基于六西格玛方法的汽车挠性飞轮加工废品率降低改善研究.pdf

新技术新工艺 2 0 2 3年 第7期 7 8 新技术新工艺 质量与检测基于六西格玛方法的汽车挠性飞轮加工废品率降低改善研究孙洪明,张贵辉,潘 峰,王文生,路耀飞,石 磊(吉林大华机械制造有限公司,吉林 长春 1 3 0 0 0 0)摘 要:随着汽车零部件行业市场竞争的日益激烈,产品质量已成为生产制造企业的焦点。采用六西格玛DMA I C流程,应用在项目质量改善分析中,通过定义(D)、测量(M)、分析(A)、改善(I)、控制(C)等5个步骤,对D公司生产的挠性飞轮总成质量进行改善。D阶段对生产数据进行总结分析,找出废品率偏高的各项因子及当前质量改善的关键,确定端跳超差和径跳超差为关键因子Y;M和A阶段通过对测量系统分析和过程能力验证,运用柏拉图、鱼骨图、因果矩阵、FME A分析、C p/C p k、P p/P p k、ANOVA等工具,确定最佳工艺参数,并进行试验验证,确定改进方向;I阶段落实具体改进措施,通过更换冲压设备、更改冲压模具、更换焊机、更换焊接工装以改进效果;C阶段验证结果并进行标准化控制,最终将产品废品率由1 8.4 6%降低到3.1 6%,完成了预期目标。关键词:精益六西格玛;挠性飞轮;质量改善;DMA I C方法中图分类号:TH 1 6 2 文献标志码:AR e s e a r c h o n R e d u c t i o n S c r a p R a t e o f F l e x i b l e F l y w h e e l s i n P r o c e s s i n g b a s e d o n S i x S i g m a M e t h o dS UN H o n g m i n g,Z HANG G u i h u i,P AN F e n g,WAN G W e n s h e n g,L U Y a o f e i,S H I L e i(J i l i n D a h u a M a c h i n e M a n u f a c t u r i n g C o.,L t d.,C h a n g c h u n 1 3 0 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:P r o d u c t q u a l i t y h a s b e c o m e t h e f o c u s i n m a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e s b e c a u s e o f t h e i n c r e a s i n g l y f i e r c e m a r k e t c o m p e t i t i o n i n t h e a u t o c o m p o n e n t s i n d u s t r y.T h e p r o c e s s o f DMA I C h a s b e e n u s e d i n t h e a n a l y s i s o f t h e p r o j e c t q u a l i t y i m-p r o v e m e n t,t h e q u a l i t y o f f l e x i b l e f l y w h e e l a s s e m b l y w h i c h w a s m a d e b y D c o m p a n y h a s b e e n i m p r o v e d t h r o u g h t h e f i v e s t e p s o f d e f i n i t i o n,m e a s u r e m e n t,a n a l y s i s,i m p r o v e m e n t a n d c o n t r o l.T h r o u g h t h e s u mm a r y a n d a n a l y s i s o f p r o d u c t i o n d a t e o f D p h a s e,i t w a s f o u n d t h a t e a c h f a c t o r w h i c h c a u s e d h i g h d e f e c t i v e i n d e x a n d t h e k e y w h i c h i m p r o v e d t h e q u a l i t y,a n d c o n f i r m e d t h e k e y f a c t o r s Y t o b e f a c e r u n o u t a n d r a d i a l r u n o u t.I n t h e M a n d A s t a g e s,t h r o u g h a n a l y z i n g m e a s u r i n g s y s t e m a n d v e r i f y i n g p r o c e s s c a p a b i l i t y,t h e b e s t p r o c e s s p a r a m e t e r s h a v e b e e n c o n f i r m e d b y t h e t o o