1、2 0 2 3年第8期不同时期总装力矩记录方法研究马宏宇,范 武,赵德文,吴 翔,户新建,陈添奇(宁波市前湾新区吉利汽车研究院(宁波)有限公司,浙江 宁波 3 1 5 3 3 6)摘 要:在汽车制造中,焊装的焊接,总装的螺栓连接成为整车研究的重要环节,对于螺栓连接的深入认识,各种市场失效模式中,力矩失效模式占比例3 0%,对于民用轿车来说,整车螺栓连接点平均每台车在1 5 0 02 0 0 0(颗)左右。传统的力矩记录办法已经不能适用与目前的发展形势。关键词:力矩记录;纸质化;电子化;网联化 中图分类号:U 4 6 6 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 5 7 X(2 0 2 3)
2、0 8-0 0 9 4-0 3R e s e a r c ho fT o r q u eR e c o r dM e t h o d i nD i f f e r e n t S t a g e sM aH o n g-y u,F a nWu,Z h a oD e-w e n,WuX i a n g,H uX i n-j i a n,C h e nT i a n-q i(G e e l yA u t o m o b i l eR e s e a r c hI n s t i t u t e,Q i a nW a nZ o n e,Z h e j i a n gN i n g b o3 1 5
3、3 3 6)A b s t r a c t:B o l t c o n n e c t i o n i nF i n a lA s s e m b l y i s a n i m p o r t a n t p a r t o fV e h i c l eR&D.3 0p e r c e n t o f f a i l u r em o d-e l i nt h em a r k e t i sa b o u tB o l tT o r q u e,t h e r ea r e1 5 0 0-2 5 0 0b o l t su s e di no n ec a r.T h et r a d i
4、 t i o n a l t o r q u er e c o r dm e t h o d i sn o t a p p r o p r i a t e f o rd e v e l o p m e n t s i t u a t i o n.A s I n t e l l g e n tF a c t o r ya n dD i g i t a lF a c t o r ya r er i s e da r o u n dt h ew o r l d,T o r q u er e c o r dm e t h o d i sc h a n g e da l o tw i t h i t.I
5、 fw er e s e a r c ht h eT o r q u er e c o r dm e t h o d i nd i f f e r e n ts t a g e s,i tw i l l i n c r e a s e t h em e a n i n go fT o e q u er e c o r d i n g,f r o mo r d i n a r yc o n f i r mr e s p o n s i b i l i t yt om a k e f a r-r e a c-h i n g i n f l u e n c e t h r o u g hd a t
6、ac o l l e c t i o n i ne a r l i e rs t a g e.K e yw o r d s:T o r q u er e c o r d;P a p e r;E l e c t r o n i c s;N e t w o r k作者简介:马宏宇(1 9 9 6),男,汉族,甘肃省灵台县人,吉利汽车研究院(宁波)有限公司,本科,助理工程师(汽车),研究方向为汽车总装智能制造、设备工装及制造工艺。1 前言不同时期力矩记录的不同方式为研究对象,通过对汽车行业不同时期的作用横向开展,对比分析;对于螺栓拧紧的深入认识导致力矩记录方式的改变;工艺拧紧方式及拧紧结果是否合格的
