運用DMAIC方法解決四輪定位問題

郭明勝 周立敏 王 勇

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北 保定 071000）

四輪定位的重要性直接關(guān)系到行車安全，如果不合格會導(dǎo)致轉(zhuǎn)向沉重、跑偏或者輪胎單邊磨損，塊狀磨損等[1]。最直接的駕駛感受是用戶行車時會出現(xiàn)車感漂浮、顛簸、搖擺等現(xiàn)象。該次相關(guān)車型為硬派SUV，采用縱置雙橫臂獨立懸架結(jié)構(gòu)。在PT 試生產(chǎn)過程中對30 臺車輛進行跟蹤，發(fā)現(xiàn)外傾角不合格問題，一次性通過率僅為83%，需要到線下返修并二次上線檢測，如果按此比例計算在SOP 后會嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，該問題亟需解決。

1 界定階段Define

確定需要改進的產(chǎn)品或過程，將改進的目標(biāo)鎖定在合理范圍內(nèi)。

經(jīng)過實踐和對檢測數(shù)據(jù)進行收集，外傾角不合格車輛數(shù)量占比95%，后傾角不合格占5%，該車型設(shè)計結(jié)構(gòu)上外傾角調(diào)整不會影響后傾角，而后傾角值的變化與外傾角值關(guān)系為1 ∶27，即后傾角變1'而外傾角變27'。所以后傾角不作為重點考慮因素。另一方面路試不合格車輛的主要問題為跑偏，車輪回正性差，對不合格車輛的四輪參數(shù)進行重新測量，顯示為前束合格，外傾角超出標(biāo)準(zhǔn)值，因此將問題的解決目標(biāo)聚焦到外傾角上。

2 測量階段

Measure 對目前的過程進行測試，確定期望達到的目標(biāo)，并對測量系統(tǒng)的有效性做出判定。

2.1 收集左、右側(cè)的測量結(jié)果

左側(cè)外傾角數(shù)據(jù)收集見表1。

表1 左側(cè)外傾角數(shù)據(jù)（單位：分）

右側(cè)外傾角數(shù)據(jù)收集見表2。

表2 右側(cè)外傾角數(shù)據(jù)（單位：分）

2.2 設(shè)備測量能力分析

此次測量采用的四輪定位設(shè)備為德國杜爾生產(chǎn)，此設(shè)備采用激光照射和成像分析原理，使用標(biāo)定小車對測量系統(tǒng)進行分析，結(jié)果左前輪外傾角量具Cgk 為8.81，右前輪外傾角量具Cgk 為4.92，過程能力均大于1.33，測量系統(tǒng)過程能力充足。

3 分析階段Analyze

通過結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分析，確定影響輸出的關(guān)鍵輸入，即確定影響過程的關(guān)鍵因子。

3.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

如圖1 所示，轉(zhuǎn)向節(jié)通過球銷和上下擺臂連接，車輛外傾角取決于上下擺臂相對于車架的幾何空間位置，在上擺臂和車架連接的位置設(shè)置了調(diào)整墊片，此墊片可以彌補由于車架上擺臂支架在焊接后應(yīng)力變形造成的精度不足問題。通過對車架焊接工藝的改善，上臂支架孔Y方向偏差可以控制在±2 mm，Z 方向的偏差可以控制在0 ～2 mm，且同批次的車架精度保持相對穩(wěn)定。下擺臂和車架后端為螺栓連接固定結(jié)構(gòu)，前端為偏心螺栓可調(diào)結(jié)構(gòu)，通過偏心螺栓的調(diào)整外傾角變化范圍為15'～30'，是在線調(diào)整的一種方法。通過尺寸鏈分析，影響前輪外傾過程能力低的主要原因為上擺臂和車架之間的調(diào)整墊片的厚度。

3.2 過程能力分析

經(jīng)過計算兩側(cè)的過程能力Cpk 均小于1.33，即能力嚴(yán)重不足。觀察左側(cè)外傾角均值為9.9'，右側(cè)外傾角均值為-9.9'對于不合格車輛的外傾角的表現(xiàn)為左側(cè)外傾角偏大，右側(cè)外傾角偏小，在數(shù)據(jù)趨勢上存在一致性。