l s o f P l a t o,f i s h b o n e d i-a g r a m,c a u s a l m a t r i x,F M E A a n a l y s i s,C p/C p k,P p/P p k,A N O V A a n d s o o n,a n d t h e e x p e r i m e n t a l v e r i f i c a t i o n w a s f i n i s h e d,s o t h e i m p r o v e m e n t d i r e c t i o n w a s c o n f i r m e d.T h e i m p r o v e m e n t w a s i m p l e m e n t e d i n s t e p I,t h e i m p r o v e m e n t e f f e c t w a s g o t t e n b y c h a n-g i n g s t a m p i n g e q u i p m e n t,s t a m p i n g d i e,w e l d i n g m a c h i n e a n d w e l d i n g t o o l i n g.T h e r e s u l t s w e r e v e r i f i e d i n P h a s e C a n d s t a n d a r d i z e d c o n t r o l w a s f i n i s h e d.T h e f i n a l d e f e c t r a t e w a s r e d u c e d f r o m 1 8.4 6%t o 3.1 6%,w h i c h f i n i s h e d t h e e x p e c t e d g o a l.K e y w o r d s:l e a n s i x s i g m a,f l e x i b l e f l y w h e e l s,q u a l i t y i m p r o v e m e n t,DMA I C m e t h o d 随着汽车零部件行业成本竞争压力日益激烈,产品质量成为企业在行业立足的关键。精益六西格玛管理被应用于各行各业,尤其近年来在汽车零部件行业得到了广泛应用,帮助许多企业提高了竞争力。本文以D公司挠性飞轮废品率降低为例,运用DMA I C方法1-6分析生产过程中的问题,最终达到质量改进目标。1 产品简介A驱动盘是D公司为B汽车开发的一款全新挠性飞轮总成,该产品使用工况介绍如下:装配于发动机末端,用于连接发动机与液力变矩器7-8。产品主要功能如下:1)往复式内燃机动力输出端;2)与液力变矩器一同作为动能存储器,调节曲轴转速变化、稳定转速的作用;3)将发动机的转速和扭矩输出;4)减小发动机的旋转震动,减轻变速箱负荷;5)启动发动机。该项目装配于B汽车全系1.4 T发动机。由于挠性飞轮结构特殊,属于大平面产品,且沿周1 2个焊点,内部应力大,导致挠性飞轮加工困难,综合废品率居高不下。自批产以来,平均内部废品率为1 8.5 4%,不能满足产品发货需求,且容易导致不合格品流出,从而引起质量问题。2 挠性飞轮质量改善本项目是一个综合性降低产品加工废品率的问题,涉及到冲压和焊接两套综合工艺创新。如何找出产生废品率居高不下的原因是本项目急于解决的问题,为此本案运用六西格玛管理理念,通过DMA-I C流程,逐步找出问题所在,并进行逐个分解、改 质量检测 新技术新工艺 质量与检测7 9 善,最终实现项目目标。六西格玛实施过程在按照DMA I C模型下可以选择多种科学的质量改善工具。目前六西格玛9-1 0DMA I C工具见表1。表1 六西格玛DMA I C工具定义D测量M分析A改善I控制C问题描述C P K方差分析头脑风暴防错看板帕累托图M S AFME AD O E控制图KANO分析动作分析流程图甘特图标准化头脑风暴因果矩阵鱼骨图Q F D可视化价值流图时间测量箱线图关键路径检验表资源分析O E E回归分析改善策略直方图流程图循环效率假设检验C P K 下述将通过DMA I C方法进行阶段分析。2.1 D e f i n e(定义)阶段1)描述项目背景。A挠性飞轮改善前生产废品率为1 8.4 5%,不能达到公司质量目标,影响产品交付,客户处质量风险高。通过过程流程图确定项目范围,此项目重点改善工艺方法为冲压工艺+总成生产工序,其中冲压工艺包含翻边压型、冲孔组;总成生产工序包括焊接、挤孔、动平衡。上述过程是产生废品率的主要工艺发生地。2)项目的最终目标是将废品率由1 8.4 5%降低到5%。通过柏拉图方式(见图1)找出影响废品率的主要两项因素:端面跳动超差和径向跳动超差。其中,端面跳动超差占比为7 7.2%,径向跳动超差占比为1 2.8%。二者总体占废品率的9 0.1%,确定二者为Y因子,下一阶段工作主要围绕如何改善二者废品率问题开展。图1 缺陷类型柏拉图3)财务预估效果=(改善前废品率-改善后废品率)生产量材料单价=(0.1 8 4 5-0.0 5)8 0 0 0 03 0=3 2 2 8 0 0(元)。4)组建项目团队:项目团队由高级工程师、六西格玛黑带、项目经理担任项目组组长,主持项目推进工作。2.2 M e a s u r e(测量)阶段1)确定M S A:测量Y因子检具的有效性,运用M I N I T A B软件测算M S A(见图2),确定R&R研究变异为1 1.9 3%(小于3 0%),测量系统稳定。