角度監(jiān)控在降低座椅PFMEA分析風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級中的應(yīng)用

摘 要：根據(jù)某車型座椅固定螺栓擰緊缺陷（擰緊狀態(tài)合格，實(shí)際與座椅支架不貼合），回顧PFMEA分析該失效模式的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級為Ⅰ級，需要最優(yōu)先采取措施降低風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級。本文結(jié)合生產(chǎn)線使用電槍擰緊座椅螺栓的情況，通過完善擰緊過程角度監(jiān)控約束條件，實(shí)現(xiàn)了降低風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級，消除缺陷逃逸風(fēng)險(xiǎn)的目的。

關(guān)鍵詞：PFMEA;角度監(jiān)控;風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級;電槍擰緊

1 前言

PFMEA（過程潛在失效模式及后果分析）是汽車裝配過程非常重要的一個(gè)工具。它可以在車輛量產(chǎn)前，對各零部件模塊的裝配過程進(jìn)行分析，得出某種具體缺陷的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級，從而識別出哪些缺陷是最優(yōu)先需要采取措施解決的。PFMEA分析一般從嚴(yán)重度（S）、發(fā)生頻度（O）和探測度（D）三個(gè)方面進(jìn)行量化分析，并對（S/O/D）三個(gè)取值進(jìn)行矩陣計(jì)算，從而得出風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級。風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級從高到低分為（Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ）三個(gè)等級，其中Ⅰ級為最優(yōu)先解決項(xiàng)。

PFMEA是一個(gè)持續(xù)完善和優(yōu)化的過程，在生產(chǎn)過程中發(fā)生的質(zhì)量問題需要進(jìn)行回顧，對現(xiàn)有PFMEA進(jìn)行查缺補(bǔ)漏，優(yōu)化更新。

2 座椅裝配PFMEA回顧

某車型座椅裝配崗位使用Atlas電槍擰緊，發(fā)生一起固定螺栓未打緊問題（缺陷逃逸出工位），故障螺栓與座椅支架不貼合（螺牙外漏7-8牙）。使用靜態(tài)扭矩測量儀檢測故障螺栓，靜態(tài)扭矩為40.7N.m，符合抽檢扭矩范圍（32-50N.m）的要求。追溯故障螺栓的電槍擰緊數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)扭矩及角度均正常，并且為一次擰緊，無返修記錄。故障螺栓及同座椅其他正常螺栓的擰緊數(shù)據(jù)，如表1所示。

回顧座椅安裝PFMEA，沒有對應(yīng)的缺陷模式，需要增加對應(yīng)的失效模式分析。故障螺栓未打平，座椅未有效緊固，影響安全（無預(yù)警），建議嚴(yán)重度（S）取10;該車型量產(chǎn)幾個(gè)月以來該缺陷發(fā)生頻次為1，建議頻度（O）取3;現(xiàn)有探測方法為員工裝配后目視檢查，建議探測度（D）取7，經(jīng)過計(jì)算，得出該失效模式的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級為Ⅰ級。

3 降低風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級

3.1 改進(jìn)方向

影響風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級的三個(gè)因素中，在車輛座椅結(jié)構(gòu)未改變的情況下，嚴(yán)重度（S）的取值是無法降低的。在車輛量產(chǎn)時(shí)間短，降低頻度值也不可取。只有提高缺陷探測能力，降低探測度（D）的取值，才是降低風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級的可行方向。

根據(jù)PFMEA探測度（D）的主要取值規(guī)則，本工位單一感官（目視/觸摸等）檢查，取值7;后工位100%單一感官（目視/觸摸等）檢查，取值8;本工位工具聲光提示（無停線功能），取值5;本工位工具聲光提示（有停線功能），取值3。可以看出，使用工具提高缺陷探測能力是改進(jìn)方向。

3.2 解決方法

通過對比故障螺栓及正常螺栓（同車的其他座椅螺栓）的電槍擰緊曲線，發(fā)現(xiàn)故障螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)角度小，從開始擰緊到最終擰緊扭矩合格轉(zhuǎn)動(dòng)角度為332.35度，對應(yīng)的正常螺栓總的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為3400-4600度之間，如圖1所示。假設(shè)故障螺栓外漏的螺牙可以正常擰進(jìn)去，其總的轉(zhuǎn)動(dòng)角度就和正常螺栓相似，所以，通過監(jiān)控?cái)Q緊過程轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是可以探測出轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于某個(gè)值的的缺陷螺栓。

