鹿勝寶，牛恒仁，何劉軍

（第一汽車集團有限公司 工程與生產(chǎn)物流部，吉林 長春 130012）

0 引 言

汽車頂蓋外板整體尺寸大，尤其天窗是頂蓋最大的功能區(qū)[1]，天窗的尺寸精度及穩(wěn)定性是頂蓋質(zhì)量的重點。出現(xiàn)尺寸問題后的整改分析是一項復(fù)雜的工作，由于受到外界各種因素的影響，尺寸始終處于變差的狀態(tài)。引起變差的原因分為普通原因和特殊原因，普通原因是指隨時間的推移具有穩(wěn)定和可重復(fù)分布過程的變差原因，普通原因影響過程輸出的所有單值不可能完全去除[2]。需要重視的是特殊原因造成的變差，借助數(shù)值統(tǒng)計工具可以區(qū)分這兩類變差原因，才能進行下一步的整改與完善。

1 問題闡述

某頂蓋外板調(diào)試后經(jīng)過多輪生產(chǎn)驗證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，但從KW50（生產(chǎn)第50周）開始，頂蓋外板天窗口右側(cè)（圖1所示方框位置）的型面檢測數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏差。KW49到KW51的型面檢測數(shù)據(jù)如圖2所示，同批次送檢測的三份（即圖2中所示KW-1、KW-2、KW-3）制件在KW49之前數(shù)據(jù)波動不大，但從KW50開始，數(shù)據(jù)偏差明顯，最大偏差量在0.3 mm左右。

圖2 異常區(qū)域KW49～KW51的檢測數(shù)據(jù)分布

2 問題分析

為了確認是否由特殊原因?qū)е鲁叽缱儾?，需要對檢測數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析。為保證數(shù)據(jù)可靠有效并能反映系統(tǒng)能力，至少選取25組數(shù)據(jù)?，F(xiàn)選取30組數(shù)據(jù)，將分析數(shù)據(jù)范圍擴大至KW22～KW51（樣本1～30），分別做出點1～點4的XBar-R圖，如圖3所示。

圖3 型面檢測點異常區(qū)域測點的XBar-R圖

從圖3可以看出，在KW50之前，點1～點4處于過程受控狀態(tài)；KW50開始出現(xiàn)特殊原因?qū)е抡w的數(shù)據(jù)發(fā)生偏差。為了尋找尺寸變差的特殊原因，需要對其工藝流程進行逐一分析?？紤]降低制件生產(chǎn)成本，采取了共用4副模具生產(chǎn)2種頂蓋的工藝方案，如圖4所示。

圖4 頂蓋外板的生產(chǎn)工藝

第一道工序是共用的拉深工序，該工序成形頂蓋外板的基本輪廓，僅在四角位置采用過拉深，保證拉深的成形性；第二道工序是共用的修邊整形工序，完成周圈的修邊及四角過拉深位置的整形，小天窗的修邊翻邊在此工序采用切換結(jié)構(gòu)實現(xiàn)；第三道工序分別為大天窗的修邊翻邊或小天窗的空工位；第四道工序是小天窗的側(cè)翻邊或大天窗的空工位。通過4副模具實現(xiàn)2種天窗的頂蓋生產(chǎn)，在自動化生產(chǎn)線上批量生產(chǎn)具體流程如圖5所示。

圖5 頂蓋外板的生產(chǎn)過程流程

頂蓋外板的生產(chǎn)從上料經(jīng)過拆垛、清洗、對中后到完成全工序的生產(chǎn)及傳輸，最后到檢查、裝箱、返修、儲存，在此生產(chǎn)工藝過程中存在較多潛在的尺寸變差原因，為了尋找頂蓋外板尺寸變差的真正原因，需要結(jié)合PFMEA及過程控制方法對其進行分析，如圖6所示。

圖6 導(dǎo)致天窗出現(xiàn)尺寸變差的潛在因素

3 措施實施

人、料、法、環(huán)、測的因素通過跟蹤調(diào)查操作規(guī)范性、調(diào)整生產(chǎn)節(jié)拍、進行檢測設(shè)備MSA分析等方式都可以識別。經(jīng)過一系列排查發(fā)現(xiàn)，這些因素的調(diào)整對頂蓋外板天窗尺寸的變差并無明顯影響，因此這些并非問題產(chǎn)生的真正原因。由此推斷，天窗尺寸變差的真正原因存在于設(shè)備參數(shù)、自動化參數(shù)、模具狀態(tài)當中。

