某商用車前門(mén)限位器安裝點(diǎn)開(kāi)裂研究

欒成程

【摘 要】車門(mén)限位器是汽車的重要組成部分，既可以將車門(mén)停留在一定位置，保證乘客進(jìn)出汽車的便捷性，又可以防止汽車車門(mén)的自動(dòng)關(guān)閉對(duì)人造成潛在的傷害。因此，車門(mén)限位器安裝的可靠性關(guān)系重大。文章通過(guò)QC質(zhì)量管理工具，對(duì)某車型前門(mén)限位器安裝位置車身開(kāi)裂問(wèn)題進(jìn)行了分析及解決，完整地展示了QC工具的流程和方法。通過(guò)本案實(shí)例，不僅可以讓讀者了解QC工具在生產(chǎn)生活中的實(shí)際應(yīng)用，也為解決同類問(wèn)題提供了參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】QC；限位器；開(kāi)裂；強(qiáng)度

【中圖分類號(hào)】U463.834 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）06-0077-04

QC活動(dòng)指的是在生產(chǎn)或工作崗位上從事各種勞動(dòng)的職工，圍繞企業(yè)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略、方針目標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題，進(jìn)行以改進(jìn)質(zhì)量，降低消耗，提高人員素質(zhì)和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益為目的而組織起來(lái)的運(yùn)用管理理論和方法開(kāi)展的活動(dòng)[1]。QC來(lái)源于管理活動(dòng)。早在1987年，西方國(guó)家為了提高質(zhì)量管理效果，成立了QC活動(dòng)小組，目的是共同提高質(zhì)量管理水平，且發(fā)揮過(guò)顯著的作用。世界著名的質(zhì)量管理專家美國(guó)朱蘭博士曾說(shuō)：“QC小組活動(dòng)的開(kāi)展，使日本的產(chǎn)品質(zhì)量躍居領(lǐng)先地位?！边@就充分說(shuō)明了質(zhì)量管理小組的作用巨大[2]。

汽車車門(mén)限位器是控制車門(mén)開(kāi)啟角度并使車門(mén)停留在最大開(kāi)度位置的裝置[3]，也是車門(mén)啟閉系統(tǒng)中的關(guān)鍵零件，其安裝的可靠性，不僅直接關(guān)系到車門(mén)開(kāi)啟的靈活性，更對(duì)整車的安全性、NVH等特性有至關(guān)重要的影響。本文結(jié)合某車型前門(mén)限位器車身安裝點(diǎn)開(kāi)裂問(wèn)題，運(yùn)用質(zhì)量管理工具，采用PDCA控制循環(huán)，詳細(xì)分析了問(wèn)題的主要癥結(jié)和原因，從而制定對(duì)策和措施，最終解決了限位器安裝點(diǎn)開(kāi)裂的問(wèn)題，達(dá)到了QC活動(dòng)的預(yù)期目標(biāo)，也為今后新車型的開(kāi)發(fā)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 問(wèn)題的提出

2016年6月，接到售后部門(mén)反饋，某商用車前門(mén)限位器安裝點(diǎn)附近異響。售后人員在拆除限位器裝配螺栓后發(fā)現(xiàn)，車身上的限位器固定點(diǎn)鈑金開(kāi)裂。故障位置如圖1所示。

1.2 現(xiàn)狀分析

某商用車限位器為汽車常用拉桿式限位器。在車門(mén)啟閉過(guò)程中，車門(mén)鈑金上的限位器盒拉動(dòng)限位器臂繞限位器旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，限位器本身在此過(guò)程中作為二力桿起到控制車門(mén)開(kāi)度的作用[4]。在限制車門(mén)開(kāi)啟程度的過(guò)程中，相對(duì)于車門(mén)側(cè)（車門(mén)內(nèi)板）有橡膠等緩沖材料，車身側(cè)（側(cè)圍）為剛性連接，受力情況十分惡劣。從圖1可以看出，限位器安裝在車身側(cè)的鈑金出現(xiàn)了明顯的裂紋延伸的情況。截至2016年6月13日，售后部門(mén)已反饋數(shù)臺(tái)故障車，初步判斷為非偶發(fā)問(wèn)題。