現(xiàn)行的電槍擰緊程序采用兩步擰緊策略，先擰緊到第一目標(biāo)扭矩（21N.m），再擰緊到最終目標(biāo)扭矩（45N.m）。在擰緊過程中，角度監(jiān)控也分為過程角度監(jiān)控（rundown angle）和最終角度監(jiān)控（final angle）兩部分。常規(guī)的過程角度監(jiān)控是從循環(huán)起始扭矩（緊固件與工件貼合，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)角度增大，扭矩開始上升的某個(gè)較小扭矩值）開始，到達(dá)過程目標(biāo)扭矩（小于第一目標(biāo)扭矩）時(shí)結(jié)束，如圖2所示B區(qū)域。最終角度監(jiān)控是從最終起始扭矩（大于第一目標(biāo)扭矩，小于最終目標(biāo)扭矩）開始，到最終目標(biāo)扭矩結(jié)束，如圖2所示C區(qū)域。從擰緊過程開始，到循環(huán)起始扭矩結(jié)束的轉(zhuǎn)動(dòng)角度是不做監(jiān)控的，如圖2所示A區(qū)域。

為了實(shí)現(xiàn)對整個(gè)擰緊過程的角度監(jiān)控，改變過程角度監(jiān)控的開始邏輯（從循環(huán)起始扭矩變?yōu)閿Q緊開始），實(shí)現(xiàn)電槍轉(zhuǎn)動(dòng)就開始監(jiān)控角度，當(dāng)扭矩上升到設(shè)定的過程結(jié)束扭矩時(shí)，過程角度結(jié)束監(jiān)控，即監(jiān)控A+B區(qū)域。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)300顆座椅螺栓的過程轉(zhuǎn)動(dòng)角度，集中分布在3200-7600度之間，考慮到裝配過程中預(yù)緊螺栓的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以及可能存在的電槍空轉(zhuǎn)的角度，將過程角度監(jiān)控范圍設(shè)定為2000-9000度，可以規(guī)避誤報(bào)警的風(fēng)險(xiǎn)。

4 改進(jìn)效果

4.1 過程角度監(jiān)控對比

過程角度監(jiān)控邏輯改變后，跟蹤兩個(gè)班次裝配，員工可以正常施加扭矩，對比電槍擰緊數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)由于過程角度設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的報(bào)錯(cuò)及返修，如表2所示。

4.2 探測有效性

為了驗(yàn)證改進(jìn)后過程角度監(jiān)控對未打平螺栓的探測能力，通過增加墊圈模擬故障，驗(yàn)證打緊10顆螺栓，其中3顆為模擬故障螺栓，分別使用新/舊程序擰緊。使用舊程序的電槍對10顆螺栓均可以擰緊合格，無法探測出故障螺栓，而使用新程序的電槍在擰緊故障螺栓時(shí)均出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)，擰緊過程停止，擰緊結(jié)果不合格，可以探測出故障螺栓，如表3所示。

對于故障螺栓，由于無法擰緊合格，電槍無法完成要求的擰緊合格的顆數(shù)，不會(huì)向機(jī)運(yùn)線發(fā)出合格信號，生產(chǎn)線就會(huì)停線，故障車輛不會(huì)逃逸出工位。缺陷的探測能力得到很大提高，探測度（D）可以取到3，經(jīng)過計(jì)算，風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級降為了Ⅱ級。

5 結(jié)束語

本文主要針對生產(chǎn)線發(fā)生的座椅螺栓擰緊合格，但未與支架貼合的故障，通過回顧PFMEA進(jìn)行分析，并結(jié)合電槍擰緊程序中過程角度監(jiān)控邏輯的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了將該缺陷PFMEA分析風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級由Ⅰ級降為Ⅱ級，同時(shí)提升了座椅螺栓裝配質(zhì)量，降低了缺陷逃逸的風(fēng)險(xiǎn)。

作者簡介

李德鑫：（1985.11—），男，漢族，山東聊城人，碩士研究生，上汽通用五菱汽車股份有限公司，工程師。