關(guān)于提高某汽車同步器合格率的研究

梁華鋒，盧群英

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

關(guān)鍵字：同步器；Minitab；假設(shè)檢驗(yàn)；累積

1 背景描述

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，用戶對(duì)汽車的駕駛性能和NVH等的要求越來越高，故對(duì)汽車零部件的生產(chǎn)制造的一致性要求也會(huì)變得更嚴(yán)格，標(biāo)準(zhǔn)會(huì)變得更嚴(yán)苛。變速器[1]屬于汽車三大關(guān)鍵件之一，變速器的功能失效會(huì)引起用戶的重大抱怨，甚至?xí)婕鞍踩珕栴}；而同步器[2]屬于手動(dòng)變速器、AMT變速器、DCT變速器等變速器的核心零部件，裝在變速器內(nèi)部的輸入或輸出軸上，與檔位齒輪結(jié)合齒分開或脫落，扮演著變速器內(nèi)部動(dòng)力傳遞的橋梁角色。若同步器出現(xiàn)異常，就可能會(huì)導(dǎo)致整車掛不進(jìn)檔或者脫檔等功能失效故障，故提高汽車同步器合格率對(duì)變速器及整車都有十分重要的意義，可以降低整車發(fā)生問題的概率。

2 過程分析

2.1 現(xiàn)狀調(diào)查

連續(xù)統(tǒng)計(jì)8周某車型同步器的來料合格率，發(fā)現(xiàn)該車型同步器齒套花鍵的累積尺寸[3]合格率低，合格率曲線如圖1所示。同步器齒套花鍵累積尺寸不合格，會(huì)使齒套與檔位齒輪的嚙合面積變小，使變速器防脫檔能力降低，從而可能導(dǎo)致整車發(fā)生脫檔故障，整車功能部分失效，故必須要解決同步器齒套花鍵累積尺寸合格率低的問題。

圖1 同步器齒套花鍵累積合格率

采集25組（每組5個(gè)）共125個(gè)同步器齒套花鍵累積尺寸數(shù)據(jù)，利用Minitab[4]經(jīng)數(shù)據(jù)正態(tài)性檢驗(yàn)后對(duì)該同步器花鍵累積尺寸進(jìn)行過程能力分析，過程能力分析表明同步器齒套花鍵累積尺寸Cpk只有0.45，過程能力不足。如圖2所示。

圖2 同步器花鍵累積過程能力分析

2.2 數(shù)據(jù)采集

對(duì)該同步器齒套的生產(chǎn)過程進(jìn)行分析，如圖3所示，有4個(gè)工序（分別是一拉花鍵、擠齒、二拉花鍵、熱處理）會(huì)影響到齒套的花鍵累積尺寸。采用頭腦風(fēng)暴法并結(jié)合PFMEA，繪制了齒套花鍵累積不合格的因果圖如圖4所示，得到了13個(gè)末端因子，并通過數(shù)據(jù)測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等方法排除掉其中的11個(gè)因子，剩2個(gè)因子需進(jìn)行進(jìn)一步研究，分別是一拉花鍵有缺齒（缺齒會(huì)導(dǎo)致擠齒時(shí)花鍵變形）和熱處理設(shè)備精度不足（熱處理會(huì)存在變形，變形大導(dǎo)致累積尺寸不合格）。

圖3 同步器齒套生產(chǎn)流程圖

圖4 同步器花鍵累積不合格因果圖

2.3 原因分析

根據(jù)同步器齒套的生產(chǎn)過程，首先進(jìn)行了變異源分析，發(fā)現(xiàn)同步器齒套的花鍵累積尺寸合格率與生產(chǎn)班次、生產(chǎn)線、生產(chǎn)日期無關(guān)；其后橫向?qū)Ρ攘似渌囆筒捎孟嗤に嚥煌Y(jié)構(gòu)的同步器齒套如圖5所示。對(duì)比結(jié)果表明，相同工藝不同結(jié)構(gòu)的同步器齒套花鍵累積合格率存在很大差異，經(jīng)雙樣本t假設(shè)檢驗(yàn)及實(shí)際合格率統(tǒng)計(jì)，表明其他車型相同工藝不同結(jié)構(gòu)的同步器齒套合格率更高，說明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是影響花鍵累積的一個(gè)重要因素。但該車型已投產(chǎn)，設(shè)計(jì)變更成本大、周期長(zhǎng)，因此不考慮從同步器齒套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上解決花鍵累積合格率低的問題，而是通過改進(jìn)齒套生產(chǎn)制造過程解決。故根據(jù)因果圖的分析結(jié)果，需對(duì)一拉花鍵有缺齒及熱處理設(shè)備精度不足這兩個(gè)因子進(jìn)行研究分析，用假設(shè)檢驗(yàn)的方法來分析驗(yàn)證因子是否顯著影響齒套花鍵累積。

