雍亮，李浩江

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

前言

隨著汽車市場競爭日趨白熱化，車型的質量和生產效率直接影響用戶滿意度，其重要性愈加凸顯。如何不斷減少生產裝配過程中的質量問題、提高生產效率是擺在汽車制造商面前極具挑戰(zhàn)性的問題。

QC（Quality Control）即質量控制，是質量管理的重要組成部分。工程項目中開展QC活動可實現(xiàn)對當前出現(xiàn)的不合格的生產、服務和現(xiàn)場問題進行質量改善和優(yōu)化，對當前無法滿足質量要求的技術、工藝、方法等加以優(yōu)化和改進[1-3]。在質量管理過程中，統(tǒng)計方法和數(shù)據(jù)分析十分重要，QC工具運用統(tǒng)計方法來發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，以達到質量改善的目的。傳統(tǒng)的QC工具包括：檢查表、柏拉圖、因果關系圖（魚骨圖）、散布圖、直方圖、控制圖、層別法等[4,5]。

本文針對某汽車企業(yè)生產線中某一工位存在的返工率高問題，應用QC工具對問題進行系統(tǒng)性的分析，找出要因，并針對性地進行改善，有效地降低了返工率。

1 研究背景

1.1 問題的提出

某車型總裝線升級改造后，底盤副車架螺栓由人工操作擰緊切換為了全自動設備擰緊。此后，接到所在工段返工點反饋，副車架螺栓返工量激增，月度缺陷統(tǒng)計顯示該問題引起的不合格數(shù)高達323臺，占總缺陷數(shù)的68%，排名第一。若副車架螺栓問題無法及時得到控制和解決，勢必引起返工數(shù)量的持續(xù)上升，返工工時增加，生產節(jié)拍下降，產量爬升不足，最終造成企業(yè)效益下降。

1.2 現(xiàn)狀調查

副車架是連接懸架和車身的橋梁，它的每個螺栓都對連接剛度起著至關重要的作用。針對上述問題，車間技術股與質量保障部迅速成立了專項質量改善工作小組。通過對多臺缺陷車的實樣檢查，繪制柏拉圖（如圖1所示）發(fā)現(xiàn)，造成副車架螺栓返工的最主要缺陷為托盤小車套筒找帽失敗，占總缺陷的比例為 93.19%，為 A類因素。因此，將降低副車架螺栓返工率的主攻方向確定為降低托盤小車套筒找帽失敗的發(fā)生率。

圖1 副車架螺栓返修缺陷柏拉圖

進一步分析找帽失敗的原因發(fā)現(xiàn)，在自動對準螺帽緊固螺栓的過程中，托盤小車上的六角套筒與六角螺栓匹配偏差導致空轉現(xiàn)象產生，數(shù)據(jù)顯示擰緊曲線的扭矩＜3Nm，擰緊角度＞1500°，未達到系統(tǒng)合格指標，觸發(fā)返工窗口不合格提醒，從而引發(fā)返修工位的返修操作。

1.3 目標設定

經統(tǒng)計，2月該車型副車架螺栓不合格率為11.99%，不合格中有93.19%由托盤小車套筒找帽失敗引起。若完全解決托盤小車套筒找帽失敗的問題，副車架螺栓不合格率將降低到：11.99% - 11.99% × 93.19% = 0.81%?？紤]到具體實施過程中的不可控因素，計劃本次改善的目標是：將該車型副車架螺栓返工率從11.99%降至0.83%。

2 原因分析與要因確認

2.1 原因分析

根據(jù)副車架連接處結構及工藝，小組成員展開了頭腦風暴，從擰緊機、零件尺寸、托盤小車三大角度出發(fā)，確定了可能導致托盤小車套筒找帽失敗的8個末端要素，繪制成原因剖析魚骨圖如圖2所示。下面對這8個末端要素逐一進行解析與排查，以確定要因。

2.2 要因確認

2.2.1 擰緊軸坐標行程精度超差

QC小組成員通過編碼器查看了30臺擰緊軸行程精度，全部符合行程誤差≤0.01mm要求。跟蹤一個班次295臺汽車總裝過程在該工段情況，擰緊軸坐標行程全部符合要求，但返工數(shù)仍高達35臺，不合格率11.86%，處于較高水平。因此，擰緊軸坐標行程精度超差為非要因。

圖2 托盤小車套筒找帽失敗原因剖析魚骨圖

2.2.2 前縱梁單件孔尺寸偏差

前縱梁單件螺孔Y向精度由工裝定位銷保證，單件放入定位銷后間隙需不超過±1.5mm，如圖3所示。前縱梁單件報告顯示，后端螺孔Y向間隙雖符合要求，但有部分處于偏差值臨界點，間隙過大不利于前縱梁單件定位精確。