為了再次確認(rèn)故障的位置，一般遵循零件互換對(duì)比的原則，將故障車上的零件與非故障車上零件進(jìn)行互換重裝，通過(guò)對(duì)比裝配的結(jié)果，從而明確故障的位置，縮小原因調(diào)查范圍，其目的在于區(qū)分故障是零件本身的問(wèn)題還是車身鈑金的問(wèn)題引起的。在本案例中，將故障車的限位器拆下，重新裝配到其他無(wú)故障車上，異響消失，排除限位器零件質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致異響；將合格的限位器裝配到故障車上，異響重現(xiàn)。由此可以推斷，異響是由限位器固定點(diǎn)的故障引起的。

1.3 目標(biāo)設(shè)定

目標(biāo)的設(shè)定都應(yīng)遵循一定的原則，并有充分的依據(jù)。由此，設(shè)定的目標(biāo)才會(huì)適當(dāng)、合理，既具挑戰(zhàn)性，又具可實(shí)現(xiàn)性；QC小組才有可能通過(guò)活動(dòng)和全體成員的努力，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，完成課題。依據(jù)客戶標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求，車身產(chǎn)品改進(jìn)小組最終確定本次活動(dòng)的目標(biāo)：消除限位器車身固定點(diǎn)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，故障PPH降為0。

2 原因分析及要因確認(rèn)

2.1 原因分析

進(jìn)行原因分析時(shí)，遵循循序漸進(jìn)、有的放矢的原則，使整個(gè)QC活動(dòng)順利開(kāi)展。如果把整個(gè)活動(dòng)看作一個(gè)項(xiàng)目，那么原因分析就是P階段的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。活動(dòng)注重發(fā)揮每一位小組成員的積極性和創(chuàng)造性，通過(guò)頭腦風(fēng)暴，大家集思廣益、暢所欲言、各抒己見(jiàn)，發(fā)揮集體智慧和發(fā)散思維，充分挖掘顯性和隱性的影響因素，在原因分析環(huán)節(jié)充分地進(jìn)行探討，梳理出了導(dǎo)致限位器安裝鈑金開(kāi)裂的潛在影響因素：零件質(zhì)量、車身焊接、總裝裝配及車身強(qiáng)度，涵蓋了零件、工藝、過(guò)程、設(shè)計(jì)等幾個(gè)維度，力求找出根本原因。

QC活動(dòng)重視每一個(gè)環(huán)節(jié)的科學(xué)性，注重運(yùn)用科學(xué)的工具和方法來(lái)檢視結(jié)果。經(jīng)小組成員認(rèn)真討論，決定對(duì)4個(gè)因素依次進(jìn)行科學(xué)的論證。

2.2 要因確認(rèn)

要因確認(rèn)就是要對(duì)諸多原因進(jìn)行鑒別，把確實(shí)影響問(wèn)題的原因找出來(lái)，將目前狀態(tài)良好、對(duì)問(wèn)題影響不大的原因排除掉，以便為制定對(duì)策提供依據(jù)，對(duì)癥下藥，否則，對(duì)影響不大的因素制定對(duì)策并加以實(shí)施，必然造成人、財(cái)、物的浪費(fèi)，加大了問(wèn)題的難度，延長(zhǎng)了解決問(wèn)題的時(shí)間。因此，要因確認(rèn)時(shí)，把工作做扎實(shí)、做深入是十分必要的，也是“磨刀不誤砍柴工”的明智之舉。要因確認(rèn)列表見(jiàn)表1。

小組成員按表1中的進(jìn)度要求，扎實(shí)深入地對(duì)各個(gè)影響因素進(jìn)行確認(rèn)。

2.2.1 車身焊接調(diào)查

車身焊接的調(diào)查，涉及的因素包括零件質(zhì)量、零件匹配程度、焊接工藝與過(guò)程等（如圖2所示）。

QC小組前往車身車間抽查零件狀態(tài)，通過(guò)QC小組調(diào)查，鈑金各零件材質(zhì)和板材厚度符合圖紙要求；加強(qiáng)板和外板等零件表面無(wú)壓痕、縮頸、拉薄等沖壓缺陷；QC小組判定零件質(zhì)量合格。

