某车型玻璃导槽生产过程质量分析

刘琴　刘金强

【摘 要】玻璃导槽是车门的重要组成部分，密封条装配在玻璃导槽中，为玻璃提供升降通道。玻璃导槽尺寸合格是保证玻璃顺畅升降的重要因素。文章通过介绍某车型玻璃导槽各工序质量统计分析，选用了控制分析、试验设计等工具，系统对产品数据进行了分析、诊断，并采取了相应的措施进行改进，比较全面地对玻璃导槽的整个生产过程进行监控，可以提前预测风险和采取措施，保证玻璃导槽生产过程稳定，质量合格。

【关键词】玻璃导槽；统计分析；试验设计

【中图分类号】U463.853 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）02-0083-05

1 玻璃导槽生产过程介绍

玻璃导槽是车门的重要组成部分，密封条装配在玻璃导槽中，为玻璃提供升降通道，玻璃导槽尺寸合格是保证玻璃顺畅升降的重要因素。导槽的生产过程如下：①步辊压切断，将钢带按要求的截面形状尺寸辊压成型，并按所需的长度切断，要求截面形状尺寸、导槽长度正确，无毛刺；②冲切导槽端头，保证冲切尺寸正确。③冲倒刺，保证尺寸符合要求；④冲压小支架、支架焊接螺母，保证支架尺寸正确，螺母焊接强度满足要求；⑤导槽与支架总成焊接，保证总成尺寸正确，焊点直径与强度满足要求；⑥电泳，盐雾满足EDS-T-7143-480Hrs-GRADE2的要求；⑦检验、包装入库。通过以上7个步骤生产出玻璃导槽。

2 玻璃导槽质量统计分析

下面按生产步骤运用质量管理学知识对玻璃导槽的生产过程进行研究。

2.1 玻璃导轨辊压切断工序

重点关注导槽的截面形状尺寸（如图1所示）：①20.0 mm±0.25 mm，②13.0 mm±0.25 mm，③23.0 mm±0.25 mm。该工序尺寸的保证主要是取决于调整辊压工序的技术人员对滚轮的安装调试水平。尺寸测量工具是游标卡尺，由于游标卡尺每年会送到相关检定机构进行校准，所以只要游标卡尺在安全检定期限内，则不必对游标卡尺进行测量系统分析，而只需要针对产品进行过程能力评估。

由于截面尺寸是一个计量特性值，所以可选用基于正态分布的计量控制图。同时，由于该零件是大量生产，容易取得数据，因此确定采用灵敏度高的X-R图。首先选取①20.0 mm±0.25 mm进行分析，然后采用类似方式分析后面2组数据。

（1）取预备数据，然后将数据合理分成25个子组，参见表1。

（2）计算各组样本的平均数X。例如，第一组样本的平均值：

X1=■=19.820

其余参见表1中第（7）栏。

（3）计算各组样本的极差Ri。例如，第一组样本的极差：

R1=max{X1j}-min{X1j}=19.90-19.76=0.14

其余参见表1中第（8）栏。

（4）计算样本总均值■与平均样本极差R。

由于∑Xi=499.52，∑R=7.32，因此：■=19.981，R=0.293。

（5）计算R图的参数。

先计算R图的参数。从参数表可知，当子组大小n=5，D4=2.11，D3=0，代入R图的公式，得到：

UCLR=D4 R=2.11×0.293=0.618

CLR=R=0.293

LCLR=D3 R=—

如图2所示，R图判稳。接着再建立X图，从参数表可知A2=0.58，再将■=19.981，R=0.293代入X图的公式，得到X图：

UCLX=■+A2 R=19.981+

0.58×0.293=20.151

CLX=■=19.981

LCLX=■-A2R=19.981-

0.58×0.293=19.811

因为第13组X值为20.152，小于LCLX，所以过程的均值失控。经调查发现，这组数据属于过程中的某种突发原因，但之后未再出现，因此可以直接将其剔除。去掉第13组数据后，重新计算R图与X图的参数。此时：