图2 M S A测算2)通过过程流程图(基本流程图)对挠性飞轮产品加工流程进行梳理;通过C E矩阵确定关键影响因素:a.冲压设备选择;b.模具状态;c.焊机机床参数;d.工装状态。2.3 A n a l y z e(分析)阶段1)了解综合检测机的测量系统现况。2)分析端面跳动过程能力(C p/C p k)。3)分析仪器:综合检测机。分析对象:焊接工序、终检工序。分析数量:测量3 0件驱动盘端面跳动。4)用到的统计分析工具:P p/P p k和ANOVA等方差检验。P p k测算结果见表2。表2 P p k测算结果序号状态端面跳动P p k/mm14 0 0 T冲床+顶杆0.7 725 0 0 T液压机+氮气弹簧1.0 3 5)分析结论:端面跳动和冲压设备模具状态及工装状态有关联。2.4 I m p r o v e(改进)阶段针对I阶段形成的分析成果如下。1)压型工序更换冲压设备:原生产采用4 0 0 T冲床,由于冲床没有保压时间,且冲床吨位小,导致冲压瞬间完成后,材料回弹严重,不能满足产品质量需求。改进方法后,采用5 0 0 T液压机(见图3),在生产过程中加上保压时间3 s,确保了压型后金属回弹量最小,压型后挠性飞轮端面跳动由原来的0.40.5 mm降低到0.20.2 5 mm,产品质量提升。图3 5 0 0 T液压机 新技术新工艺 2 0 2 3年 第7期 8 0 新技术新工艺 质量与检测2)更改冲压模具:原模具的顶出机构采用4个顶杆,顶杆属于设备标准件,每件顶杆长度一致性不好,导致4件顶杆平面度达到1 mm以上,不能满足同时顶出的要求,零件出料二次受力,跳动超差。改进模具后,在模具出料位置均布5处氮气弹簧(见图4),5处氮气弹簧同时顶出,避免零件二次受力,端面跳动改善。图4 冲压模具上述2项措施效果验证:挠性飞轮零件加工时,同时采用5 0 0 T液压机+氮气弹簧模具,挠性飞轮零件在装配前端面跳动由原来的0.4 50.5 5 mm降低到0.20.3 mm,完全符合工艺要求。抽取3 0件做过程能力,P p k由改善前的0.7 7 mm提高到1.0 3 mm,改善有效。3)更换焊接设备:挠性飞轮总成装配采用二氧化碳保护焊工艺,每件挠性飞轮沿周1 2个焊点,每处焊点对挠性飞轮会产生一定的应力,焊机一共有3把焊枪,每把焊枪焊接4处焊点,由于挠性飞轮盘体厚度仅为2.2 mm,挠性飞轮刚度低,导致每处焊点的形状、长度、焊接时间对挠性飞轮端面跳动影响非常大。通过大量实验发现,原奥泰焊接焊枪固定不准确,焊接电流电压控制不精确,造成每个挠性飞轮1 2处焊点位置和长度均有较大差异,导致废品率居高不下。改善后,更换松下焊机,焊点位置、熔深较之前稳定性大幅提升,改善后废品率由原来的3 1.4%降低到2.5%,改善有效。4)更换焊接工装:改善前,焊接工装定位轴为3 6-0.1 5-0.1 7 mm,改善后,焊接工装定位轴尺寸变更为3 6-0.1-0.1 2 mm,直径方向消除了0.0 5 mm装配间隙,挠性飞轮总成径向跳动废品率由原来的3.5%降低到1%。2.5 C o n t r o l(控制)阶段1)总结前4阶段改善成果,将改善内容纳入到 作业指导书,规范现场生产作业。2)财务成果核算,从2 0 2 0年9月改善后,平均月废品率由1 8.4 6%降低到3.1 6%,累计降低成本4 0 7 5 8 7元,完成项目预期目标。3 结语本文运用六西格玛方法解决工艺难题,着重通过设备+模具改善解决了薄钢板件冲压变形回弹严重问题。从细节上分析了导致焊接大变形问题的根本原因,即焊接设备不稳定,焊点位置、焊接参数不稳定,最后通过缩小被加工件定位间隙消除了装配误差。通过对六西格玛的有关理论和文献进行深入研究,深入剖析了项目所面临的问题,利用六西格玛理论使产品质量有了显著提高,给公司质量管理提供了创新思维,提升了公司竞争力。参考文献1 杨欣.基于六西格玛DMA I C方法的D公司产品质量改进研究J.机械装备研发,2 0 2 1(6):1 0 5-1 0 8.2 严丝雨.基于精 益 六西 格玛 管理 的 现代 企业 质 量管理 以A公司为例J.中国集体经济,2 0 1 8(1):3 5-3 6.3 施其玲.浅论六西格玛质量管理在质量改进中的应用J.内燃机与配件,2 0 1 9(1 8):1 8 7-1 8 8.4 王润周.基于六西格 玛管 理 的S公 司质 量改 进研 究D.天津:天津理工大学,2 0 2 0.5 彭宏涛.六西格玛DMA I C方法在联邦快递的应用研究D.上海:华东师范大学,2 0 1 1.6 何桢.六西格玛管理M.3版.北京:中国人民大学出版社,2 0 1 4.7 吉林大学汽车工程系.汽车构造M.北京:人民出版社,2 0 1 5.8 陈汉.发动机挠性飞轮焊接裂纹的分析与控制J.科技创新与应用,2 0 2 0(1 6):1 0 1-1 0 2.9 郭光强.基于精益六西格玛方法论降低工艺文件差错率J.机械工程师,2 0 2 0(1 6):1 1 9-1 2 3.1 0 肖尚立.基于六西格玛的质量管理改进实证研究J.现代商贸工业,2 0 1 9(2 5):9 7-9 8.作者简介:孙洪明(1 9 8 2-),男,高级工程师,主要从事六西格玛方法研究等方面的工作。收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 1责任编辑 许晶