查看零件匹配情況，焊接前后加強(qiáng)板和外板配合良好，無(wú)離空現(xiàn)象；焊接情況按照焊接工藝正常進(jìn)行，螺母焊接牢固，焊點(diǎn)無(wú)異?，F(xiàn)象。QC小組判定車身焊接正常。

結(jié)論：車身焊接不是問(wèn)題要因。

2.2.2 總裝裝配調(diào)查

通過(guò)QC小組調(diào)查，某商用車所使用的限位器為SGMW常用限位器，近年來(lái)未出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。調(diào)查小組對(duì)該限位器的功能展開(kāi)調(diào)查，隨機(jī)抽查總裝生產(chǎn)線的線旁零件，測(cè)量了限位器的關(guān)鍵參數(shù)——開(kāi)啟角度，一、二擋讀數(shù)均在技術(shù)要求的范圍內(nèi)，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

QC小組繼續(xù)調(diào)查總裝車間的裝配情況，現(xiàn)場(chǎng)裝配按照工藝正常進(jìn)行。隨機(jī)抽查限位器安裝螺栓的扭矩值（標(biāo)準(zhǔn)值為9～12 N·m）發(fā)現(xiàn)，扭矩偏大，無(wú)偏小現(xiàn)象（見(jiàn)表2）?？紤]到檢測(cè)儀器的誤差，認(rèn)定裝配扭矩基本在工藝范圍內(nèi)。

結(jié)論：總裝裝配不是問(wèn)題要因。

2.2.3 車身側(cè)強(qiáng)度分析

根據(jù)QC小組調(diào)查的深入，車身強(qiáng)度分析也同步展開(kāi)。小組成員經(jīng)過(guò)頭腦風(fēng)暴，決定先對(duì)比其他對(duì)標(biāo)車型（A車、B車、C車），以期找出問(wèn)題發(fā)生的根本原因。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過(guò)篩選，列出了與問(wèn)題相關(guān)聯(lián)的具體參數(shù)（見(jiàn)表3）。

2.2.3.1 前門(mén)重量

當(dāng)車門(mén)開(kāi)啟一定角度，對(duì)其進(jìn)行受力分析，簡(jiǎn)化如圖3所示。

假設(shè)忽略摩擦力等阻力因素，車門(mén)受力平衡可得：F1×L+M重=F2×L'。其中，F(xiàn)1——限位器合力；L——限位器力臂；M重——車門(mén)重量產(chǎn)生的力矩；F2——車門(mén)開(kāi)啟力；L'——車門(mén)開(kāi)啟力臂。

從車門(mén)受力平衡方程可以看出，車門(mén)重量產(chǎn)生的力矩M重與限位器合力F1無(wú)直接相關(guān)的關(guān)系。

2.2.3.2 車門(mén)開(kāi)啟角度差

在正常情況下，汽車車門(mén)開(kāi)啟的最大角度即為限位器開(kāi)啟的角度，此時(shí)車門(mén)鉸鏈未承受車門(mén)開(kāi)啟力矩。但當(dāng)極限狀態(tài)——車門(mén)過(guò)開(kāi)的情況發(fā)生，即車門(mén)開(kāi)度超過(guò)限位器理論開(kāi)啟角度時(shí)，限位器單獨(dú)承受車門(mén)開(kāi)啟力矩，直至達(dá)到鉸鏈最大開(kāi)啟角度。從車門(mén)受力平衡方程可以得知：此時(shí)車門(mén)開(kāi)啟力F2超過(guò)正常值，其他參數(shù)沒(méi)有明顯變化的情況下，限位器所受合力F1也超出正常值。對(duì)比4個(gè)車型，可得出結(jié)論：D車型的狀況最惡劣。