R'=■=■=0.296

■=■=■=19.974

代入R图与X图的公式，得到R图：

UCLR=D4 R'=2.11×0.296=0.625

CLR=R'=0.296

LCLR=D3 R=—

从表1可见，R图可判稳。计算X图如下：

UCLX=■+A2 R'=19.974+0.58×0.296=20.146

CLX=■=19.974

LCLX=■-A2 R'=19.974-0.58×0.296=19.802

将其余24组样本的极差值与均值分别标在R图与X图上，与图2类似，不再赘述，此时过程的变异度与均值均处于稳态。

（6）与规范进行比较。

对于给定的质量规范TL=19.75，TU=20.25，利用R和■计算CP 。

■■=■=■=0.127（d2查参数表得2.33）

CP=■=■=0.66

由于■=19.974，与容差中心M=20.00不重合，所以需要計算CPK ：

K=■=■=0.104

CPK=（1-K）CP=（1-0.104）×0.66=0.59

再计算过程性能指数：

PP=■=■=0.59，式中■S=■=0.142。

PPK=（1-K）PP=（1-0.104）×0.59=0.53

该公司对零部件过程能力指数要求为CPK≥1.33，明显目前CPK≤1.33，目前过程能力严重不足，应采取紧急措施和全面检查。通过停工检查发现，有一组滚轮出现磨损，导致目前过程能力不足。立即向维修人员报修，更换了磨损滚轮。查看辊压工序设备点检表中是否包含了滚轮是否有磨损项目检查，PFMEA中是否分析到该失效模式，控制计划中是否有相应的控制方法，是否制订了滚轮定期维护计划。经过分析发现，导致该问题出现的根本原因是设备维修人员对滚轮定期维护计划未执行，新员工上岗对该项设备点检没有理解清楚。针对上述原因立即采取了相应措施，将设备维修人员是否按期执行设备维护计划与绩效考核挂钩，对新员工重新培训，经考核合格后方可上岗。以上措施全部执行后，重新对尺寸①20.0 mm±0.25 mm进行过程能力评估，按照上文的评估步骤重新计算，绘制均值-极差图，计算CPK≥1.33，确定当前的统计过程状态是满足设计、工艺及顾客的要求。

（7）延长统计过程状态下的均值-极差的控制限，重新进入控制用控制图阶段，实现对过程的日常控制。

尺寸②13.0 mm±0.25 mm，③23.0 mm±0.25 mm采用同样的步骤进行分析控制。

2.2 玻璃导槽冲切导槽端头工序

重点保证冲切尺寸8.0 mm±0.15 mm正确，这取决于冲切模定位是否准确。为了研究导槽的该质量特性8.0 mm±0.15 mm的变化规律，从某天生产的该工序产品中随机抽取100个进行测量，获得数据如下：8.02，7.92，8.00，7.96，8.07，7.99，8.03，7.94，7.99，8.06，8.03，8.12，8.02，8.01，8.04，7.97，8.00，8.03，8.08，7.97，8.09，7.96，8.06，8.04，7.92，8.10，8.05，7.90，8.00，8.15，8.07，8.08，8.02，8.00，7.93，8.02，8.03，8.01，7.98，8.00，8.03，7.98，8.04，7.85，8.03，7.96，8.09，8.00，8.08，8.07，7.92，8.01，7.98，8.01，7.99，8.00，8.06，8.02，8.05，8.11，8.08，7.96，8.07，7.93，8.03，8.01，7.95，8.14，7.98，8.12，8.09，7.88，8.05，8.02，8.00，7.98，8.04，7.93，8.01，8.03，8.07，8.13，8.03，8.08，7.91，8.02，8.06，8.04，7.96，8.08，8.02，8.01，7.97，8.04，8.03，7.92，8.09，7.98，8.00，8.05。

为了解这组数据的分布规律，对这组数据进行了如下整理。

（1）找出这组数据中的最大值xmax和最小值xmin，计算它们的差R=xmax-xmin，R称为极差，也就是这组数据的取值范围。在这组数据中，xmax=8.15，xmin=7.85，则R=8.15-7.85=0.3。