小組制作了簡易鐵條安裝在定位銷與前縱梁螺孔之間的間隙中，以減小單件在Y向的晃動，經測量，Y向偏差值減小到±1.0mm以內，跟蹤300臺產品在該工段情況，不合格為27臺，不合格率下降至9.0%。因此，前縱梁單件孔尺寸偏差確認為要因。

2.2.3 副車架孔XY向尺寸偏差

QC小組采用隨機抽樣法，從供應商現(xiàn)場抽取30件副車架，經過三坐標檢測儀測量，其XY向偏差均在許可±0.3mm以內。跟蹤300臺產品在該工段情況，不合格38臺，不合格率為12.66%，仍在較高水平。因此，副車架孔XY向尺寸偏差為非要因。

2.2.4 螺帽直徑超差

QC小組采用隨機抽樣法，從工段現(xiàn)場抽取100個螺栓，經游標卡尺測量，螺帽直徑符合圖紙設計要求。跟蹤306臺產品在該工段情況，不合格37臺，不合格率為12.09%，仍處在較高水平。因此，螺帽直徑超差為非要因。

2.2.5 托盤套筒磨損

QC小組查看托盤小車設備巡檢記錄卡，顯示套筒內部棱角清晰無磨損，套筒表面無裂紋破損現(xiàn)象。跟蹤310臺產品在該工段情況，不合格37臺，不合格率為11.93%，仍在較高水平。因此，托盤套筒磨損為非要因。

2.2.6 檢具導向套與主定位直徑匹配度差

QC小組現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)，導向套和主定位直徑實測值均在圖紙設計范圍內。重新標定 30個托盤小車副車架主定位后，跟蹤一個班次 300臺產品，不合格 35臺，不合格率11.66%，仍保持在較高水平。因此，檢具導向套與主定位直徑匹配度差為非要因。

2.2.7 檢具導向頭與套筒直徑匹配度差

QC小組檢查檢具導向頭與套筒匹配過程發(fā)現(xiàn)，導向頭雖然能進入套筒，但兩者中心軸線存在較大錯位，錯位過大將導致導向頭無法套入套筒。小組成員試驗5塊托盤，將套筒與檢具導向頭錯位縮小到最佳狀態(tài)后，跟蹤240臺產品在該工段情況，不合格19臺，不合格率下降至7.9%。因此，檢具導向頭與套筒直徑匹配度差為非要因。

2.2.8 六角套筒找帽角度少

QC小組檢查擰緊程序找帽階段發(fā)現(xiàn)，擰緊轉速為10 rpm時，六角套筒正轉了180°，而六角套筒與六角螺栓每次匹配上需要相對旋轉 60°，理想情況下，每個擰緊程序中六角套筒與六角螺栓僅有3次匹配機會，因此使用六角套筒時存在找帽角度少的問題。小組采用對比驗證法，將六角套筒更換為12角套筒，每個擰緊程序中套筒與螺栓理論匹配機會增加到6次，跟蹤240臺產品在該工段情況，不合格13臺，不合格率顯著下降至5.4%。因此，六角套筒找帽角度少為要因。

綜上所述，QC小組遵循“5W1H”原則，找出三項造成托盤小車套筒找帽失敗的要因，分別為：（1）前縱梁單件孔尺寸偏差；（2）檢具導向頭與套筒直徑匹配度差；（3）六角套筒找帽角度少。

3 制定對策

QC小組針對上述三條要因，分別制定了相應的對策，分別列舉了改進每條問題的目標和相應措施，如圖3所示。

圖3 找帽失敗問題的對策表

4 對策實施

4.1 前縱梁單件工裝Y向定位銷改善

針對前縱梁單件孔尺寸存在偏差的問題，采用優(yōu)化前縱梁單件工裝Y向定位銷的措施進行改善。

根據(jù)要因確認時的試驗思路，增加定位銷直徑可減小前縱梁單件孔與定位銷之間的間隙，提高工件定位精度，結合前縱梁單件孔圖紙尺寸，經反復驗證修改，將定位銷尺寸由φ18.5-0.1 mm調整為φ19.9-0.1 mm，如圖4所示。

圖4 定位銷尺寸改進對比

為驗證改善措施有效性，取首批次 10件進行三坐標測量。結果表明，前縱梁單件Y向偏差值由±1.5mm減小到小于±1mm。工段采用該改善件后，跟蹤一個班次，副車架螺栓返工率降低至9.63%，如圖5所示。

圖5 定位銷改善后副車架螺栓返工率對比

4.2 檢具導向頭改善

針對檢具導向頭與套筒直徑匹配度差的問題，采用改進檢具導向頭的措施進行改善。

根據(jù)要因確認時的測量數(shù)據(jù)，檢具導向頭與套筒最大錯位偏差達 5.15mm，而出于控制成本考慮，不宜直接改動檢具引導頭尺寸。經小組成員頭腦風暴，采用增加“戴帽子”形式的導向頭輔具工裝的方式，減小導向頭與套筒中心度錯位偏差，檢具導向頭“戴帽子”原理如圖6所示。