2.2.3.3 限位器螺母規(guī)格

定性地分析限位器螺母規(guī)格對(duì)此問(wèn)題的影響可知，螺母越小，單位面積受力越大，應(yīng)力也越容易集中，由此可見(jiàn)，D車型的狀況最惡劣。

2.2.3.4 應(yīng)力值

隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，CAE技術(shù)日趨成熟，各種數(shù)值仿真方法，如有限元、多體動(dòng)力學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)等技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)力值可以通過(guò)CAE有限元分析模擬算出。QC小組成員對(duì)各個(gè)車型進(jìn)行了CAE模擬分析，詳細(xì)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表4。

綜上可知，本文研究的某車型（故障車D），限位器位置的鈑金存在很大的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)論：車身側(cè)強(qiáng)度不足是問(wèn)題要因。

3 制定對(duì)策

QC小組成員遵從“5W1H”原則，經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)查和認(rèn)真分析與校核，得出了限位器安裝點(diǎn)開(kāi)裂是由于此處應(yīng)力大的原因?qū)е碌摹＝?jīng)過(guò)QC小組的集思廣益和綜合考量，初步確定了增加螺母板和增大螺母的方案。

基于相同模擬工況下，經(jīng)過(guò)CAE分析，實(shí)施改進(jìn)方案后，加強(qiáng)板處最大應(yīng)力為174 MPa，故障車開(kāi)裂的外板最大應(yīng)力為144 MPa，降幅達(dá)到12.7%，且未超過(guò)材料屈服強(qiáng)度。由此可得出結(jié)論：改進(jìn)方案能有效地降低限位器安裝點(diǎn)螺母根部鈑金的應(yīng)力，達(dá)到了活動(dòng)預(yù)期的目標(biāo)。

4 對(duì)策實(shí)施

QC小組活動(dòng)最主要的目的就是解決問(wèn)題，而開(kāi)展對(duì)策實(shí)施是非常關(guān)鍵的一環(huán)。因此，車身改進(jìn)小組立即發(fā)布設(shè)計(jì)變更，具體措施：①增加限位器螺母板，同時(shí)增加3個(gè)焊點(diǎn)；②限位器安裝螺母和螺栓的規(guī)格由M6更改為M8。方案對(duì)比如圖4所示。

5 效果檢查和鞏固措施

5.1 效果檢查

通過(guò)QC小組成員的共同努力，問(wèn)題未再重復(fù)出現(xiàn)，PPH已降為0，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。在整個(gè)車輛生命周期內(nèi)，會(huì)持續(xù)跟蹤，對(duì)客戶負(fù)責(zé)到底。

5.2 鞏固措施

已經(jīng)將此經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)加入Lesson Learn，同時(shí)推動(dòng)了限位器安裝螺母和螺栓的規(guī)格由M6更改為M8的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)本次QC小組活動(dòng)，成功解決了某車型鈑金開(kāi)裂問(wèn)題，同時(shí)小組成員的問(wèn)題解決能力、QC知識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作精神得到大幅提高。QC活動(dòng)作為質(zhì)量改進(jìn)與提高、技術(shù)創(chuàng)新的有效手段，將在今后的生產(chǎn)生活中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。因此，我們應(yīng)立足崗位工作，充分調(diào)動(dòng)員工的積極性和創(chuàng)造性，使QC活動(dòng)為企業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]秦國(guó)毅.企業(yè)QC小組活動(dòng)推進(jìn)中的問(wèn)題與對(duì)策探索[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016，15（5）.

[2]劉海英.淺談企業(yè)如何更有效地開(kāi)展QC小組活動(dòng)[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2008（22）.

[3]劉遺勛，曹春生.淺談車門(mén)限位器的設(shè)計(jì)[A].河南省汽車工程學(xué)會(huì).第九屆河南省汽車工程技術(shù)研討會(huì)論文集[C].2012.

[4]王峻峰，劉瑩，喬鑫.汽車車門(mén)限位器力矩曲線有限元分析[A].中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì).中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C].2014.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]