商用車生產(chǎn)裝配新策略：“零出錯(cuò)擰緊”

陳佳華

近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的不斷升級(jí)，商用車也緊跟乘用車的步伐，在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、車橋等汽車設(shè)計(jì)的幾大核心技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)引入國(guó)外先進(jìn)技術(shù)或者自主創(chuàng)新，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步；但是在商用車的制造領(lǐng)域，從工藝設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造，我們?nèi)耘c國(guó)外先進(jìn)的商用車企業(yè)有著不小的差距。其中，工藝設(shè)計(jì)理念的提升和制造裝備的升級(jí)將是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

阿特拉斯·科普柯作為世界領(lǐng)先的商用車生產(chǎn)解決方案供應(yīng)商，在制造擰緊技術(shù)領(lǐng)域有著獨(dú)到的見(jiàn)解和理念。在商用車生產(chǎn)過(guò)程中，部件間的連接是一個(gè)重要的工藝步驟。通常有多種方法可以將2個(gè)部件進(jìn)行相互連接，如粘合、鉚接和焊接。不過(guò)到目前為止，最常用的部件連接方法是用螺栓和螺母夾緊連接部件，或?qū)⒙菟ㄖ苯影惭b在其中一個(gè)部件的螺紋孔內(nèi)。螺栓連接這一方法的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)和安裝簡(jiǎn)單、易于拆除、生產(chǎn)效率高，而且成本較低。一般一輛重卡上的螺栓數(shù)量會(huì)達(dá)到上千個(gè)，如何保證并逐步提高螺栓擰緊質(zhì)量，成為提高整車質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵課題。

阿特拉斯·科普柯首先提出了“零出錯(cuò)擰緊”的概念。這里的“零出錯(cuò)擰緊”并不是指在生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用阿特拉斯·科普柯的技術(shù)不會(huì)出錯(cuò)；由于部件螺栓的一致性以及操作人員的原因，出錯(cuò)再所難免，問(wèn)題的關(guān)鍵是如何發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并對(duì)其進(jìn)行修正。提升工藝質(zhì)量也是降低運(yùn)營(yíng)成本的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。一般情況下，任何出錯(cuò)在被發(fā)現(xiàn)之前進(jìn)入下一生產(chǎn)階段后，修正的成本會(huì)比立即發(fā)現(xiàn)并修正要高出10倍，比如需要多報(bào)廢一些零件，浪費(fèi)更多的時(shí)間來(lái)進(jìn)行拆卸和重新裝配。這一點(diǎn)毫無(wú)疑問(wèn)，更不用說(shuō)如果一旦在最終用戶使用產(chǎn)品之后發(fā)現(xiàn)裝配錯(cuò)誤，那就會(huì)給企業(yè)帶來(lái)不可挽回的聲譽(yù)損失。

通常，汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)VDI 2862會(huì)對(duì)螺栓進(jìn)行分級(jí)：安全關(guān)鍵、功能關(guān)鍵和客戶關(guān)鍵連接，這在乘用車企業(yè)中已經(jīng)廣泛采用，在商用車企業(yè)中目前還未普及。螺栓分級(jí)是制定裝配擰緊工藝的指導(dǎo)性文件，不同的螺栓等級(jí)采用不同的工藝參數(shù)和不同性能的裝備是改善工藝、提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效方法。阿特拉斯·科普柯的“零出錯(cuò)擰緊”就是基于此而提出的全面解決方案。

下面我們來(lái)談?wù)劇傲愠鲥e(cuò)擰緊”是如何實(shí)現(xiàn)的？

第1步，確保正確的擰緊轉(zhuǎn)矩。阿特拉斯·科普柯建議使用能夠精確提供預(yù)先設(shè)定轉(zhuǎn)矩的裝配工具，這是獲得零出錯(cuò)生產(chǎn)的第1步，該步僅僅控制擰緊轉(zhuǎn)矩，監(jiān)控過(guò)程中并不涉及到操作人員和工件對(duì)擰緊結(jié)果的影響。在這一階段使用離合器式的氣動(dòng)螺絲刀和轉(zhuǎn)矩扳手就是很好的選擇。這一系列的氣動(dòng)螺絲刀和轉(zhuǎn)矩扳手能在達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)矩時(shí)斷氣，保證轉(zhuǎn)矩。另一個(gè)選擇是斷氣式油壓脈沖工具，但在這個(gè)過(guò)程中，工藝質(zhì)量依然取決于操作人員，并且僅以工具的本身轉(zhuǎn)矩精度為基礎(chǔ)。

第2步，確保所有螺栓均擰緊。裝配出錯(cuò)的一個(gè)主要原因是操作人員忘記擰緊某一個(gè)螺栓，或者再次擰緊一個(gè)早已擰緊的螺栓。解決這一可能發(fā)生的錯(cuò)誤的辦法是使用被稱為RE控制器的設(shè)備。該設(shè)備能監(jiān)控整個(gè)擰緊周期，并能識(shí)別工具是否到達(dá)正確的轉(zhuǎn)矩。有了它，就不必再擔(dān)心螺栓被遺漏和重復(fù)擰緊了。

