QC工具在降低副車架螺栓返工率中的應(yīng)用

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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化，車型的質(zhì)量和生產(chǎn)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(chǎn)裝配過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題、提高生產(chǎn)效率是擺在汽車制造商面前極具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。

QC（Quality Control）即質(zhì)量控制，是質(zhì)量管理的重要組成部分。工程項(xiàng)目中開展QC活動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前出現(xiàn)的不合格的生產(chǎn)、服務(wù)和現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行質(zhì)量改善和優(yōu)化，對(duì)當(dāng)前無(wú)法滿足質(zhì)量要求的技術(shù)、工藝、方法等加以優(yōu)化和改進(jìn)[1-3]。在質(zhì)量管理過(guò)程中，統(tǒng)計(jì)方法和數(shù)據(jù)分析十分重要，QC工具運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題，以達(dá)到質(zhì)量改善的目的。傳統(tǒng)的QC工具包括：檢查表、柏拉圖、因果關(guān)系圖（魚骨圖）、散布圖、直方圖、控制圖、層別法等[4,5]。

本文針對(duì)某汽車企業(yè)生產(chǎn)線中某一工位存在的返工率高問(wèn)題，應(yīng)用QC工具對(duì)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)性的分析，找出要因，并針對(duì)性地進(jìn)行改善，有效地降低了返工率。

1 研究背景

1.1 問(wèn)題的提出

某車型總裝線升級(jí)改造后，底盤副車架螺栓由人工操作擰緊切換為了全自動(dòng)設(shè)備擰緊。此后，接到所在工段返工點(diǎn)反饋，副車架螺栓返工量激增，月度缺陷統(tǒng)計(jì)顯示該問(wèn)題引起的不合格數(shù)高達(dá)323臺(tái)，占總?cè)毕輸?shù)的68%，排名第一。若副車架螺栓問(wèn)題無(wú)法及時(shí)得到控制和解決，勢(shì)必引起返工數(shù)量的持續(xù)上升，返工工時(shí)增加，生產(chǎn)節(jié)拍下降，產(chǎn)量爬升不足，最終造成企業(yè)效益下降。

1.2 現(xiàn)狀調(diào)查

副車架是連接懸架和車身的橋梁，它的每個(gè)螺栓都對(duì)連接剛度起著至關(guān)重要的作用。針對(duì)上述問(wèn)題，車間技術(shù)股與質(zhì)量保障部迅速成立了專項(xiàng)質(zhì)量改善工作小組。通過(guò)對(duì)多臺(tái)缺陷車的實(shí)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?cè)毕莸谋壤秊?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(jìn)一步分析找帽失敗的原因發(fā)現(xiàn)，在自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)螺帽緊固螺栓的過(guò)程中，托盤小車上的六角套筒與六角螺栓匹配偏差導(dǎo)致空轉(zhuǎn)現(xiàn)象產(chǎn)生，數(shù)據(jù)顯示擰緊曲線的扭矩＜3Nm，擰緊角度＞1500°，未達(dá)到系統(tǒng)合格指標(biāo)，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(biāo)設(shè)定

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，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(wèn)題，副車架螺栓不合格率將降低到：11.99% - 11.99% × 93.19% = 0.81%。考慮到具體實(shí)施過(guò)程中的不可控因素，計(jì)劃本次改善的目標(biāo)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(rèn)

2.1 原因分析

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

2.2 要因確認(rèn)

2.2.1 擰緊軸坐標(biāo)行程精度超差

QC小組成員通過(guò)編碼器查看了30臺(tái)擰緊軸行程精度，全部符合行程誤差≤0.01mm要求。跟蹤一個(gè)班次295臺(tái)汽車總裝過(guò)程在該工段情況，擰緊軸坐標(biāo)行程全部符合要求，但返工數(shù)仍高達(dá)35臺(tái)，不合格率11.86%，處于較高水平。因此，擰緊軸坐標(biāo)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?jiǎn)渭壮叽缙?/p>

前縱梁?jiǎn)渭菘譟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(guò)±1.5mm，如圖3所示。前縱梁?jiǎn)渭?bào)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(diǎn)，間隙過(guò)大不利于前縱梁?jiǎn)渭ㄎ痪_。

小組制作了簡(jiǎn)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(dòng)，經(jīng)測(cè)量，Y向偏差值減小到±1.0mm以內(nèi)，跟蹤300臺(tái)產(chǎn)品在該工段情況，不合格為27臺(tái)，不合格率下降至9.0%。因此，前縱梁?jiǎn)渭壮叽缙畲_認(rèn)為要因。