3.1 設(shè)備及自動化因素分析排查

設(shè)備參數(shù)方面，影響頂蓋外板天窗尺寸波動的潛在因素主要有設(shè)備左右工作臺的差異與液壓拉伸墊壓力的差異。通過切換左右工作臺及增加和降低拉伸墊壓力進行驗證，發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域的測量數(shù)值并無明顯變化。因此，設(shè)備差異并非尺寸變差的真正原因。

自動化參數(shù)方面，影響頂蓋外板天窗尺寸波動的潛在因素主要有自動化參數(shù)的改變與SPEEDBAR端拾器的變化。核對設(shè)備的自動化參數(shù)是否與自動化數(shù)據(jù)表一致可將自動化參數(shù)的影響因素排除，針對SPEEDBAR端拾器的變化，可采取手動抬件、增加吸盤等措施來驗證，經(jīng)現(xiàn)場驗證自動化的差異也非尺寸變差的真正原因。

3.2 模具因素分析排查

首先針對拉深模進行分析，如圖7所示，通過現(xiàn)場對拉深工序進行檢查分析，確認4個潛在原因：①限位器著色狀態(tài)不佳，初始狀態(tài)僅左前角支撐，墊片降低0.2 mm后右前角半著色，后角無著色；②模具零件型面著色不佳，依據(jù)著色圖判定制件應(yīng)著色區(qū)域未能有效著色；③板料定位竄動，板料與定位零件存在一定的竄動量；④平衡塊不合理的支撐，通過對平衡塊著色確認，該項潛在原因不存在，沒有影響尺寸的波動。

圖7 拉深工序分析

針對以上潛在原因，采取表1所示的措施進行試驗及完善，最終發(fā)現(xiàn)對制件尺寸的波動無影響，因此拉深工序并非問題產(chǎn)生的源頭，需要繼續(xù)進行排查。由于整形工序在尺寸波動區(qū)域無工作內(nèi)容，經(jīng)排查也非問題產(chǎn)生的源頭。

表1 尺寸變差的潛在原因分析及驗證

第三道工序是大天窗頂蓋天窗修邊翻邊的工序，與尺寸變差存在密切關(guān)聯(lián)。通過分析匯總以下7個潛在因素：①頂件吸盤不穩(wěn)定，頂件吸盤速度偏快且不同步，制件頂起時受力不平衡，通過調(diào)整節(jié)流閥，發(fā)現(xiàn)對尺寸波動的改善無影響；②抓件不穩(wěn)定，抓取制件時前后高度不一致，制件存在變形的可能，線上調(diào)整一致后發(fā)現(xiàn)也沒有影響；③修邊間隙不均，存在修邊毛刺，調(diào)整后排除該因素；④翻邊間隙不均勻，經(jīng)確認間隙合理不影響制件正常成形；⑤壓料著色不佳，經(jīng)確認著色均勻無硬點，與返廠后穩(wěn)定狀態(tài)一致；⑥平衡塊著色狀態(tài)不佳，拆除平衡塊后進行試驗，確認其并非影響尺寸波動的真正原因；⑦壓料力不足，在天窗兩側(cè)更換壓力較大氮氣缸發(fā)現(xiàn)尺寸改善明顯，最終確定壓料力不足是尺寸變差的真正原因。

現(xiàn)場針對壓料力改善進行了以下3種試驗：①壓料板兩側(cè)貼0.1 mm膠帶，使壓料力均布在天窗兩側(cè)，如圖8（a）所示，結(jié)果數(shù)據(jù)較差，無好轉(zhuǎn)；②壓料板右側(cè)中部貼0.1 mm膠帶，讓壓料力集中在右側(cè)中部，實現(xiàn)局部強壓，如圖8（b）所示，右側(cè)型面數(shù)據(jù)最大偏差為-0.6 mm，改善明顯，由此可以推斷壓料面的強壓對數(shù)據(jù)有改善作用；③為了對比強壓效果，將兩側(cè)的8個氮氣缸拆除，如圖8（c）所示，右側(cè)數(shù)據(jù)變?yōu)?2.95 mm。通過以上試驗確認天窗兩側(cè)的壓料力在實際使用中存在不足，最終確認整改方案為：天窗左右兩側(cè)的8個氮氣缸，每個氮氣缸壓力由10 kN增大至24 kN。

圖8 壓料力改善試驗

4 結(jié)束語

通過更換更大壓力的氮氣缸解決了頂蓋天窗尺寸變差的問題，從理論計算分析，原氮氣缸規(guī)格滿足正常天窗修翻的要求，但實際生產(chǎn)中要求更大的壓邊力，實際所需的壓料力為理論計算值的2～3倍。同時，相應(yīng)的PFMEA及控制計劃完善了氮氣缸的潛在失效分析及對應(yīng)檢查頻率等有效控制措施，通過問題的整改進一步完善了生產(chǎn)工藝的過程控制。