由于共有100个数据，通过查直方图分组组数选用表，取k=7，通常取组距h为接近R/k的某个整数值，在本组数据中R/k=0.3/7=0.43，因此取组距h=0.5。

（2）确定组限，即每个区间的端点及组中值。为了避免1个数据可能同时属于2个组，因此通常将各组的区间确定左开右闭的（a0，a1），（a1，a2〕，…，（ak-1，ak〕，在本组数据中a0=7.845，则每组的组限及组中值见表2。

计算落在每组的数据的频数及频率确定分组后，统计每组的频数，即落在组中的数据个数ni和频率fi=ni /n，列出每组的频数、频率表（见表2）。

绘制频数（频率）直方图。在横坐标轴上标出每个组的组限，以每一组的区间为底，以频数（频率）为高，画一个矩形，所得的图形即为频数（频率）直方图（如图3所示）。由于分组采用等距方式，所以频数直方图与频率直方图的形状是完全一致的。

通过观察图3，该图的特点是中间高，两边低，左右基本对称，说明该尺寸目前是属于正态分布的，生产过程是稳定的。如果该图形出现其他形状，说明有问题存在，通过分析直方图，找到原因，采取对策，提高产品质量。

2.3 玻璃导槽冲倒刺工序

重点保证倒刺高度的位置正确（如图1所示）：④0.65 mm±0.25 mm，⑤4.3 mm±0.25 mm，该工序尺寸的保证主要是取决于冲倒刺模具未磨损定位是否可靠，过程监控可以采取同工序1类似的控制方式，CPK≥1.33说明过程能力满足要求，CPK<1.33则需分析原因并采取相应的措施提升产品质量。

2.4 冲压小支架、支架焊接螺母工序

该工序的关键是支架尺寸正确，螺母焊接强度满足要求。小支架结构简单，冲压过程稳定，不需要采用上述复杂的监控方式，正常生产采取的监控方式是首件确认，生存过程中每2小时检测1件，末件确认，则基本可以保证小支架尺寸的一致性。螺母焊接强度要求为≥12 N·m，正常生产时，首件用扭力扳手测试，中间生产过程抽检。焊接强度的好坏取决于焊接参数（焊接时间T、焊接电流I、电极压力P）的好坏，特别是在项目初期，经常需要进行试验，从影响焊接强度的因素中寻找好的焊接参数搭配，因此采用正交试验设计方式，利用“正交表”选择试验的条件，并进行数据分析，找出满意的试验条件，即合适的焊接参数。下面具体介绍焊接参数的确认过程。

2.4.1 试验的设计

（1）试验目的：确认经济有效的焊接参数。

（2）试验指标：焊接强度作為考察指标，该指标越大，表明试验条件越好。

（3）确定因子与水平：影响焊接强度的因子有3个，即焊接时间、焊接电流、电极压力。查焊接参数规范表，确定在本试验中采用的水平，因子A焊接时间（周波）：水平1为5，水平2为6，水平3为7；因子B焊接电流（kA）：水平1为10，水平2为11，水平3为12；因子C为电子压力（kN）：水平为3，水平2为4，水平3为5。

（4）选择合适的正交表，进行表头设计，列出试验计划：由于所考察的因子是三水平的，因此选用三水平正交表，又由于只考察3个因子，所以选用即可，详见表3。

2.4.2 进行试验和记录试验结果

有了试验计划后就可以按其进行试验，并将试验结果记录在对应的试验条件后面（见表3）。为了避免事先某些考虑不到的因素影响而产生系统误差，采用抽签的方式随机确认试验的次序，并确保是同一人在同一台设备上操作，保证试验的稳定性，尽量避免系统误差。

2.4.3 数据分析

试验的目的是找出各个因子什么样的水平可以使指标达到最大，可以利用正交表的特点进行数据分析。对数据进行直观分析如下。

2.4.3.1 寻找最好的试验条件

第一列，该列中的1、2、3分别表示因子A的3个水平，按水平号将数据分为3组：1对应{ y1，y2，y3 }，2 对应{ y4，y5，y6 }，3对应{ y7，y8，y9 }。