2.2.3 副車架孔XY向尺寸偏差

QC小組采用隨機(jī)抽樣法，從供應(yīng)商現(xiàn)場(chǎng)抽取30件副車架，經(jīng)過(guò)三坐標(biāo)檢測(cè)儀測(cè)量，其XY向偏差均在許可±0.3mm以內(nèi)。跟蹤300臺(tái)產(chǎn)品在該工段情況，不合格38臺(tái)，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(jī)抽樣法，從工段現(xiàn)場(chǎng)抽取100個(gè)螺栓，經(jīng)游標(biāo)卡尺測(cè)量，螺帽直徑符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。跟蹤306臺(tái)產(chǎn)品在該工段情況，不合格37臺(tái)，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(shè)備巡檢記錄卡，顯示套筒內(nèi)部棱角清晰無(wú)磨損，套筒表面無(wú)裂紋破損現(xiàn)象。跟蹤310臺(tái)產(chǎn)品在該工段情況，不合格37臺(tái)，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(dǎo)向套與主定位直徑匹配度差

QC小組現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)向套和主定位直徑實(shí)測(cè)值均在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)范圍內(nèi)。重新標(biāo)定 30個(gè)托盤小車副車架主定位后，跟蹤一個(gè)班次 300臺(tái)產(chǎn)品，不合格 35臺(tái)，不合格率11.66%，仍保持在較高水平。因此，檢具導(dǎo)向套與主定位直徑匹配度差為非要因。

2.2.7 檢具導(dǎo)向頭與套筒直徑匹配度差

QC小組檢查檢具導(dǎo)向頭與套筒匹配過(guò)程發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)向頭雖然能進(jìn)入套筒，但兩者中心軸線存在較大錯(cuò)位，錯(cuò)位過(guò)大將導(dǎo)致導(dǎo)向頭無(wú)法套入套筒。小組成員試驗(yàn)5塊托盤，將套筒與檢具導(dǎo)向頭錯(cuò)位縮小到最佳狀態(tài)后，跟蹤240臺(tái)產(chǎn)品在該工段情況，不合格19臺(tái)，不合格率下降至7.9%。因此，檢具導(dǎo)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(zhuǎn)速為10 rpm時(shí)，六角套筒正轉(zhuǎn)了180°，而六角套筒與六角螺栓每次匹配上需要相對(duì)旋轉(zhuǎn) 60°，理想情況下，每個(gè)擰緊程序中六角套筒與六角螺栓僅有3次匹配機(jī)會(huì)，因此使用六角套筒時(shí)存在找帽角度少的問(wèn)題。小組采用對(duì)比驗(yàn)證法，將六角套筒更換為12角套筒，每個(gè)擰緊程序中套筒與螺栓理論匹配機(jī)會(huì)增加到6次，跟蹤240臺(tái)產(chǎn)品在該工段情況，不合格13臺(tái)，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(xiàng)造成托盤小車套筒找帽失敗的要因，分別為：（1）前縱梁?jiǎn)渭壮叽缙睿唬?）檢具導(dǎo)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(duì)策

QC小組針對(duì)上述三條要因，分別制定了相應(yīng)的對(duì)策，分別列舉了改進(jìn)每條問(wèn)題的目標(biāo)和相應(yīng)措施，如圖3所示。

圖3 找帽失敗問(wèn)題的對(duì)策表

4 對(duì)策實(shí)施

4.1 前縱梁?jiǎn)渭ぱbY向定位銷改善

針對(duì)前縱梁?jiǎn)渭壮叽绱嬖谄畹膯?wèn)題，采用優(yōu)化前縱梁?jiǎn)渭ぱbY向定位銷的措施進(jìn)行改善。

根據(jù)要因確認(rèn)時(shí)的試驗(yàn)思路，增加定位銷直徑可減小前縱梁?jiǎn)渭着c定位銷之間的間隙，提高工件定位精度，結(jié)合前縱梁?jiǎn)渭讏D紙尺寸，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證修改，將定位銷尺寸由φ18.5-0.1 mm調(diào)整為φ19.9-0.1 mm，如圖4所示。

圖4 定位銷尺寸改進(jìn)對(duì)比

為驗(yàn)證改善措施有效性，取首批次 10件進(jìn)行三坐標(biāo)測(cè)量。結(jié)果表明，前縱梁?jiǎn)渭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(gè)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(duì)比

4.2 檢具導(dǎo)向頭改善

針對(duì)檢具導(dǎo)向頭與套筒直徑匹配度差的問(wèn)題，采用改進(jìn)檢具導(dǎo)向頭的措施進(jìn)行改善。

根據(jù)要因確認(rèn)時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)，檢具導(dǎo)向頭與套筒最大錯(cuò)位偏差達(dá) 5.15mm，而出于控制成本考慮，不宜直接改動(dòng)檢具引導(dǎo)頭尺寸。經(jīng)小組成員頭腦風(fēng)暴，采用增加“戴帽子”形式的導(dǎo)向頭輔具工裝的方式，減小導(dǎo)向頭與套筒中心度錯(cuò)位偏差，檢具導(dǎo)向頭“戴帽子”原理如圖6所示。