7、变化对力矩记录产生的影响;工具升级与变革,以及人机工程的转变对力矩记录提出新的挑战;国内外关于工业4.0、中国智造2 0 2 5战略、数字化时代、物联网时代等给力矩记录方式带来新的转变以及革命性的颠覆。2 不同时期力矩记录情况总装力矩记录定义范围包括前端力矩定义,工艺信息,生产信息,信息化搭建信息及与力矩相关的数据信息;根据不同时期的力矩记录情况变化、记录形式变化、记录功能拓展、记录的意义,可大致分为三个阶段;2.1 纸质化阶段纸质化阶段是力矩记录的最初级、最原始阶段,它是伴随着螺栓诞生时期的一种记录方式,纸质化阶段是最开始的阶段,由于受它的影响,纸质化记录在很长的一段时间没有发生任何改变,它
8、的功能主要是为了防止漏拧紧,以及后期出现问题,对于该拧紧点进行责任追溯。它是管理制度对与技术的规范,在技术不健全时期,用大量的制度来防止发生意外,对于当时是一种很先进的制度,在这个制度的保障下,能够输出大批量合格产品,它也有许多缺点,运用大量的人力参与,必然会因为人为因素导致数据记录的不准确性以至于出现质量事故,同时,对于数理统计后期带来巨大的挑战。数据采集周期长,数据准确性差,对于后期数据分析,以及工艺变更决策带来不确定性因素。2.2 电子存储化阶段存储化阶段是继纸质化阶段的发展,在初期,采用纸质+电子存储,它是一种管理制度+技术的双重管理,由于最初技术的自身的不完善以及技术带来的不确定性因
9、素,管理制度可以保障技术的不健全带来的障碍,初期的财务输出比纸质化阶增加成本,但是从长远的角度以及技术发展的角度来看,它无疑是迈出了划时代的一步。电子存储中期,随着电子存储的技术自身的发展以及完善,电子存储已经解决了自身的弊端,管理制度的纸质化记录已经从最原始的整车力矩记录演变为异常记录单。这个阶段相比初步阶段降低了财务成本,电子数据的意义已经发生了转变,它可以通过计算机进行简单的数理统计计算,对于数据进行更优化的解决方案,从而保证产品的质量。电子存储晚期,电子存储与拧紧设备集成化设计是将电子存储推向一个高潮,拧紧设备本身具备拧紧功能,当一个拧紧过程结束后,设备会把该拧紧结果存储到设备的存储单
10、元,当设备通过有线U S B接口将数据导入到电子计算机里面,可以做许多数理分析。2.3 网联储存化阶段网联存储化阶段是将每一台设备产生的数据通过网络平台将数据上传到服务器终端进行大数据存储,这个阶段设备不再是独立的存在,设备变成系统的一部分,通过系统平台大大的减少了数据采集的时间,提高了采集效率,适用于智能化制造的时代,存储数据功能已经完全完善,而每一条数据本身在平台赋能的作用下也产生了极大49DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.08.033内燃机与配件 w w w.n r j p j.c n的意义。3 网联储存化阶段模型研究及案例分析目前,使用力矩记录系统对
11、现场拧紧工具进行数据传输从而保障现场的生产,通过网络平台将现场终端及配套设备组合在一起,数据采集工作是通过信息库的设定实现。将单个设备通过网络与远程端服务器连接起来,从而实现了数据的安全稳定、可追溯性、后期数据研究。3.1 总体基本思路使用力矩记录系统对现场拧紧工具进行数据传输从而保障现场的生产,通过网络平台将现场终端及配套设备组合在一起,数据采集工作是通过信息库的设定实现。将单个设备通过网络与远程端服务器连接起来,从而实现了数据的安全稳定、可追溯性、后期数据研究。3.2 系统结构化设计现场终端的最终拧紧结果是经过力矩信息库记录的,该拧紧点位包含拧紧结果、拧紧转角、是否满足工艺要求等信息。并结
