基于六西格瑪方法的汽車撓性飛輪加工廢品率降低改善研究

孫洪明,張貴輝,潘 峰,王文生,路耀飛,石 磊

(吉林大華機械制造有限公司,吉林 長春 130000)

隨著汽車零部件行業(yè)成本競爭壓力日益激烈,產(chǎn)品質(zhì)量成為企業(yè)在行業(yè)立足的關(guān)鍵。精益六西格瑪管理被應(yīng)用于各行各業(yè),尤其近年來在汽車零部件行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用,幫助許多企業(yè)提高了競爭力。本文以D公司撓性飛輪廢品率降低為例,運用DMAIC方法[1-6]分析生產(chǎn)過程中的問題,最終達到質(zhì)量改進目標(biāo)。

1 產(chǎn)品簡介

A驅(qū)動盤是D公司為B汽車開發(fā)的一款全新?lián)闲燥w輪總成,該產(chǎn)品使用工況介紹如下:裝配于發(fā)動機末端,用于連接發(fā)動機與液力變矩器[7-8]。

產(chǎn)品主要功能如下:1)往復(fù)式內(nèi)燃機動力輸出端;2)與液力變矩器一同作為動能存儲器,調(diào)節(jié)曲軸轉(zhuǎn)速變化、穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用;3)將發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和扭矩輸出;4)減小發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)震動,減輕變速箱負(fù)荷;5)啟動發(fā)動機。

該項目裝配于B汽車全系1.4T發(fā)動機。由于撓性飛輪結(jié)構(gòu)特殊,屬于大平面產(chǎn)品,且沿周12個焊點,內(nèi)部應(yīng)力大,導(dǎo)致?lián)闲燥w輪加工困難,綜合廢品率居高不下。自批產(chǎn)以來,平均內(nèi)部廢品率為18.54%,不能滿足產(chǎn)品發(fā)貨需求,且容易導(dǎo)致不合格品流出,從而引起質(zhì)量問題。

2 撓性飛輪質(zhì)量改善

本項目是一個綜合性降低產(chǎn)品加工廢品率的問題,涉及到?jīng)_壓和焊接兩套綜合工藝創(chuàng)新。如何找出產(chǎn)生廢品率居高不下的原因是本項目急于解決的問題,為此本案運用六西格瑪管理理念,通過DMAIC流程,逐步找出問題所在,并進行逐個分解、改善,最終實現(xiàn)項目目標(biāo)。

六西格瑪實施過程在按照DMAIC模型下可以選擇多種科學(xué)的質(zhì)量改善工具。目前六西格瑪[9-10]DMAIC工具見表1。

表1 六西格瑪DMAIC工具

下述將通過DMAIC方法進行階段分析。

2.1 Define(定義)階段

1)描述項目背景。A撓性飛輪改善前生產(chǎn)廢品率為18.45%,不能達到公司質(zhì)量目標(biāo),影響產(chǎn)品交付,客戶處質(zhì)量風(fēng)險高。通過過程流程圖確定項目范圍,此項目重點改善工藝方法為沖壓工藝+總成生產(chǎn)工序,其中沖壓工藝包含翻邊壓型、沖孔組;總成生產(chǎn)工序包括焊接、擠孔、動平衡。上述過程是產(chǎn)生廢品率的主要工藝發(fā)生地。

2)項目的最終目標(biāo)是將廢品率由18.45%降低到5%。通過柏拉圖方式(見圖1)找出影響廢品率的主要兩項因素:端面跳動超差和徑向跳動超差。其中,端面跳動超差占比為77.2%,徑向跳動超差占比為12.8%。二者總體占廢品率的90.1%,確定二者為Y因子,下一階段工作主要圍繞如何改善二者廢品率問題開展。

圖1 缺陷類型柏拉圖

3)財務(wù)預(yù)估效果=(改善前廢品率-改善后廢品率)×生產(chǎn)量×材料單價=(0.184 5-0.05)×80 000×30=322 800 (元)。

4)組建項目團隊:項目團隊由高級工程師、六西格瑪黑帶、項目經(jīng)理擔(dān)任項目組組長,主持項目推進工作。

2.2 Measure(測量)階段

1)確定MSA:測量Y因子檢具的有效性,運用MINITAB軟件測算MSA(見圖2),確定R&R研究變異為11.93%(小于30%),測量系統(tǒng)穩(wěn)定。

