六西格瑪方法在車門焊點開裂問題中的應用

奚玉富　劉思揚　周福榮

摘 要：針對整車臺架試驗中出現的前門導槽支架與前門內板焊點開裂問題，開展六西格瑪項目，通過定義、測量、分析、設計、驗證五個階段，分析導槽支架載荷狀況，識別出引發開裂的潛在因子，并通過因子排查確定根本原因。最后通過實驗設計選擇最優方案，實施方案后問題解決不再復現。該改進方法在解決問題的同時，證明了六西格瑪方法在車門質量管理領域應用的可行性，為類似問題的改進提供參考價值。

關鍵詞：鉸鏈門 六西格瑪 臺架試驗

Application of Six Sigma Method in Cracking of Car Door Solder Joint

Xi Yufu Liu Siyang Zhou Furong

Abstract：Aiming at the cracking of the solder joints between the front door guide trough bracket and the front door inner panel that appeared in the vehicle bench test， the Six Sigma project was carried out to analyze the load status of the guide trough bracket through five stages of definition， measurement， analysis， design and verification to identify the potential causes of cracking， and determine the root cause through factor investigation. Finally， the optimal scheme is selected through experimental design， and the problem solving will not recur after the implementation of the scheme. While solving the problem， the improved method proves the feasibility of applying the six sigma method in the field of door quality management， and provides reference value for the improvement of similar problems.

Key words：hinged door， six sigma， bench test

1 前言

前門導槽支架與前門使用焊接方式連接，起到支撐固定前門玻璃導槽，從而固定前門玻璃的作用。在十萬次耐久試驗中，為避免車門導槽支架開裂導致車門異響甚至損壞，對支架的剛度與焊接質量提出了較高的設計要求。

六西格瑪是一種注重流程，基于事實與數據，追求完美的質量管理方法，本文針對整車臺架試驗中出現的前門導槽支架與前門內板焊點開裂問題，采用六西格瑪方法開展項目，通過定義、測量、分析、設計、驗證五個階段，解決了開裂問題，提升車門的質量與可靠性，為類似產品的生產、改進提供參考價值。

2 定義階段

2.1 問題描述

某車型在鉸鏈側門子系統耐久試驗過程中，試驗進行到71000次時檢查發現，左/右側前門內鈑金焊點（玻璃升降器導槽固定點）開裂，試驗完成時，檢查發現開裂進一步擴大。

2.2 項目范圍識別與目標收益

根據定義樹識別項目的范圍為該車型左/右前門、玻璃導槽支架、內板、設計、制造、試驗過程。項目目標為經過耐久試驗后，故障處焊點開裂數量為0。項目收益為解決焊點開裂問題減少臺架試驗次數，減少試驗費用，保證整車按節點上市。

3 測量階段

測量階段是六西格瑪方法以事實和數據驅動的具體體現，本階段將通過數據分析對測量系統予以評價，并通過頭腦風暴、故障樹圖等手段找出本項目要分析改善的關鍵因子。

3.1 載荷分析

對前門導槽支架進行載荷分析。從系統上來說，設計上系統無靜載荷;在關門的工況下，關門瞬間前門玻璃會產生劇烈抖動，從而產生動載荷。玻璃產生的動載荷通過導槽傳遞到支架，再傳給焊點。因此關門瞬間產生的動載荷是焊點的受力來源。

3.2 潛在因子分析

通過頭腦風暴方法，從設計、制造、試驗三個環節梳理出引發問題的潛在因子共15個。

3.3 測量方法與測量系統分析

對于焊點熔核直徑測量我們使用的測量工具為數顯游標卡尺。測量方法：撕裂焊點，將基材拉脫，測量焊接扣（熔核）的最大直徑d1和最小直徑d2，判斷是否熔核直徑D=（d1+d2）/2≥4mm。輸出測量值：焊點合格/不合格。

從測量結果可知，焊點熔核直徑測量系統的重復性和再現性100%，符合要求。

對于試驗關門速度測量我們使用測量工具為關門速度測量儀。測量方法：將關門速度測量儀吸附件在車身上，對準鎖扣位置，測量側門在臺架的控制下，實際的關門速度V。輸出測量值：關門速度。

使用minitab分析測量結果可知，試驗關門速度測量系統量具貢獻率：4.49%（<9%），量具研究變異：21.19（<30%），量具可區分類別數：6（>5），該測量系統合格。

4 分析階段

4.1 故障車檢查分析

通過對故障車的試驗過程、整車外觀、DTS、附近零件、焊點開裂質量進行檢查，我們得知試驗過程正常;整個車制造質量不高，但車門本身的鈑金制造經過專業工程師跟蹤，質量過關，且這些問題對本問題無影響;玻璃晃動幅度小，在關門過程中，不會對玻璃導槽及焊點產生額外的動載荷;前玻璃導槽與內板焊接匹配良好，沒有靜載荷（內應力）。

4.2 測量數據分析

從焊點質量的測量結果得知，焊點質量合格，不是焊點開裂的原因。從關門速度測量結果得知：在1.5m/s的關門速度階段：速度測量值為（1.47±0.091）m/s（按95%合格率4σ水平），最大關門速度不超標準10%;在2.0m/s的關門速度階段：速度測量值為（1.99±0.081）m/s（按95%合格率4σ水平），最大關門速度不超標準10%;因而關門速度合格，不是焊點開裂的原因。

因此焊點開裂的原因是：支架與內板連接方式設計不合理。

5 設計階段

根據分析階段得到的根本原因，使用頭腦風暴得到14個解決方案，使用多重投票的方法得到8個潛在解決方案。

5.1 參數圖與實驗設計

通過分析，得到系統的參數圖為：

我們使用L8的正交試驗表進行實驗設計，做7因子2水平的正交試驗（圖8）。

因為在試驗中焊點上部焊點先開裂，然后下部焊點受力嚴重接著開裂，我們重點參考上焊點的最大應力數據，并綜合分析中焊點與下焊點的數據。由實驗結果得知C、D、E 三個因子都能減少三個焊點的最大應力。因此得出3個解決方案：1.增加焊點;2.焊點開裂處增加結構膠;3.增加對手件料厚（圖9）

通過分析焊點應力改善程度得知，方案2對焊點應力改善幅度最大，因此使用方案2作為最終解決方案。

6 驗證階段

通過CAE驗證方案，按照方案更改后進行CAE分析，焊點應力值為60Mpa，遠低于內板屈服強度 150Mpa，沒有焊點開裂風險。通過實車驗證，在該車型前門玻璃前下導槽支架和內板間涂結構膠并進行門蓋十萬次耐久試驗后，焊點完好未發生開裂。方案驗證有效。

7 總結

本文通過開展六西格瑪項目的方式研究了在十萬次耐久試驗過程中問題，通過流程梳理、試驗研究、數據分析等方法，確定設計因素是導致焊點開裂的關鍵因素。通過設計試驗與方案對比得到了最優解決方案，成功解決該問題，為生產過程帶來顯著的經濟效益。

同時本研究方法也體現了六西格瑪方法在質量改進領域的科學性、嚴謹性，證明了六西格瑪方法在車門質量管理領域應用的可行性，為后續類似問題改進提供了新思路。