圖6 檢具導(dǎo)向頭“戴帽子”原理

該輔具工裝帽子口處設(shè)計(jì)有孔，與上方的導(dǎo)向頭連接；帽子口內(nèi)埋有圓柱形磁鐵，增加與導(dǎo)向頭連接時(shí)匹配度；下方帽子頭與套筒連接。通過(guò)加裝該輔具工裝，套筒與導(dǎo)向頭的直徑匹配度由最大5.15mm降至0.3mm，工裝實(shí)物圖和改善測(cè)試結(jié)果如圖7所示。

圖7 檢具導(dǎo)向頭改進(jìn)前后的對(duì)比情況

圖8 導(dǎo)向頭改進(jìn)后副車架螺栓返工率對(duì)比

在改善了前縱梁?jiǎn)渭ぱbY向定位銷的基礎(chǔ)上，采用檢具導(dǎo)向頭的改善措施后，跟蹤一個(gè)班次的產(chǎn)品，副車架返工率進(jìn)一步降低至6.30%，如圖8所示。

4.3 套筒找帽角度改善

針對(duì)六角套筒找帽角度少的問(wèn)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(jìn)行改善。

螺栓擰緊工藝扭矩值較大，同時(shí)螺帽為六邊形，因此，需選用具有6的倍數(shù)個(gè)角的套筒。小組通過(guò)對(duì)12角、18角、24角套筒從可加工性、耐磨性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，選定12角套筒進(jìn)行找帽角度改良，如圖9所示。

圖9 不同角套筒評(píng)價(jià)情況

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

經(jīng)過(guò)頭腦風(fēng)暴，小組成員提出以12角套筒為基礎(chǔ)，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(dǎo)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(jìn)而提高找帽成功率。為保證耐磨性、沖擊性、吸附力，經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，套筒材質(zhì)選定為氣動(dòng)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(guò)程示意圖

在改善了前縱梁?jiǎn)渭ぱbY向定位銷和檢具導(dǎo)向頭基礎(chǔ)上，采用改善后帶圓口形狀的新12角套筒，跟蹤一個(gè)班次產(chǎn)品情況，副車架螺栓返工率降低至0.82%，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，如圖11所示。

圖11 采用新套筒后副車架螺栓返工率對(duì)比

5 效果檢查與鞏固措施

5.1 效果檢查

實(shí)施上述改善措施后，連續(xù)跟蹤并統(tǒng)計(jì)三個(gè)月內(nèi)副車架螺栓缺陷情況，返工缺陷模式和頻次如圖12所示。結(jié)果顯示，6月至8月內(nèi)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(jì)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(jì)中，各月產(chǎn)量、不合格數(shù)、不合格率統(tǒng)計(jì)如表1所示?？梢钥闯?，經(jīng)QC活動(dòng)改善，6月至8月不合格率未超過(guò)0.83%，完成了副車架螺栓返工率0.83%的既定目標(biāo)。

表1 6-8月不合格率統(tǒng)計(jì)

5.2 鞏固措施

根據(jù)效果檢查結(jié)果，將改善結(jié)果制定成為標(biāo)準(zhǔn)化措施，確保改善效果持續(xù)應(yīng)用且有效，具體包括：（1）針對(duì)單件工裝Y向定位銷改進(jìn)的措施，修改前縱梁?jiǎn)渭D紙公差波動(dòng)范圍為±1mm；（2）針對(duì)檢具導(dǎo)向頭改進(jìn)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(biāo)定；（3）針對(duì)改良套筒找帽角度的措施，修改托盤小車圖紙，套筒型號(hào)檢查加入設(shè)備巡檢表。

6 結(jié)論

針對(duì)在生產(chǎn)線設(shè)備升級(jí)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(wèn)題，通過(guò)應(yīng)用QC工具，調(diào)查確定了三大要因：前縱梁?jiǎn)渭壮叽缙?、檢具導(dǎo)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(jīng)過(guò)效果檢查，返工率由攻關(guān)前的 11.99%降低至0.82%。本次技術(shù)改進(jìn)不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量，也提升了QC小組成員組織、協(xié)調(diào)、分析與解決問(wèn)題的綜合素質(zhì)與能力，為靈活運(yùn)用QC活動(dòng)來(lái)分析處理更多缺陷，有效率、有效益地解決長(zhǎng)期質(zhì)量難題打下了基礎(chǔ)。