圖5 同步器齒套結(jié)構(gòu)對(duì)比

關(guān)于一拉花鍵有缺齒這個(gè)因子，一拉花鍵有缺齒可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的擠齒工序中擠齒時(shí)花鍵變形，故考慮把一拉花鍵缺齒改為二拉花鍵缺齒，即由原工藝流程：一拉花鍵（拉花鍵及拉缺齒）—擠齒—二拉花鍵，改為新工藝流程：一拉花鍵（拉花鍵）—擠齒—二拉花鍵（拉缺齒）。兩種流程生產(chǎn)的零件各準(zhǔn)備20套，測(cè)量花鍵累積尺寸，測(cè)量完成后用Minitab先進(jìn)行數(shù)據(jù)獨(dú)立性檢驗(yàn)，其次進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，再次進(jìn)行等方差檢驗(yàn)，最后進(jìn)行雙樣本t假設(shè)檢驗(yàn)如圖6所示，P值=0.000＜0.05。結(jié)果表明，一拉花鍵有缺齒對(duì)花鍵累積有顯著影響。

圖6 一拉花鍵有缺齒雙樣本t檢驗(yàn)

對(duì)于熱處理設(shè)備精度不足這個(gè)因子，熱處理設(shè)備精度不足會(huì)導(dǎo)致熱處理變形大，故考慮把熱處理設(shè)備由多用爐改為壓力淬火爐。兩種裝備生產(chǎn)的零件各準(zhǔn)備20套，測(cè)量花鍵累積尺寸，測(cè)量完成后用Minitab先進(jìn)行數(shù)據(jù)獨(dú)立性檢驗(yàn)，其次進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，再次進(jìn)行等方差檢驗(yàn)，最后進(jìn)行雙樣本t假設(shè)檢驗(yàn)如圖7所示，P值=0.004＜0.05。結(jié)果表明，熱處理設(shè)備精度不足對(duì)花鍵累積有顯著影響。

圖7 熱處理設(shè)備精度不足雙樣本t檢驗(yàn)

兩個(gè)因子經(jīng)分析都對(duì)同步器齒套花鍵累積有顯著影響，需進(jìn)一步通過DOE試驗(yàn)來確定最終的方案。故設(shè)計(jì)2因子2水平（A：拉缺齒順序調(diào)整，低水平取不調(diào)整，高水平取調(diào)整；B：熱處理設(shè)備調(diào)整，低水平取多用爐，高水平取壓力淬火爐）的全因子DOE試驗(yàn)。因?yàn)槭请x散型因子，故不設(shè)置中心點(diǎn)，仿形4次，即共進(jìn)行16次試驗(yàn)。根據(jù)DOE試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示，模型P值=0.000＜0.05，說明模型有效；兩個(gè)因子P值都小于0.05，兩因子交互作用P值=0.027＜0.05，說明因子及因子交互作用對(duì)花鍵累積都存在顯著影響；殘差診斷無異常，模型無需再改進(jìn)，確定了最終的回歸方程。最后再進(jìn)行殘差響應(yīng)優(yōu)化，結(jié)果表明，同時(shí)實(shí)施拉缺齒順序調(diào)整及熱處理設(shè)備調(diào)整可以使花鍵累積達(dá)到最優(yōu)。

圖8 DOE試驗(yàn)結(jié)果

2.4 改進(jìn)控制

根據(jù)原因分析的結(jié)論，對(duì)同步器齒套實(shí)施了以下工藝調(diào)整措施：1）拉缺齒由一拉花鍵工序改到二拉花鍵工序，可以降低齒套花鍵擠齒變形概率；2）熱處理設(shè)備由多用爐改為壓力淬火爐，可以降低齒套花鍵熱處理變形概率。

采集25組（每組5個(gè)數(shù)據(jù)）共125個(gè)改進(jìn)后的同步器齒套花鍵累積尺寸數(shù)據(jù)，經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)后進(jìn)行過程能力分析如圖9所示，過程能力分析表明改進(jìn)后齒套花鍵累積Cpk由0.45提高到了1.83。

圖9 改進(jìn)后過程能力分析

再對(duì)改進(jìn)前及改進(jìn)后的同步器齒套花鍵累積尺寸進(jìn)行雙樣本t假設(shè)檢驗(yàn)，如圖10所示，P值=0.000＜0.05。結(jié)果表明，改進(jìn)后同步器齒套花鍵累積顯著優(yōu)于改進(jìn)前。

圖10 改進(jìn)前后齒套花鍵累積雙樣本t檢驗(yàn)

經(jīng)實(shí)施以上改進(jìn)后，持續(xù)跟蹤4周的同步器齒套花鍵累積生產(chǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，該同步器齒套花鍵累積尺寸合格率由66%提高且穩(wěn)定保持在100%。實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，改進(jìn)是卓有成效的。

3 結(jié)束語

文章采用六西格瑪改進(jìn)方法，通過大量的統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)來分析驗(yàn)證問題，使用假設(shè)檢驗(yàn)等方法分析找到某車型同步器合格率低的原因。在措施選擇及效果驗(yàn)證等方面，相比傳統(tǒng)的問題解決方式使用了更多的統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)，效果評(píng)判定量化、數(shù)據(jù)化，結(jié)果更具可信度。雖然是對(duì)某個(gè)具體問題的具體分析，不具備普遍的指導(dǎo)意義，但使用假設(shè)檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來分析驗(yàn)證問題的思路值得借鑒，具有一定的參考意義。