此外通過數(shù)據(jù)分析顯示外傾角的離散程度比較大，如何提高集中性也是一個需要解決的問題。通過對標(biāo)類似雙擺臂扭桿彈簧獨立懸架由于受彈性元件初始剛性的影響存在底盤內(nèi)部應(yīng)力，而如果應(yīng)力釋放不完全會導(dǎo)致四輪參數(shù)出現(xiàn)不穩(wěn)定以及大的偏差。目前釋放應(yīng)力的方法是進入四輪定位工位前的車輛會通過一條長為12 m 的顛簸路，此路采用60 mm 的方鋼焊接在地面預(yù)埋板上。前6 m 路段交錯布置，形成扭曲路，后6 m 路段為共振路。通過對車身高度的數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)有顛簸路無法保證車輛底盤應(yīng)力釋放完全。

圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成

4 改進階段 Improve

優(yōu)化過程輸出，尋找減少或消除關(guān)鍵輸入影響的方案，使過程缺陷或變異降低。

4.1 墊片厚度控制

計算總結(jié)墊片規(guī)律，增加1 mm 墊片會使外傾角減少12'，根據(jù)分析階段的數(shù)據(jù)趨勢，需要左側(cè)外傾值增大而右側(cè)外傾值減少，從而使參數(shù)趨近于標(biāo)準(zhǔn)值。于是將調(diào)整墊片厚度，在原基礎(chǔ)上左側(cè)減少1 mm，右側(cè)增加1 mm，在底盤線裝配上擺臂的過程中對墊片厚度進行改進，提前對墊片分裝并控制墊片厚度的一致性。

4.2 底盤應(yīng)力釋放

傳統(tǒng)做法是增設(shè)顛簸機，即車輛停在地溝位置，在地溝內(nèi)安裝驅(qū)動電機，通過曲柄機構(gòu)將電機的圓周運動轉(zhuǎn)換為Z方向的垂直運動，連接車架來帶動底盤前部上下顛簸運動[2]。在目前的工廠新開地溝并安裝設(shè)備從工藝布置上存在局限性且投入比較大，對生產(chǎn)也會產(chǎn)生影響，因此需要尋找其他方法。從應(yīng)力產(chǎn)生的機理角度進行分析，下擺臂前端是通過橡膠軸套和車架連接，后端和扭桿是通過花鍵連接。為了減少橡膠軸套在力矩緊固時產(chǎn)生的應(yīng)力，將力矩緊固作業(yè)調(diào)整到整車裝配完成的四輪定位工位，減少應(yīng)力的產(chǎn)生。此外在組裝下線位置新增棒槌路，如圖2 所示。車輪通過高度為70 mm，此路的特點是兩側(cè)高中間逐漸變低，車輛通過時2 個車輪在Y 方向可產(chǎn)生相互作用力，通過實際測試發(fā)現(xiàn)應(yīng)力釋放效果良好。

圖2 棒槌路布置形式

4.3 改進前后數(shù)據(jù)對比

改進前后數(shù)據(jù)對比見表3。

表3 改進前后數(shù)據(jù)對比

5 控制階段 Control

標(biāo)準(zhǔn)化過程程序，并通過有效的檢測方法保持過程改進的成果，形成長久的控制機制，防止問題再發(fā)。

在實際的生產(chǎn)過程中，由于車架批次的變化，會對四輪參數(shù)的變化產(chǎn)生直接影響。所以需要對四輪檢測的參數(shù)進行持續(xù)監(jiān)控，而監(jiān)控的內(nèi)容不僅指測量值是否合格，還要關(guān)注均值和標(biāo)準(zhǔn)差的變化。通過參數(shù)的變化趨勢對墊片厚度進行適時的調(diào)整，保證產(chǎn)品品質(zhì)并提高生產(chǎn)效率。

6 結(jié)語

在新產(chǎn)品開發(fā)的過程中，從最初的產(chǎn)品和過程設(shè)計到生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品是一個系統(tǒng)的過程，如何在此階段發(fā)現(xiàn)問題并有效解決，而不是流至市場，造成經(jīng)濟和品牌上的損失，這是一個十分有價值的課題。該文將DMAIC 方法引入實際工作中并最終解決問題，是一種初步且有益的探索，在工具的使用方面需要繼續(xù)不斷學(xué)習(xí)，以提高問題的解決效率并實現(xiàn)技術(shù)沉淀。