圖2 MSA測算

2)通過過程流程圖(基本流程圖)對撓性飛輪產(chǎn)品加工流程進行梳理;通過CE矩陣確定關(guān)鍵影響因素:a.沖壓設(shè)備選擇;b.模具狀態(tài);c.焊機機床參數(shù);d.工裝狀態(tài)。

2.3 Analyze(分析)階段

1)了解綜合檢測機的測量系統(tǒng)現(xiàn)況。

2)分析端面跳動過程能力(Cp/Cpk)。

3)分析儀器:綜合檢測機。分析對象:焊接工序、終檢工序。分析數(shù)量:測量30件驅(qū)動盤端面跳動。

4)用到的統(tǒng)計分析工具:Pp/Ppk和ANOVA等方差檢驗。Ppk測算結(jié)果見表2。

表2 Ppk測算結(jié)果

5)分析結(jié)論:端面跳動和沖壓設(shè)備模具狀態(tài)及工裝狀態(tài)有關(guān)聯(lián)。

2.4 Improve(改進)階段

針對I階段形成的分析成果如下。

1)壓型工序更換沖壓設(shè)備:原生產(chǎn)采用400T沖床,由于沖床沒有保壓時間,且沖床噸位小,導(dǎo)致沖壓瞬間完成后,材料回彈嚴(yán)重,不能滿足產(chǎn)品質(zhì)量需求。改進方法后,采用500T液壓機(見圖3),在生產(chǎn)過程中加上保壓時間3 s,確保了壓型后金屬回彈量最小,壓型后撓性飛輪端面跳動由原來的0.4～0.5 mm降低到0.2～0.25 mm,產(chǎn)品質(zhì)量提升。

圖3 500T液壓機

2)更改沖壓模具:原模具的頂出機構(gòu)采用4個頂桿,頂桿屬于設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)件,每件頂桿長度一致性不好,導(dǎo)致4件頂桿平面度達到1 mm以上,不能滿足同時頂出的要求,零件出料二次受力,跳動超差。改進模具后,在模具出料位置均布5處氮氣彈簧(見圖4),5處氮氣彈簧同時頂出,避免零件二次受力,端面跳動改善。

圖4 沖壓模具

上述2項措施效果驗證:撓性飛輪零件加工時,同時采用500T液壓機+氮氣彈簧模具,撓性飛輪零件在裝配前端面跳動由原來的0.45～0.55 mm降低到0.2～0.3 mm,完全符合工藝要求。抽取30件做過程能力,Ppk由改善前的0.77 mm提高到1.03 mm,改善有效。

3)更換焊接設(shè)備:撓性飛輪總成裝配采用二氧化碳保護焊工藝,每件撓性飛輪沿周12個焊點,每處焊點對撓性飛輪會產(chǎn)生一定的應(yīng)力,焊機一共有3把焊槍,每把焊槍焊接4處焊點,由于撓性飛輪盤體厚度僅為2.2 mm,撓性飛輪剛度低,導(dǎo)致每處焊點的形狀、長度、焊接時間對撓性飛輪端面跳動影響非常大。通過大量實驗發(fā)現(xiàn),原奧泰焊接焊槍固定不準(zhǔn)確,焊接電流電壓控制不精確,造成每個撓性飛輪12處焊點位置和長度均有較大差異,導(dǎo)致廢品率居高不下。改善后,更換松下焊機,焊點位置、熔深較之前穩(wěn)定性大幅提升,改善后廢品率由原來的31.4%降低到2.5%,改善有效。

2.5 Control(控制)階段

1)總結(jié)前4階段改善成果,將改善內(nèi)容納入到《作業(yè)指導(dǎo)書》,規(guī)范現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)。

2)財務(wù)成果核算,從2020年9月改善后,平均月廢品率由18.46%降低到3.16%,累計降低成本407 587元,完成項目預(yù)期目標(biāo)。

3 結(jié)語

本文運用六西格瑪方法解決工藝難題,著重通過設(shè)備+模具改善解決了薄鋼板件沖壓變形回彈嚴(yán)重問題。從細節(jié)上分析了導(dǎo)致焊接大變形問題的根本原因,即焊接設(shè)備不穩(wěn)定,焊點位置、焊接參數(shù)不穩(wěn)定,最后通過縮小被加工件定位間隙消除了裝配誤差。通過對六西格瑪?shù)挠嘘P(guān)理論和文獻進行深入研究,深入剖析了項目所面臨的問題,利用六西格瑪理論使產(chǎn)品質(zhì)量有了顯著提高,給公司質(zhì)量管理提供了創(chuàng)新思維,提升了公司競爭力。