)過(guò)程中，主要裝配工藝為緊固件擰緊，緊固件的擰緊質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的整體裝配質(zhì)量。目前發(fā)動(dòng)機(jī)緊固件擰緊大部分使用電槍擰緊，均可實(shí)現(xiàn)擰緊角度、擰緊扭矩的分步組合式監(jiān)控。發(fā)動(dòng)機(jī)擰緊扭矩的監(jiān)控可分為動(dòng)態(tài)扭矩監(jiān)控和靜態(tài)扭矩監(jiān)控，擰緊方式可分為單軸擰緊和多軸擰緊。

動(dòng)態(tài)扭矩：

目標(biāo)扭矩?cái)Q緊：該擰緊方式通過(guò)設(shè)定電槍擰緊最終扭矩，擰緊以達(dá)到設(shè)定目標(biāo)扭矩值對(duì)緊固件進(jìn)行擰緊，擰緊后能保證最終扭矩的一致性，但擰緊后的實(shí)際夾緊力波動(dòng)比較大，適用于小扭力，非關(guān)鍵緊固件的擰緊。

扭矩＋角度擰緊：該擰緊方式先設(shè)置一個(gè)較小的扭矩目標(biāo)值，達(dá)到目標(biāo)值后再擰緊一定角度，擰緊后能保證比較穩(wěn)定夾緊力，擰緊方式適用于大扭力，關(guān)鍵緊固件的擰緊。

靜態(tài)扭矩，為擰緊質(zhì)量的二次監(jiān)控，主要以抽檢的方式完成。靜態(tài)扭矩是緊固件擰緊完成后，再繼續(xù)沿著擰緊方向施加一個(gè)小角度克服靜態(tài)摩擦所達(dá)到的扭矩，一般我們使用扭力扳手進(jìn)行測(cè)量。緊固件的靜態(tài)扭矩需要在擰緊后5分鐘內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。

單軸擰緊，即為只有一根軸的電槍對(duì)緊固件分別進(jìn)行擰緊，該擰緊方式容易在多螺栓大平面，多螺栓軟連接擰緊過(guò)程中導(dǎo)致形變致使擰緊質(zhì)量異常，但由于成本較低，常用于單個(gè)緊固件和非關(guān)鍵緊固件的擰緊。

多軸擰緊，即為有多根軸對(duì)多個(gè)緊固件同時(shí)進(jìn)行擰緊，該擰緊方式能有效減少形變導(dǎo)致的擰緊質(zhì)量問(wèn)題，常用于關(guān)鍵緊固件的擰緊。

4 監(jiān)視及測(cè)量裝置能力監(jiān)控與保障

發(fā)動(dòng)機(jī)性能的檢測(cè)離不開監(jiān)測(cè)與測(cè)量裝置的能力，這些檢具的準(zhǔn)確性是生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制的重要保障。發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程的控制主要包括：

電槍的周期標(biāo)定：通過(guò)比較校準(zhǔn)，將電槍控制器輸出的數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)過(guò)的扭矩傳感器數(shù)據(jù)比較，評(píng)估電槍控制器輸出數(shù)據(jù)與扭矩傳感器之間的偏差，通過(guò)監(jiān)控偏差的程度保證電槍擰緊扭矩的準(zhǔn)確性。

檢具R&R分析，包括以下3種方法：

Type1分析：用來(lái)驗(yàn)證檢具的重復(fù)性、準(zhǔn)確度、線性和短期穩(wěn)定性，該方法可以調(diào)查測(cè)量系統(tǒng)的固有變差。

具體操作方法：1個(gè)操作人員測(cè)量1個(gè)已知測(cè)量值的校準(zhǔn)件或工件50次。在做type1之前必須先標(biāo)定該測(cè)量系統(tǒng)，做整個(gè)type1的過(guò)程中不能調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)；用來(lái)做type1的工件或校準(zhǔn)件需要標(biāo)記測(cè)量位置，以確保每次測(cè)量的位置相同。

Type2分析：應(yīng)用于存在人為因素影響的測(cè)量系統(tǒng)（如手持式線旁檢具），可以評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性。

具體操作方法：至少2個(gè)操作人員（k），至少每人對(duì)每個(gè)工件測(cè)量2次（r），至少測(cè)量5個(gè)工件（n），且必須k·r·n≧30；在做type2之前必須先標(biāo)定該測(cè)量系統(tǒng)，做整個(gè)type2的過(guò)程中不能調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)；用來(lái)做type2的工件需要標(biāo)記測(cè)量位置，以確保每次測(cè)量的位置相同，在測(cè)量時(shí)應(yīng)選用盲測(cè)的方式，由使用該量具的操作工來(lái)操作，但數(shù)據(jù)記錄員必須清楚本次測(cè)量時(shí)由哪個(gè)操作工對(duì)第幾個(gè)工件的第幾次測(cè)量。

常用的分析方法有ARM（平均值極差法）和ANOVA（方差分析）

② Type3分析：屬于Type2的特例，應(yīng)用于不存在人為因素的測(cè)量系統(tǒng)（如試漏機(jī)、Marposs曲軸終檢機(jī)），可以評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性。

