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1、几何尺寸质量分析工具的运用及实例 （神龙汽车有限公司 孙小勇 吴健）摘要：本文通过尺寸链、过程能力、AMDEC等三个质量工具的运用，找到了三者之间的关系，并制定几何尺寸质量分析的流程。关键词：尺寸链、过程能力、AMDEC（失效模式及后果分析）1. 前言上世纪90年代以来，世界上主流的汽车品牌如雨后的春笋般涌入了中国市场，国外先进的汽车生产技术也被引进了神龙汽车有限公司，然而由于汽车主机厂自身设备能力以及国内汽车零部件厂家的加工能力不足，导致国外的设计方案在国内不可行，甚至出现批量的质量问题。对于这类因为设计或生产条件不一样导致的质量问题，对于已经进入工业化阶段的汽车主机厂来说，汽车产品的质量分
2、析和改进难度很大。所以我们必须要掌握和运用好相关的质量分析工具。2. 质量工具简介2.1 尺寸链尺寸链由产品尺寸和工序尺寸组成，产品尺寸同参与装配的零件及配有公差的零件有关（冲压或总装毛坯件的缺陷），工序尺寸同造成散差的工艺有关（焊装工序、总装工序，得出的散差需进行统计计算（基本散差的平方和）。在一些特殊情况下，可以运用算术方法，计算出给定公差可能出现的缺陷率，还可以依据过程能力进行各种环境公差的重新分配。尺寸链计算的目的是什么呢？（1）为了验证几何尺寸目标的可行性；（2）为了分析产品-工序的一致性；（3）为了对比不同的设计假设；（4）为了定义零件的尺寸；（5）为了确定运行的最小或最大间隙；（
3、6）为了分析缺陷。2.2过程性能指数 (CPK)CPK：Complex Process Capability index 的缩写，是用于表示工序能力的指标。工序能力强才可能生产出质量、可靠性高的产品。工序能力指数=技术要求/工序能力Cp=T/6，T公差，总体标准差（或用样本标准差S）当分布中心与公差中心重合时，工序能力指数记为Cp。当分布中心与公差中心有偏离时，工序能力指数记为Cpk。只有上限和中心值，Cpu = | TU-x | / 3； 只有下限和中心值，Cpl = | x -TL | / 3 ；对於双边规格：Cp=(TU-TL) / 6 。当CPK = 1, 过程有生产不合格品的风险，且
4、不允许有任何偏离均值中心发生。 因此，CPK要制定一个与功能分解，参数分级，经验反馈和批量现生产检查相协调一致的CPK 1的目标，以便考虑可能的偏差。 2.3 AMDEC（失效模式及后果分析）AMDEC失效模式及后果分析(DPCAQ242110)-是由负责制造/装配的工程师/小组主要采用的一种分析技术，用以最大限度地保证各种潜在的失效模式及其相关的起因/机理已得到充分的考虑和论述。缺陷确定一个三项组成的评分（1-10分）：分值D不易探测度，预定实施/已实施的监控措施不能截留缺陷或缺陷原因的风险大小；分值F故障频度由相关过程导致的故障或故障原因的出现频率；分值G严重度，缺陷对用户可能造成的最严重
5、后果的严重度。 计算风险级别指数C：C=D*F*G该指数确定与缺陷相关的级别，其数值越高，相应的缺陷就越优先处理。C值临界值设置为C=36。 3. 质量工具的运用实例3.1 问题提出神龙汽车有限公司的产品设计是完全采用法国的技术。在法国后挡风玻璃的安装是使用机器人进行装配的，而在神龙公司为节约成本，采用的是人工方法粘贴，玻璃装配的波动容易产生批量的间隙面差缺陷，另外国内的玻璃供应商也普遍存在工序能力比不上法国的现象。同样的设计要求不同的工序能力，肯定会出质量问题的。2012年神龙公司第一工厂总装车间出现了批量的标致307尾门漏水缺陷，经分析是由于后风档玻璃左右间隙不对称导致。针对后风档玻璃左右
6、间隙问题，我们对车身、玻璃、焊接工序、冲压件进行了调研，都是符合公差要求的！符合公差要求为什么会出问题呢？3.2 尺寸链分析由于神龙公司和PSA装车条件不一样，所以必须对尺寸链重新核算。我们首先对影响标志307后风挡玻璃间隙的环境件进行分析，画出尺寸链环，并计算尺寸链（表1）。结果显示质量风险为3170PPM，显然是不符合我们追求的设计0 PPM的质量目标。同时从尺寸链计算中可以看出，影响标致307后风挡间隙尺寸风险最大的因素为总装玻璃的安装（实际玻璃装配的公差给定值为3），而公差是根据工序的实际保证能力制定的。显然要降低我们产品的设计风险，必须要提升工序能力，减小环境因素给定的公差。我们一般