12、合生产制造执行系统以及现场车辆信息(车号、站位、车辆识别号),从而识别出每一个螺栓的数据,将螺栓的拧紧数据通过现场终端回传到力矩服务器,存储在力矩信息库当中,同时将螺栓结果保存在汽车制造执行系统当中,实现螺栓数据的双重备份,从而保证了螺栓信息的安全性与可追溯性,为大数据奠定基础,通过海量数据可以分析并优化现场工艺参数,对于以后的车辆提供更加合理的力矩工艺。3.3 系统设计目标记录生产线车身生产过程中每个点位的拧紧信息,对于出现质量问题的进行时时返修,并及时将螺栓数据归档,以便于日后查询与大数据分析,同时系统会自动匹配生产制造执行系统,当车辆传送至本工位,生产制造执行系统收到该车必要信息(车型、
13、车号、站位)发送到力矩记录系统,力矩记录系统转录该车必要信息给现场终端,现场终端会根据车型信息自动匹配识别,用于不同车型的自适应拧紧。3.4 系统结构根据3.3提到的目标,系统由两个主要模块(或三个层级,顶层,中间层,执行层组成,分别为架构模块和数据模块,架构由现场终端HM I、控制器等构成,架构通过调取不同车型拧紧信息,螺栓拧紧执行过程接受架构控制;数据模块由数据提取部分数据上传部分构成,数据采集部分将拧紧的结果数据进行采集,上传部分将采集的数据进行上传给力矩数据库和汽车制造执行系统。3.5 系统工作逻辑汽车制造执行系统会将车辆的信息(车型、车号、站位)发送给力矩记录系统,力矩记录系统会将该
14、信息发送给现场终端,现场终端会将执行拧紧任务并将拧紧信息回传给汽车制造执行系统。具体流程如下:车辆进入该工位时,车型数据信息将信息传递给工位传感器,工位传感器采集到车辆信息并上传给汽车制造执行系统,汽车制造执行系统接收到车辆信息及对应工位信息,制造执行系统将两个信息传递给力矩系统,力矩群控系统接受信息并下发给现场终端任务,现场终端根据车型匹配相应的拧紧工艺,如匹配失败,可实现扫码匹配或者手动输入匹配。现场终端会将该拧紧数据与该车型的信息通过采集与系统上传,上传到力矩数据库,并实时保存到数据服务器。将采集的数据实时上传给制造执行系统,通过一车一档电子文件可以随时查看该数据信息,当有不合格信息也会
15、上传到电子文档中,后台人员会随时联系现场进行异常情况处理。3.6 工程实现流程前期准备阶段:接受工艺人员输入的工艺参数,信息在试装车3天前输入,星期一、三、五查看总装装车计划、确定生产计划按照最新时间进行;参数内容包括参数包括装配作业指导书、拧紧力矩、螺栓编号、力矩范围、拧紧部位、拧紧力矩是满足设备使用量程、及其他拧紧信息;分析参数包括拧紧点位、拧紧数量、单个站位点位、拧紧数量平衡、设备满足该点的正常工作,参数在机械臂工作范围内;设备使用范围及设备机械臂范围无法满足现场生产、根据以往车型经验,将以往车型拧紧点位与工艺达成一致,将拧紧点位调制到其他合理的工作站位。程序开发阶段:根据员工习惯、拧紧
16、顺序按照由近及远的顺序依次编程;开发内容包括图形界面编辑、螺栓工位定义,螺栓与工位匹配,程序及时下发到生产现场电脑终端,现场终端程序及时更新;程序界面与实车一致、程序界面螺栓和底部图片不冲突,员工清晰看见螺栓所处位置、相邻螺栓间隙均匀、螺栓编号条目走向一致、螺栓点数量较多时候、可将程序分屏幕编辑,平衡两张屏幕编辑数量;按照设备的使用特性与产品特性结合起来;A站位处于整体合装上方,安排发变与悬置拧紧点、点击就托架与车身点位、产品与设备匹配,生产方便;螺栓件号与装配作业指导书件号一致、拧紧数量与工艺数量一致、拧紧点与工艺规定拧紧点一致;对于新项目在设备量程及机械臂量程范围内编辑更多拧紧点位。程序验证阶段:在慢装车前需要发送虚拟程序、验证数据参数是合理、符合现场生产;程序员与操作工一起验证、保证程序的正确性、保证员工知晓程序拧紧位置、帮助员工熟悉需要操作内容;程序拧紧顺序与装配作业指导书的顺序一致,程序在编辑阶段无法确定顺序,在程序编辑完成后存在个别点位位置与实际位置存在差别,在虚拟程序状态下与现场操作工一起验证程序顺序;现场员工打开装配作业指导书、程序员发送虚拟程序到现场终端、操作工根据程