基于數(shù)值統(tǒng)計(jì)的頂蓋天窗尺寸整改

鹿勝寶，牛恒仁，何劉軍

（第一汽車集團(tuán)有限公司 工程與生產(chǎn)物流部，吉林 長(zhǎng)春 130012）

0 引 言

汽車頂蓋外板整體尺寸大，尤其天窗是頂蓋最大的功能區(qū)[1]，天窗的尺寸精度及穩(wěn)定性是頂蓋質(zhì)量的重點(diǎn)。出現(xiàn)尺寸問(wèn)題后的整改分析是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，由于受到外界各種因素的影響，尺寸始終處于變差的狀態(tài)。引起變差的原因分為普通原因和特殊原因，普通原因是指隨時(shí)間的推移具有穩(wěn)定和可重復(fù)分布過(guò)程的變差原因，普通原因影響過(guò)程輸出的所有單值不可能完全去除[2]。需要重視的是特殊原因造成的變差，借助數(shù)值統(tǒng)計(jì)工具可以區(qū)分這兩類變差原因，才能進(jìn)行下一步的整改與完善。

1 問(wèn)題闡述

某頂蓋外板調(diào)試后經(jīng)過(guò)多輪生產(chǎn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，但從KW50（生產(chǎn)第50周）開始，頂蓋外板天窗口右側(cè)（圖1所示方框位置）的型面檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏差。KW49到KW51的型面檢測(cè)數(shù)據(jù)如圖2所示，同批次送檢測(cè)的三份（即圖2中所示KW-1、KW-2、KW-3）制件在KW49之前數(shù)據(jù)波動(dòng)不大，但從KW50開始，數(shù)據(jù)偏差明顯，最大偏差量在0.3 mm左右。

圖2 異常區(qū)域KW49～KW51的檢測(cè)數(shù)據(jù)分布

2 問(wèn)題分析

為了確認(rèn)是否由特殊原因?qū)е鲁叽缱儾?，需要?duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析。為保證數(shù)據(jù)可靠有效并能反映系統(tǒng)能力，至少選取25組數(shù)據(jù)。現(xiàn)選取30組數(shù)據(jù)，將分析數(shù)據(jù)范圍擴(kuò)大至KW22～KW51（樣本1～30），分別做出點(diǎn)1～點(diǎn)4的XBar-R圖，如圖3所示。

圖3 型面檢測(cè)點(diǎn)異常區(qū)域測(cè)點(diǎn)的XBar-R圖

從圖3可以看出，在KW50之前，點(diǎn)1～點(diǎn)4處于過(guò)程受控狀態(tài)；KW50開始出現(xiàn)特殊原因?qū)е抡w的數(shù)據(jù)發(fā)生偏差。為了尋找尺寸變差的特殊原因，需要對(duì)其工藝流程進(jìn)行逐一分析?？紤]降低制件生產(chǎn)成本，采取了共用4副模具生產(chǎn)2種頂蓋的工藝方案，如圖4所示。

圖4 頂蓋外板的生產(chǎn)工藝

第一道工序是共用的拉深工序，該工序成形頂蓋外板的基本輪廓，僅在四角位置采用過(guò)拉深，保證拉深的成形性；第二道工序是共用的修邊整形工序，完成周圈的修邊及四角過(guò)拉深位置的整形，小天窗的修邊翻邊在此工序采用切換結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；第三道工序分別為大天窗的修邊翻邊或小天窗的空工位；第四道工序是小天窗的側(cè)翻邊或大天窗的空工位。通過(guò)4副模具實(shí)現(xiàn)2種天窗的頂蓋生產(chǎn)，在自動(dòng)化生產(chǎn)線上批量生產(chǎn)具體流程如圖5所示。

圖5 頂蓋外板的生產(chǎn)過(guò)程流程

頂蓋外板的生產(chǎn)從上料經(jīng)過(guò)拆垛、清洗、對(duì)中后到完成全工序的生產(chǎn)及傳輸，最后到檢查、裝箱、返修、儲(chǔ)存，在此生產(chǎn)工藝過(guò)程中存在較多潛在的尺寸變差原因，為了尋找頂蓋外板尺寸變差的真正原因，需要結(jié)合PFMEA及過(guò)程控制方法對(duì)其進(jìn)行分析，如圖6所示。

圖6 導(dǎo)致天窗出現(xiàn)尺寸變差的潛在因素

3 措施實(shí)施

人、料、法、環(huán)、測(cè)的因素通過(guò)跟蹤調(diào)查操作規(guī)范性、調(diào)整生產(chǎn)節(jié)拍、進(jìn)行檢測(cè)設(shè)備MSA分析等方式都可以識(shí)別。經(jīng)過(guò)一系列排查發(fā)現(xiàn)，這些因素的調(diào)整對(duì)頂蓋外板天窗尺寸的變差并無(wú)明顯影響，因此這些并非問(wèn)題產(chǎn)生的真正原因。由此推斷，天窗尺寸變差的真正原因存在于設(shè)備參數(shù)、自動(dòng)化參數(shù)、模具狀態(tài)當(dāng)中。

3.1 設(shè)備及自動(dòng)化因素分析排查

設(shè)備參數(shù)方面，影響頂蓋外板天窗尺寸波動(dòng)的潛在因素主要有設(shè)備左右工作臺(tái)的差異與液壓拉伸墊壓力的差異。通過(guò)切換左右工作臺(tái)及增加和降低拉伸墊壓力進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域的測(cè)量數(shù)值并無(wú)明顯變化。因此，設(shè)備差異并非尺寸變差的真正原因。