圖6 檢具導向頭“戴帽子”原理

該輔具工裝帽子口處設計有孔，與上方的導向頭連接；帽子口內埋有圓柱形磁鐵，增加與導向頭連接時匹配度；下方帽子頭與套筒連接。通過加裝該輔具工裝，套筒與導向頭的直徑匹配度由最大5.15mm降至0.3mm，工裝實物圖和改善測試結果如圖7所示。

圖7 檢具導向頭改進前后的對比情況

圖8 導向頭改進后副車架螺栓返工率對比

在改善了前縱梁單件工裝Y向定位銷的基礎上，采用檢具導向頭的改善措施后，跟蹤一個班次的產品，副車架返工率進一步降低至6.30%，如圖8所示。

4.3 套筒找帽角度改善

針對六角套筒找帽角度少的問題，采用更換12角套筒以及將套筒口形狀改為上寬下窄圓口形式進行改善。

螺栓擰緊工藝扭矩值較大，同時螺帽為六邊形，因此，需選用具有6的倍數(shù)個角的套筒。小組通過對12角、18角、24角套筒從可加工性、耐磨性、經濟性進行綜合評價，選定12角套筒進行找帽角度改良，如圖9所示。

圖9 不同角套筒評價情況

進一步跟蹤發(fā)現(xiàn)，擰緊匹配時，套筒與螺帽中心軸線不一定重合，導致12角套筒與螺帽仍有找帽失敗的可能，這一過程仍有進一步改善的空間。

經過頭腦風暴，小組成員提出以12角套筒為基礎，將套筒口形狀優(yōu)化為上寬下窄圓口形式。套筒口的斜坡具有輔助導向功能，即使套筒與螺栓中心軸線仍存在不重合情況，套筒口的碗口形狀有利于套筒與螺帽順利匹配，進而提高找帽成功率。為保證耐磨性、沖擊性、吸附力，經過反復驗證，套筒材質選定為氣動套筒專用鋼材鉻鉬鋼，熱處理為 HRC洛氏硬度42～46，磁鐵為12角套筒專用圓柱形磁鐵，改善后新12角套筒如圖10所示。

圖10 套筒改善過程示意圖

在改善了前縱梁單件工裝Y向定位銷和檢具導向頭基礎上，采用改善后帶圓口形狀的新12角套筒，跟蹤一個班次產品情況，副車架螺栓返工率降低至0.82%，達到了預期目標，如圖11所示。

圖11 采用新套筒后副車架螺栓返工率對比

5 效果檢查與鞏固措施

5.1 效果檢查

實施上述改善措施后，連續(xù)跟蹤并統(tǒng)計三個月內副車架螺栓缺陷情況，返工缺陷模式和頻次如圖12所示。結果顯示，6月至8月內288次返修中，托盤小車套筒找帽失敗的缺陷頻次僅為1，僅占返修工段累計缺陷的0.35%。

圖12 改善后副車架螺栓返修缺陷柏拉圖

以月為單位的副車架螺栓返工率統(tǒng)計中，各月產量、不合格數(shù)、不合格率統(tǒng)計如表1所示?？梢钥闯?，經QC活動改善，6月至8月不合格率未超過0.83%，完成了副車架螺栓返工率0.83%的既定目標。

表1 6-8月不合格率統(tǒng)計

5.2 鞏固措施

根據(jù)效果檢查結果，將改善結果制定成為標準化措施，確保改善效果持續(xù)應用且有效，具體包括：（1）針對單件工裝Y向定位銷改進的措施，修改前縱梁單件工圖紙公差波動范圍為±1mm；（2）針對檢具導向頭改進的措施，定位輔具小工裝加入檢具圖紙，定位輔具小工裝納入MQM檢具周期標定；（3）針對改良套筒找帽角度的措施，修改托盤小車圖紙，套筒型號檢查加入設備巡檢表。

6 結論

針對在生產線設備升級后某車型副車架螺栓返工率激增、頻繁出現(xiàn)套筒找帽失敗的問題，通過應用QC工具，調查確定了三大要因：前縱梁單件孔尺寸偏差、檢具導向頭與套筒直徑匹配度差和六角套筒找帽角度少，并制定了優(yōu)化改善措施。經過效果檢查，返工率由攻關前的 11.99%降低至0.82%。本次技術改進不僅提高了產品質量，也提升了QC小組成員組織、協(xié)調、分析與解決問題的綜合素質與能力，為靈活運用QC活動來分析處理更多缺陷，有效率、有效益地解決長期質量難題打下了基礎。