基于六西格瑪?shù)牧慵穸瘸叽缈刂频难芯颗c應(yīng)用

張錢(qián)錢(qián)，賀 皚

（航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，四川成都 610092）

0 引言

隨著制造業(yè)輕量化進(jìn)程，鋁合金型材更加廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)等飛行器的主要骨架零件[1]。T 型材因其抗彎能力強(qiáng)、節(jié)約成本、結(jié)構(gòu)重量輕等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于航空制造業(yè)，在制造過(guò)程中，通過(guò)對(duì)T 型材進(jìn)行拉彎后機(jī)械加工，滿足不同飛機(jī)、不同部位的需求。以該典型零件為例，研究如何應(yīng)用六西格瑪方法，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，找出影響厚度尺寸的關(guān)鍵Xs，實(shí)施改進(jìn)工作，提高零件合格率，降低端面厚度尺寸超差的DPMO（Defects Per Million Opportunities，百萬(wàn)機(jī)會(huì)的缺陷數(shù)）。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

目前，T 型材拉彎后零件外形面和內(nèi)型面均需要進(jìn)行機(jī)械加工，但是在加工過(guò)程中，零件端面厚度尺寸超小，且加工質(zhì)量非常不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品交付和公司印象，顧客抱怨，要求盡快改進(jìn)。為滿足顧客要求，提高零件端面厚度的合格率，基于六西格瑪方法，對(duì)T 型材拉彎后端面厚度尺寸進(jìn)行研究和應(yīng)用。

2 項(xiàng)目介紹

2.1 組建團(tuán)隊(duì)

根據(jù)端面緣條厚度尺寸超差的歷史數(shù)據(jù)，確定題目，成立項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員包括工藝主管、工長(zhǎng)、工人及檢驗(yàn)人員。

2.2 項(xiàng)目定義

2019 年1 月到2020 年4 月，某項(xiàng)目T 型材零件共生產(chǎn)59件，厚度尺寸實(shí)測(cè)值超出8.89±0.25 mm（8.64～9.14 mm）共計(jì)34件，端面緣條厚度尺寸（Y）的FTY 為42%，產(chǎn)品合格率較低，顧客抱怨，要求改進(jìn)。

將某項(xiàng)目的該類(lèi)零件的厚度尺寸的DPMO從580 000 降低到116 000，改善80%。

以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從而確定缺陷定義——用精度0.01 mm 超聲波測(cè)厚儀對(duì)端面100 mm 內(nèi)厚度尺寸進(jìn)行檢測(cè)3 次，記錄最大值和最小值，如圖1 所示，團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)過(guò)對(duì)出現(xiàn)該類(lèi)零件的故障進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)厚度尺寸整體偏小，因此將最小值作為研究對(duì)象。

2.3 解題思路

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，DM 階段歷史數(shù)據(jù)均值（8.52 mm），相對(duì)理論均值（8.89 mm）小0.37 mm，為了提高厚度尺寸合格率，首先需要解決厚度偏小問(wèn)題，提高準(zhǔn)度。

在Minitab 軟件中，將歷史數(shù)據(jù)整體增大0.37 mm 后，從圖2 可以看出：理論上均值往目標(biāo)區(qū)間移動(dòng)，且大部分厚度尺寸落入規(guī)格線內(nèi)，但是波動(dòng)較大。通過(guò)數(shù)據(jù)初步分析，考慮先移動(dòng)厚度尺寸平均值，再減小尺寸波動(dòng)，提高精度。

2.4 工藝路線分析（圖3）

圖1 缺陷部位定義

圖2 模擬數(shù)據(jù)時(shí)間序列圖

圖3 工藝路線分析

分析該零件的工藝路線，該零件的工藝路線主要包含“粗加工→拉彎成形→人工時(shí)效處理→精加工”4 個(gè)步驟，其中厚度尺寸形成于精加工工序。進(jìn)一步分析精加工內(nèi)所有工藝路線，發(fā)現(xiàn)加工主要流程為“裝夾零件→精銑外型，A 面內(nèi)型→精銑B 面內(nèi)型”，厚度尺寸由精銑外型和精銑B 面內(nèi)型共同形成。

2.5 原因分析

團(tuán)隊(duì)成員運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法，從5M1E（即人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)）6 個(gè)方面入手，分析可能導(dǎo)致厚度超差的原因，如圖4 所示，并確定了可能影響明顯的尺寸，X1 粗加工余量、X2 定位面間隙、X3 原點(diǎn)偏移方式、X4 刀長(zhǎng)調(diào)整值、X5 操作人員，作為收據(jù)收集的對(duì)象，制定了數(shù)據(jù)收集計(jì)劃表。

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，通過(guò)Minitab 中進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)X1、X2對(duì)厚度Y 的貢獻(xiàn)率分別為23.2%、55.8%，貢獻(xiàn)度達(dá)到79%，從而從數(shù)據(jù)上，找到了影響Y 的關(guān)鍵Xs（圖4）。