具體操作方法：至少5個(gè)工件（n），至少對(duì)每個(gè)工件測(cè)量5次（r），且n·r≧25；在做type3之前必須先標(biāo)定該測(cè)量系統(tǒng)，做整個(gè)type3的過(guò)程中不能調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)。

因檢測(cè)設(shè)備大多帶有自動(dòng)EMS程序，在做type3過(guò)程中必須標(biāo)記各個(gè)工件的測(cè)量順序，不能混淆工件的測(cè)量順序。

5 設(shè)備防錯(cuò)驗(yàn)證

發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量穩(wěn)定監(jiān)控離不開防錯(cuò)設(shè)備探測(cè)能力的有效性，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程的設(shè)備防錯(cuò)能力通過(guò)防錯(cuò)周期驗(yàn)證來(lái)保證。

設(shè)備防錯(cuò)能力使用防錯(cuò)參考件或人為制造缺陷事件來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。

防錯(cuò)參考件驗(yàn)證：某活塞卡環(huán)壓裝設(shè)備通過(guò)制作卡環(huán)漏壓裝，壓裝不到位零件作為參考件，并定期通過(guò)參考件進(jìn)行缺陷試探測(cè)校驗(yàn)設(shè)備的防錯(cuò)能力。

人為缺陷事件驗(yàn)證：某設(shè)備涂膠零件要求5分鐘內(nèi)完成安裝，對(duì)該設(shè)備的驗(yàn)證通過(guò)人為制造5分鐘內(nèi)不安裝操作進(jìn)行設(shè)備防錯(cuò)能力校驗(yàn)。

防錯(cuò)參考件需要周期校訂來(lái)確保參考件的有效性，評(píng)價(jià)方法可以對(duì)參考件進(jìn)行多次重復(fù)校驗(yàn)（建議5次以上），確認(rèn)能有效探測(cè)出缺陷。

6 裝配過(guò)程防錯(cuò)監(jiān)控

為滿足人們對(duì)于汽車多樣化、個(gè)性化的追求，各個(gè)整車制造廠競(jìng)爭(zhēng)白熱化，產(chǎn)品迭代周期不斷加快，發(fā)動(dòng)機(jī)多品種共線柔性生產(chǎn)也成為了趨勢(shì)。但是由于裝配品種多樣化也提升了產(chǎn)品錯(cuò)裝、漏裝的潛在風(fēng)險(xiǎn)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程防錯(cuò)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。

防錯(cuò)的分類分為：設(shè)計(jì)防錯(cuò)與過(guò)程防錯(cuò)兩類。

設(shè)計(jì)防錯(cuò)，是工程技術(shù)人員在早期開發(fā)的時(shí)候，根據(jù)零件的裝配要求，通過(guò)對(duì)零件零件尺寸、形位等特征進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得零件在裝配過(guò)程具有唯一性，從根本上消除錯(cuò)裝的可能性。例如，某發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流閥體的螺栓安裝孔采用非對(duì)稱設(shè)計(jì)，使得其安裝位置具有唯一性，從而避免裝錯(cuò)方向。

過(guò)程防錯(cuò)可分為以下幾類：

視覺放錯(cuò)，通過(guò)使用工業(yè)照相機(jī)對(duì)具有明顯特征（主要為圖形符號(hào)，顏色）的零件進(jìn)行拍照，并將拍攝所得的零件圖片特征與系統(tǒng)預(yù)設(shè)置的正確零件特征進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)比對(duì)特征的一致性來(lái)判斷裝配的零件的正確與否。例如，在混線生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，經(jīng)常會(huì)使用到多種活塞，可在不同活塞頭部設(shè)計(jì)不同的特征標(biāo)志，并通過(guò)識(shí)別比對(duì)標(biāo)識(shí)進(jìn)行防錯(cuò)。

掃描防錯(cuò)，常用于帶有條形碼、二維碼設(shè)計(jì)的零件，通過(guò)掃描零件上的條形碼或二維碼，識(shí)別出讀取信息上的特征字段信息，并將信息與系統(tǒng)預(yù)設(shè)置的正確信息進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)比對(duì)確認(rèn)零件的正確與否。

取料放錯(cuò)，通過(guò)在零件放置位置或工具、工裝放置位置設(shè)置感應(yīng)傳感器，通過(guò)感應(yīng)傳感器識(shí)別拿取物料或工具工裝的動(dòng)作，避免零件漏裝或裝配工序缺失。

對(duì)射傳感器防錯(cuò)，通過(guò)在裝配線上安裝對(duì)射傳感器，根據(jù)零件的遮擋信號(hào)識(shí)別零件錯(cuò)裝、漏裝。

工裝夾具防錯(cuò)，通過(guò)零件形狀的不同，根據(jù)其獨(dú)特形狀進(jìn)行工裝夾具設(shè)計(jì)，從而使錯(cuò)誤的零件無(wú)法裝在正確的工裝夾具上，或者錯(cuò)誤的工裝夾具無(wú)法與當(dāng)前機(jī)型匹配，從而防止錯(cuò)誤零件裝配到產(chǎn)品上。