第3步，確保擰緊正確。在“零出錯(cuò)擰緊”過(guò)程中，第1步和第2步考慮到了工具和操作人員，但是連接本身也有可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的擰緊。原因有幾種，比如：遺漏類似密封圈或者墊片這樣的零件會(huì)改變連接的特性；螺栓的質(zhì)量一致性問(wèn)題，如壞螺紋或者螺紋上存有雜質(zhì)，螺栓質(zhì)量不高會(huì)導(dǎo)致螺栓在其塑性范圍內(nèi)變形，并導(dǎo)致連接特性出現(xiàn)變化，最終影響擰緊轉(zhuǎn)矩。要實(shí)現(xiàn)第3步，必須使用帶有轉(zhuǎn)矩和角度傳感器的工具。Tensor DS/DL工具就是很好的選擇，它能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制和角度監(jiān)控的功能。通過(guò)角度監(jiān)控就能發(fā)現(xiàn)上面提及的所有問(wèn)題。作為阿特拉斯·科普柯高級(jí)擰緊工具的入門，工藝人員能夠通過(guò)控制器進(jìn)行擰緊策略的程序編譯，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜及精確的轉(zhuǎn)矩結(jié)果控制。

“零出錯(cuò)擰緊”步驟

第4步，確保安全關(guān)鍵連接正確擰緊。安全關(guān)鍵擰緊是指如果出錯(cuò)可能給最終用戶帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)的擰緊。如果是車輛內(nèi)的擰緊，這會(huì)給駕車者或乘客的個(gè)人安全造成風(fēng)險(xiǎn)，比如安全帶的擰緊、轉(zhuǎn)向盤的擰緊等。為限制或避免產(chǎn)品召回，制造商必須證明安全關(guān)鍵緊固件均被正確擰緊，這一點(diǎn)絕對(duì)必要。通常的做法是在這些工位有存儲(chǔ)擰緊數(shù)據(jù)和上傳擰緊數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)被用來(lái)備份和追溯。為了實(shí)現(xiàn)這一步，需要使用先進(jìn)的工業(yè)控制工具，如Tensor S/ST和QMX系列產(chǎn)品，以及擰緊控制系統(tǒng)，如Power Focus和Power MACS。這些系統(tǒng)組合在一起能提供：轉(zhuǎn)矩控制；在本地將轉(zhuǎn)矩結(jié)果儲(chǔ)存在控制器內(nèi)的能力；將轉(zhuǎn)矩結(jié)果發(fā)送至更高級(jí)別系統(tǒng)，具有長(zhǎng)期保存的能力；不僅使用轉(zhuǎn)矩傳感器和角度傳感器，也使用其它參數(shù)如電流對(duì)整個(gè)擰緊過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩和角度實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)控；運(yùn)用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制發(fā)現(xiàn)并修正結(jié)果偏差，在出現(xiàn)超差的趨勢(shì)之后，立即采取行動(dòng)。

第5步，確?！傲愠鲥e(cuò)擰緊”。在“零出錯(cuò)擰緊”生產(chǎn)中達(dá)到第4步，還是有可能發(fā)生錯(cuò)誤。第5步引入了零出錯(cuò)生產(chǎn)的另外2個(gè)要素，一種是零件識(shí)別，另一種是不合格品管理。在第5步中，工具控制器不但被連接成網(wǎng)，也與工廠網(wǎng)絡(luò)連接在一起。有關(guān)零件的信息可以被工廠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送，何種零件需要裝配，使用什么參數(shù)進(jìn)行裝配，這些相關(guān)信息和參數(shù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至工具控制器。這能保證操作人員使用正確的參數(shù)裝配正確的零件。

阿特拉斯·科普柯的5步“零出錯(cuò)擰緊”概念，目前被國(guó)內(nèi)外的乘用車和商用車制造商所廣泛采用。實(shí)踐證明，這套理念對(duì)于工廠的裝配系統(tǒng)工藝制定和管理有著巨大幫助。目前國(guó)內(nèi)商用車企業(yè)大部分的制造工廠中的整個(gè)裝配系統(tǒng)管理仍然處于初級(jí)階段，依靠操作人員的“傳幫帶”和主觀經(jīng)驗(yàn)居多。隨著市場(chǎng)對(duì)于車輛性能和質(zhì)量要求的不斷提高，這種模式也會(huì)隨之而改變，從單純強(qiáng)調(diào)產(chǎn)量過(guò)渡到重視質(zhì)量是發(fā)展方向。在這種背景下，“零出錯(cuò)擰緊”策略必將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

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