2.6 機(jī)理分析

通過(guò)數(shù)據(jù)分析可以得到，粗加工余量、定位面間隙是影響Y的關(guān)鍵Xs，接著從機(jī)理對(duì)Xs對(duì)Y 的影響進(jìn)行分析。

2.6.1 粗加工余量

零件理論邊界最大處要求為14 mm，而粗加工后，實(shí)際材料最大處僅14 mm，由于材料曲率與零件曲率不同，且拉彎后，所有表面均要進(jìn)行去除加工，因此粗加工余量不足會(huì)導(dǎo)致厚度尺寸整體偏小，如圖5 所示。

圖4 因果圖分析

圖5 粗加工余量

2.6.2 定位面間隙

常規(guī)的精加工方案，將滾彎、人工時(shí)效后毛坯面作為加工外形的基準(zhǔn)面，由于拉彎后表面凹凸不平，導(dǎo)致定位面不平整，加工中緣條容易晃動(dòng)，導(dǎo)致厚度尺寸波動(dòng)較大，如圖6 所示。

圖6 定位面間隙

通過(guò)機(jī)理分析可看出，粗加工余量和定位面間隙分別是導(dǎo)致厚度尺寸超差的原因，與基于數(shù)據(jù)的原因分析結(jié)論相同，因此，將粗加工余量調(diào)整和定位面間隙控制作為項(xiàng)目主要改進(jìn)對(duì)象。

2.7 流程梳理與改進(jìn)

團(tuán)隊(duì)成員對(duì)加工流程進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)在“精銑外型和A面內(nèi)型面”時(shí)，直接采用拉彎時(shí)定位面，加工時(shí)不穩(wěn)定，從而造成緣條尺寸波動(dòng)，因此在精銑前，增加了“修基準(zhǔn)面B”工序，保證定位面間隙受控，改進(jìn)前后流程如圖7 所示。

2.8 項(xiàng)目改善

2.8.1 增加粗加工余量

更改工藝方案，經(jīng)過(guò)3 次試驗(yàn)驗(yàn)證，確定粗加工留余量3.3 mm，減少了精加工時(shí)余量不足的現(xiàn)象，能夠較好的保證厚度尺寸的合格率。

試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，因鈑金拉彎?rùn)C(jī)和模具需根據(jù)余量變化進(jìn)行返修，返修周期較長(zhǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)單件分析，所以取3 個(gè)余量增加尺寸，分別為0.3 mm、2 mm、3.3 mm進(jìn)行驗(yàn)證，最終當(dāng)余量取至3.3 mm 時(shí)，厚度尺寸均值達(dá)到8.90 mm，與理論均值大0.01 mm，因此選3.3 mm作為改善目標(biāo)。

2.8.2 控制定位面間隙

增加修基準(zhǔn)B 面工序，將毛坯面修平后用作A 面定位基準(zhǔn)面，根據(jù)擬合線圖，間隙控制在0.1 mm 范圍內(nèi)，厚度尺寸穩(wěn)定。通過(guò)修改車(chē)間交接、制造大綱。

2.9 項(xiàng)目控制計(jì)劃

圖7 流程梳理與改進(jìn)

根據(jù)改善要點(diǎn)，在流程中增加粗加工余量、定位面檢查的環(huán)節(jié)，對(duì)關(guān)鍵因素進(jìn)行控制，項(xiàng)目的控制計(jì)劃見(jiàn)表1。

2.10 項(xiàng)目改善效果

通過(guò)上述的流程改善，完善關(guān)鍵的X1 粗加工余量、X2 定位面間隙的因素后，項(xiàng)目的改善情況對(duì)比如圖8 所示，項(xiàng)目的改進(jìn)控制階段完成情況較好。

項(xiàng)目改善后，實(shí)際將95204 零件厚度尺寸的DPMO 從580 000 降到62 500，改善89.2%。

2.11 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管理

在對(duì)關(guān)鍵因素增加粗加工余量、修基準(zhǔn)面改善后，需事先評(píng)估改善關(guān)鍵因素可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。采用FMEA方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析（表2），經(jīng)分析后，RPN<120，屬于低風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)需繼續(xù)改進(jìn)。

表1 流程控制計(jì)劃數(shù)據(jù)單

表2 FMEA 分析

圖8 厚度Y 的尺寸序列圖

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)六西格瑪項(xiàng)目的開(kāi)展，團(tuán)隊(duì)成員緊密合作，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，找到了影響該問(wèn)題的關(guān)鍵Xs，提高了該零件的一次合格率，使零件整體的質(zhì)量得到了提升，并為后續(xù)T 型材拉彎后機(jī)械加工尺寸保證、企業(yè)六西格瑪應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。