擰緊防錯(cuò)，擰緊防錯(cuò)通過(guò)對(duì)擰緊程序邏輯的設(shè)定，可完成擰緊不合格，漏擰緊，重復(fù)擰緊的監(jiān)控要求。

緊固件擰緊一般常從時(shí)間、角度、終扭矩三個(gè)維度來(lái)監(jiān)控?cái)Q緊過(guò)程。擰緊時(shí)間與角度一般用來(lái)判斷擰緊過(guò)程質(zhì)量，在電槍轉(zhuǎn)速等參數(shù)不變的情況下，擰緊時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者角度過(guò)大，則緊固件可能出現(xiàn)滑牙，擰緊時(shí)間過(guò)短或者角度過(guò)小，則緊固件可能發(fā)生卡滯；終扭矩則用來(lái)判斷擰緊效果。電槍擰緊程序提前設(shè)置時(shí)間、角度、終扭矩的合格范圍值，該范圍值一般通過(guò)理論計(jì)算、效果驗(yàn)證以及大量擰緊數(shù)據(jù)匯總分析形成，當(dāng)擰緊偏離合格范圍時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出不合格報(bào)警。

人工防錯(cuò)，主要用于非關(guān)鍵零件或通過(guò)評(píng)估防錯(cuò)質(zhì)量成本高的零件，通常采用的方式有多重目視檢查，點(diǎn)漆，下發(fā)質(zhì)量警示。

7 裝配清潔度控制

發(fā)動(dòng)機(jī)是精密裝配的產(chǎn)品，裝配過(guò)程清潔度的控制也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，清潔度不合格容易導(dǎo)致產(chǎn)品異常磨損直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線清潔度控制通常包含以下幾方面：

摩擦副零件，潤(rùn)滑管路零件的清潔度抽檢。

裝配線的清潔度管理，包括制定工具工裝的清潔要求，員工手套的使用標(biāo)準(zhǔn)與更換頻次，裝配工位的清潔方法。

定期開展清潔度審核，識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)清潔度風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

8 發(fā)動(dòng)機(jī)的性能測(cè)試

發(fā)動(dòng)機(jī)的性能主要有泄漏測(cè)試與冷試。

泄漏測(cè)試：使用壓差、流量變化的方法，通過(guò)與設(shè)備設(shè)定參數(shù)進(jìn)行對(duì)比以判斷密封性能是否合格，用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、水道及油道的密封性能。

冷試：采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，利用傳感器動(dòng)態(tài)采集反映發(fā)動(dòng)機(jī)性能的各項(xiàng)表征參數(shù)，通過(guò)系統(tǒng)軟件的計(jì)算和分析，比對(duì)被測(cè)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的差異，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量進(jìn)行定量判斷，主要可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)系統(tǒng)，油壓，啟動(dòng)扭矩，缸壓等發(fā)動(dòng)機(jī)性能的監(jiān)控。

9 成品的關(guān)注檢查

發(fā)動(dòng)機(jī)下線前的檢查主要包括兩個(gè)方面CARE檢查與客戶使用特性檢查。

CARE檢查是發(fā)動(dòng)機(jī)下線前對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵特征進(jìn)行確認(rèn)。

客戶使用特性檢查，是通過(guò)對(duì)客戶裝配過(guò)程使用到的發(fā)動(dòng)機(jī)特征進(jìn)行識(shí)別，并對(duì)其中潛在風(fēng)險(xiǎn)較大的特征進(jìn)行檢查，以保證相關(guān)特征在客戶方使用過(guò)程的質(zhì)量。

通?？蛻羰褂锰匦砸笤谘b配過(guò)程進(jìn)行200%的檢查確認(rèn)。

10 動(dòng)機(jī)產(chǎn)品審核

發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品審核是評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能穩(wěn)定性，一致性的重要手段，主要包括整機(jī)清潔度審核，整機(jī)裝配質(zhì)量審核，整機(jī)性能審核。

整機(jī)清潔度審核：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行10分鐘的熱試磨合后，將潤(rùn)滑系統(tǒng)零件進(jìn)行清洗，通過(guò)稱重測(cè)量雜質(zhì)重量和檢查軸瓦劃傷情況來(lái)評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程的清潔度水平。

整機(jī)裝配質(zhì)量審核，通過(guò)拆解測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)零件的擰緊扭矩，來(lái)評(píng)價(jià)生產(chǎn)過(guò)程擰緊質(zhì)量的穩(wěn)定性。

整機(jī)性能審核，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行10小時(shí)的耐久試驗(yàn)，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩、竄漏量、缸壓等參數(shù)以評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能。

11 結(jié)語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程質(zhì)量受多種因素影響，需要對(duì)裝配過(guò)程的質(zhì)量控制點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別并制定質(zhì)量控制方案，以確保裝配過(guò)程的穩(wěn)定性，從而不斷提高我們的產(chǎn)品質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力。

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