自動(dòng)化參數(shù)方面，影響頂蓋外板天窗尺寸波動(dòng)的潛在因素主要有自動(dòng)化參數(shù)的改變與SPEEDBAR端拾器的變化。核對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化參數(shù)是否與自動(dòng)化數(shù)據(jù)表一致可將自動(dòng)化參數(shù)的影響因素排除，針對(duì)SPEEDBAR端拾器的變化，可采取手動(dòng)抬件、增加吸盤等措施來(lái)驗(yàn)證，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證自動(dòng)化的差異也非尺寸變差的真正原因。

3.2 模具因素分析排查

首先針對(duì)拉深模進(jìn)行分析，如圖7所示，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)拉深工序進(jìn)行檢查分析，確認(rèn)4個(gè)潛在原因：①限位器著色狀態(tài)不佳，初始狀態(tài)僅左前角支撐，墊片降低0.2 mm后右前角半著色，后角無(wú)著色；②模具零件型面著色不佳，依據(jù)著色圖判定制件應(yīng)著色區(qū)域未能有效著色；③板料定位竄動(dòng)，板料與定位零件存在一定的竄動(dòng)量；④平衡塊不合理的支撐，通過(guò)對(duì)平衡塊著色確認(rèn)，該項(xiàng)潛在原因不存在，沒(méi)有影響尺寸的波動(dòng)。

圖7 拉深工序分析

針對(duì)以上潛在原因，采取表1所示的措施進(jìn)行試驗(yàn)及完善，最終發(fā)現(xiàn)對(duì)制件尺寸的波動(dòng)無(wú)影響，因此拉深工序并非問(wèn)題產(chǎn)生的源頭，需要繼續(xù)進(jìn)行排查。由于整形工序在尺寸波動(dòng)區(qū)域無(wú)工作內(nèi)容，經(jīng)排查也非問(wèn)題產(chǎn)生的源頭。

表1 尺寸變差的潛在原因分析及驗(yàn)證

第三道工序是大天窗頂蓋天窗修邊翻邊的工序，與尺寸變差存在密切關(guān)聯(lián)。通過(guò)分析匯總以下7個(gè)潛在因素：①頂件吸盤不穩(wěn)定，頂件吸盤速度偏快且不同步，制件頂起時(shí)受力不平衡，通過(guò)調(diào)整節(jié)流閥，發(fā)現(xiàn)對(duì)尺寸波動(dòng)的改善無(wú)影響；②抓件不穩(wěn)定，抓取制件時(shí)前后高度不一致，制件存在變形的可能，線上調(diào)整一致后發(fā)現(xiàn)也沒(méi)有影響；③修邊間隙不均，存在修邊毛刺，調(diào)整后排除該因素；④翻邊間隙不均勻，經(jīng)確認(rèn)間隙合理不影響制件正常成形；⑤壓料著色不佳，經(jīng)確認(rèn)著色均勻無(wú)硬點(diǎn)，與返廠后穩(wěn)定狀態(tài)一致；⑥平衡塊著色狀態(tài)不佳，拆除平衡塊后進(jìn)行試驗(yàn)，確認(rèn)其并非影響尺寸波動(dòng)的真正原因；⑦壓料力不足，在天窗兩側(cè)更換壓力較大氮?dú)飧装l(fā)現(xiàn)尺寸改善明顯，最終確定壓料力不足是尺寸變差的真正原因。

現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)壓料力改善進(jìn)行了以下3種試驗(yàn)：①壓料板兩側(cè)貼0.1 mm膠帶，使壓料力均布在天窗兩側(cè)，如圖8（a）所示，結(jié)果數(shù)據(jù)較差，無(wú)好轉(zhuǎn)；②壓料板右側(cè)中部貼0.1 mm膠帶，讓壓料力集中在右側(cè)中部，實(shí)現(xiàn)局部強(qiáng)壓，如圖8（b）所示，右側(cè)型面數(shù)據(jù)最大偏差為-0.6 mm，改善明顯，由此可以推斷壓料面的強(qiáng)壓對(duì)數(shù)據(jù)有改善作用；③為了對(duì)比強(qiáng)壓效果，將兩側(cè)的8個(gè)氮?dú)飧撞鸪鐖D8（c）所示，右側(cè)數(shù)據(jù)變?yōu)?2.95 mm。通過(guò)以上試驗(yàn)確認(rèn)天窗兩側(cè)的壓料力在實(shí)際使用中存在不足，最終確認(rèn)整改方案為：天窗左右兩側(cè)的8個(gè)氮?dú)飧?，每個(gè)氮?dú)飧讐毫τ?0 kN增大至24 kN。

圖8 壓料力改善試驗(yàn)

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)更換更大壓力的氮?dú)飧捉鉀Q了頂蓋天窗尺寸變差的問(wèn)題，從理論計(jì)算分析，原氮?dú)飧滓?guī)格滿足正常天窗修翻的要求，但實(shí)際生產(chǎn)中要求更大的壓邊力，實(shí)際所需的壓料力為理論計(jì)算值的2～3倍。同時(shí)，相應(yīng)的PFMEA及控制計(jì)劃完善了氮?dú)飧椎臐撛谑Х治黾皩?duì)應(yīng)檢查頻率等有效控制措施，通過(guò)問(wèn)題的整改進(jìn)一步完善了生產(chǎn)工藝的過(guò)程控制。