淺談采用6sigma方法提升ZME性能合格率

陳瑞軍

(龍泵公司 內(nèi)蒙古 呼和浩特 265718)

引言

ZME油量計(jì)量單元，業(yè)內(nèi)也稱為比例電磁閥，它作為高壓共軌噴油器的關(guān)鍵部件，在電控噴油器工作中承擔(dān)重要角色。比例電磁閥基于比例電磁鐵技術(shù)，通過改變輸入電流改變閥門的開度，從而實(shí)現(xiàn)流量的無級調(diào)節(jié)[1]。發(fā)動機(jī)實(shí)際工作中，比例電磁閥的靜態(tài)性能好壞，直接影響高壓共軌泵軌壓的波動，從而影響噴油器噴油特性。然而ZME閥一次裝調(diào)合格率一直是業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，為滿足市場的需求，及主機(jī)廠對性能一致性的要求，如何提升合格率的問題迫在眉捷。如何尋找到一種有效的方法，找出影響合格率的真正原因，并應(yīng)用DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定解決方案來規(guī)避此問題，成為一個新的課題。

本文通過運(yùn)用6sigma的理念，DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法展開對ZME閥性能合格率提升的問題進(jìn)行解決，并應(yīng)用分析結(jié)論確實(shí)有效的措施方案，成功解決了合格率低的問題，為日后解決此類問題提供了一個新的思路。

一、問題定義

對比例電磁鐵的具體要求是：要求水平的位移——力特性，即在比例電磁鐵有效行程內(nèi)，當(dāng)輸入電流一定時，其輸出電流保持恒定，基本與位移無關(guān)；穩(wěn)態(tài)電流—力特性具有良好的線性度，死區(qū)及滯環(huán)?。豁憫?yīng)快，頻帶足夠?qū)抂2](見圖1)。

圖1 穩(wěn)態(tài)電流—力特性曲線圖

影響ZME性能的主要性能指標(biāo)有下表四個方面：(見表1)

表1 評價ZME性能評價指標(biāo)

統(tǒng)計(jì)某公司比例電磁鐵近一個月故障率及故障模式，繪制排列圖進(jìn)行分析。排列圖建立在帕累圖原則基礎(chǔ)之上，即80%結(jié)果源于20%的原因[4](見圖2)。從排列圖上看出，占發(fā)生頻數(shù)總數(shù)80%左右故障的主要輸入因子為：X1(關(guān)閉點(diǎn)流量)、X2(P值)、X3(全開點(diǎn)流量)、X4(K值)。因此定義：降低這四個因子故障率即為提高一次裝調(diào)合格率的有效途徑。

圖2 ZME閥故障模式排列圖

二、問題分析

前面3個因子均可通過快贏方法解決：X1因子(關(guān)閉點(diǎn)流量超差)的主要原因?yàn)榧庸すに嚮鶞?zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不符，導(dǎo)致加工時工藝尺寸鏈累積超設(shè)計(jì)要求，通過調(diào)整工藝工序方法得以解決;X3因子(全開點(diǎn)流量超差)為閥芯三角口流通面積的一致性差導(dǎo)致，通過校對激光切割三角口機(jī)床參數(shù)，調(diào)整其關(guān)鍵因素得以解決；X2因子(P值超差)及X4因子(K值超差)采用特性要因素方法，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測幾個維度采用魚骨圖展開詳細(xì)分析，具體見圖3。通過分析鎖定為彈簧力、孔圓柱度、偶件剩磁為主要影響因素。針對分析出的主要因子，下一步將對以上3個主要因子展開具體的分析及研究，得出其最佳的控制條件。

圖3 影響性能主要因素分析圖

三、問題解決

(一)DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)

針對上述三個主要影響因素，運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，找出關(guān)鍵過程要素、優(yōu)先等級和最優(yōu)組合。為此我們安排了3因子3水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)(見表2)，表中A1、A2、A3為彈簧剛度的3個水平；B1、B2、B3為閥體中孔圓柱度的3個水平；C1、C2、C3為剩磁量的3個水平，共27種組合。

表2 試驗(yàn)因素及其水平表

對于以上這3個因素3個水平的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用Minitab軟件，采用全因子設(shè)計(jì)方法，要做33=27次實(shí)驗(yàn)。公司希望能在保證結(jié)果準(zhǔn)確性的同時減少試驗(yàn)次數(shù)，盡快找出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，采用DOE設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表3。

表3 正交試驗(yàn)方案表

(二)試驗(yàn)結(jié)果分析

針對試驗(yàn)結(jié)果，首先為判斷模型是否與數(shù)據(jù)擬合的很好，運(yùn)用殘差圖(圖4)。

分析結(jié)果如下：(1)右下觀測值順序圖中各點(diǎn)隨機(jī)在水平軸上下波動，說明模型正常；(2)右上擬合值圖中無“漏斗形”，說明模形正常；(3)左上正態(tài)概率圖及左下直方圖，顯示殘差的正態(tài)性符合要求，模型正常。

然后根據(jù)主效應(yīng)圖顯示的各因素對流量的影響趨勢圖(圖5)，識別出A1B3C1為最優(yōu)組合。其中：A1為彈簧剛度為2.2N/mm；B3為孔形圓柱度為正錐2um；C1為偶件剩磁小于2特斯拉。

圖4 模型四合一殘差圖 圖5 主效應(yīng)影響趨勢圖

四、批量生產(chǎn)驗(yàn)證

按上述最優(yōu)工藝過程因素組合A1B3C1，組織批量生產(chǎn)，采用2.2N/mm剛度的彈簧，偶件裝配清洗前進(jìn)行剩磁檢測，要求剩磁少于2特斯拉，閥體中孔圓柱度控制在正錐2um.跟蹤2個月的合格率情況，合格率由之前52%提高到95%，說明改善初見成效。

五、結(jié)論與建議

通過對ZME閥一次裝配合格率提升過程分析得知：A、在生產(chǎn)技術(shù)條件許可的前提下，彈簧的剛度公差應(yīng)控制到最小，避免由于彈簧力大小不一，導(dǎo)致性能不符合要求；B、閥體中孔在加工過程中，盡量保證正錐的圓柱度，控制在2um之內(nèi)；C、所有偶件裝配清洗前必須進(jìn)行退磁處理，并進(jìn)行剩磁檢測，剩磁量控制在2特斯拉之內(nèi)，避免由于殘余的剩磁導(dǎo)致清洗不干凈，影響性能。