7、选定大公差，本案列中最大的给定公差为玻璃的装配过程。表1、尺寸链计算3.3 工序能力分析分析完尺寸链，确定了需要减小的公差，下一步需要看其工序能力是否具备减小的条件。依据GB/T-2828相关的抽样原理，我们对总装标致307后风挡玻璃安装工序进行了抽样分析，并对过程的能力指数进行了测算，发现总装玻璃安装工序的CPU仅为0.67（表2），工序能力不足，不具备减小的条件，必须迅速查找原因并制定相应措施提升其工序能力。 表2工序能力的计算3.4 AMDEC故障模态分析工序能力不足的原因如何查找呢？我们选择了工序AMDEC分析的工具。从下表（表3）工序AMDEC分析来看，操作1垫块的安装和操作4玻璃安
8、装属于影响工序波动的因素，会增加样本方差，操作3工装的使用会造成样本中值的偏移。同时计算C值（=D*F*G）,发现有四项C值36,确定为主要原因，需制定改进的措施，措施见下表。 表3 工序AMDEC分析表3.5 技术方案依据公式Cp=T-2/6，我们知道影响工序能力指数的因素有三个：1，公差范围；2，中心偏移量；3，标准方差。而从本文3.3统计数据可以看出装配均值偏了2MM，标准方差为0.25，在不改变公差的前提下，提高工序能力的途径有两个：1，纠正减少中心偏移量；2，减少过程中不稳定的因素以减小标准方差。3.5.1减少中心偏移量措施：（1）、更换磨损的定位工装：定位工装单侧磨损易造成玻璃朝一
9、个方向移动，形成中心偏移量。根据产品定义重新制作新的定位工装，并重新制定工装点检卡，对工装尺寸进行监控；（2）、增加玻璃Z向定位工装：玻璃安装到尾门上去以后，由于粘胶没有固化，玻璃会沿着重力方向下滑，影响中心偏移量。改进措施是在车身上增加防滑垫块防止玻璃下滑，并形成工艺文件固化；3.5.2减少玻璃装配的波动措施：（1）、通过调整工位分配的方法进行防差错,避免垫块错用导致尺寸的波动：玻璃安装岗位有不同车型的4种垫块，垫块外观相似，极容易错装，且错装后容易造成玻璃的装配尺寸波动（波动会增加方差）。通过工艺优化将4个垫块分四个岗位进行装配，有效地避免错装问题，减小间隙的波动；（2）、消除橡胶定位块对
10、尺寸波动的影响：橡胶定位块在车身的定位点很多，工艺卡和作业指导说没有形成规定，这样操作工装配垫块的随意性很强，这种随意性会造成间隙面差的波动。通过修改工艺卡，明确定位垫块的具体部位，从而减少尺寸的波动；（3）、更改拍压后风挡的部位,防止玻璃X向定位块因拍击滑动而导致的定位失效：神龙一厂后风挡的装配是由操作人员用洗盘按压拍击玻璃来完成，不同的按压部位对间隙面差是有影响的，形成尺寸的波动。通过修改工艺操作说明，规范并固化玻璃的按压部位，减小玻璃间隙的波动。3.6 方案实施效果综上所述五项措施在2012年8月份全部实施完毕，我们对工序AMDEC、工序能力、尺寸链重新进行了计算：（1）、 计算C值（=
11、D*F*G），发现先前的四项C值均36,达到预期的AMDEC目标；（2）、工序能力重新进行计算，过程能力指数CPU达到1.51，能力充分，符合Q544001的相关要求；（3）、工序能力提升后，减小了玻璃的装配公差（由1.5减为1），重新计算尺寸链，达到了我们0PPM的质量要求（表4）；（4）、标志307两厢车后风挡玻璃漏水的问题得到了彻底的解决。表4 公差减小后的尺寸链计算4. 质量工具运用的提炼为了使本方法更好的理解和操作，增强实用性，我们编写了以下几何尺寸疑难问题分析流程（表5）表5几何尺寸疑难问题分析流程图 5.结束语本文以提升东风标致307后风挡装配工序能力为例，通过对尺寸链、工序AM
12、DEC的研究，找到了影响后风挡装配工序能力的因素，通过工艺方法的优化和调整，解决了标志307后风挡装配工序能力偏低导致的几何尺寸质量缺陷。由于作者能力有限，如何利用好现有的质量工具，解决好现生产阶段的几何尺寸设计缺陷，欢迎大家给予宝贵的意见，同时也希望本文中相关质量方法也能给同行一定的借鉴意义。参考文献1 阿迈德.生产过程能力和过程统计控制Q544000,2004/02/112 DPCA.过程故障模态分析方法Q242110. 2004/08/12作者简历：孙小勇，男，1975年10月1日出生，2005年6月毕业于中南财大企业管理专业，长期以来负责神龙汽车有限公司武汉一厂汽车尺寸及噪音分析改进工作，根据多年来的现场经验，编写了近5万字的内部培训教材汽车静态噪音的解决方案 ，多篇学术论文在省、市或集团内部获奖。擅长对综合性噪音问题进行分析，其中个人牵头的两项QC分别在全国和武汉市进行发表，获得了国优。其工作重点及研究方向为车门关闭系统、玻璃升降系统、雨刮系统、汽车柔性件、车身几何尺寸等。通讯地址：湖北省武汉市神龙公司武汉一厂质检分部质量分析室邮编：430056电话：(027)84299322E-mail： 吴健 ，男，本科，现为技术中心车身专业几何尺寸分析工艺员