“1”对应的3个试验都采用因子A的一水平进行试验，这3个试验结果的和与平均值分别为T1=y1+y2+y3=8.2+14.2+10.6=33，T1=T1/3=11。“2”对应的3个试验都采用因子A的二水平进行试验，这3个试验结果的和与平均值分别为T2=y4+y5+y6=9+16+11.8=36.8，T2=T2/3=12.3。“3”对应的3个试验都采用因子A的三水平进行试验，这3个试验结果的和与平均值分别为T 3=y7+y8+y8=8+12.4+7.5=27.9，T3=T3/3=9.3。

由以上结果可知，T1，T2，T3之间的差异只反映了A的3个水平间的差异，可以通过比较它们3个平均值的大小看出因子A的水平的好坏。从这3个数据可知因子A的二水平最好。以上数据都列在表3中。

同理可看第二列与第三列，按其中的1，2，3分别将数据分为3组，计算各自的数据和平均值，它们也都列在表3中。由此可知，因子B取二水平好，因子C取三水平好。

综上可知使指标达到最大的条件是A2B2C3。

2.4.3.2 各因子对指标影响程度大小的分析

这可以从各个因子试验结果的极差来看，这里指的是该因子不同水平对应的试验结果均值的最大值与最小值的差，该值大，则改变这一因子的水平会对指标造成较大的变化，因此该因子对指标的影响大；反之，影响就小。因子A的极差为RA=12.3-9.3=3。对因子B、C可同样计算，它们可置于表3中最下面一行。从3个因子的极差可知因子B的影响最大，其次是因子A，而因子C的影响最小。

2.4.3.3 验证试验

在实际问题中分析所得的最佳条件不一定是在试验中出现，为此通常需要进行验证试验，比如选择条件A2B2C1，该条件不在所进行的9次试验中。针对该条件进行了3次试验，结果分别为14.8、15.0、17.0，其平均值为15.6，该条件也是满足的。由于焊接参数一般设置在一个范围内，通过以上分析得出最好条件，确认各参数的范围：焊接时间5周波±1周波，焊接电流11 kA±0.1 kA，电极压力4 kN±0.1 kN。范围确定后再重新试验验证焊接参数是否正确，如有问题再重新修正，直到确定满意的焊接参数。

2.5 导槽与支架焊接

关键要保证焊点强度满足要求，总成尺寸正确。焊点强度的保证关键仍然是焊接参数。关于总成尺寸质量管理，判断总成零件合格与否，通常是將零件放置在零件专用检具上检测，可以对关键测点采用灵敏度高的X-R图。专用检具要定期进行三坐标检测和测量系统分析，确定检具是否合格。

2.6 电泳

该步骤的关键是保证漆膜厚度满足质量要求，盐雾试验满足EDS-T-7143-480Hrs-GRADE2的要求。漆膜厚度为15～20 μm，用膜厚仪检测，盐雾试验按1次/批检测。膜厚仪通过测量系统分析确定设备否可靠，漆膜厚度可以通过过程能力分析监控漆膜厚度变化，一旦过程和检测工具出现异常，可以及时发现并采取措施。

3 总结

以上通过对玻璃导槽生产过程的研究，选用了控制图分析、试验设计的工具，系统地对数据进行了分析、诊断，并采取了相应的措施进行改进，全面地对整个生产过程进行监控，可以提前预测风险并采取措施。采取以上方式通过数据对过程监控，有了长期保存的数据记录，以便掌握过程的质量水平，不管是对于过程控制，还是在产品设计及制定规范方面，都是十分有用的。

参 考 文 献

[1]伍爱.质量管理学[M].广州：暨南大学出版社，2006.

[2]赵熹华.压力焊[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3]克莱斯勒汽车公司，福特汽车公司，通用汽车公司.测量系统分析[Z].2005.

[4]百度百科.统计过程控制[EB/OL].http：//baike.baidu.

com，2015-12-05.

[责任编辑：陈泽琦]