四輪定位后橋前束優化

劉佳琳，李小北，穆 瑩，郭 寅

（北京奔馳汽車有限公司，北京 100176）

為了提高汽車行駛穩定性、操縱輕便性以及輪胎和其他機件的壽命，汽車車輪需要保持合理的定位參數。因此，四輪定位對汽車的安全性和經濟性具有重要意義。四輪定位包括前輪定位、后輪定位以及附加測量值。若后輪定位角發生偏差，后輪推力線偏離幾何中心線，形成推力角，將無法保證汽車行駛的直線性，如圖1、圖2所示。其中通過設置后輪前束，可使后輪推力線與幾何中心線重合，保證車輛的正常行駛和轉向。與前輪前束相似，若后輪前束不符合技術要求，也將會增加輪胎的磨損和影響轉向穩定性。雖然汽車供應商在之前已經做好后輪前束調整，但工廠在汽車下線前，仍需要再次對后輪前束進行檢測，以確保后輪前束在規定公差范圍內。

此次相關車型采用多連桿后橋結構，在試生產過程中發現此車型后輪前束調整率高的問題，增加了生產人員工作量，影響工作效率。為此，利用6 Sigma 方法逐步找出引起此問題的過程參數，再對其進行改善和控制來減少過程的變差，從而達到降低后輪前束調整率高的目的。

1 用6 Sigma 方法解決上述問題

1.1 界定階段

在試生產過程中對車輪前束進行檢測，發現某車型的后輪前束值在公差范圍外，需要再次調整，導致此車型后輪前束調整率高。因此將問題的解決目標聚焦在后輪前束上，找出并消除此車型后輪前束調整率高的根本原因，使其前束值在所定公差范圍內，將總調整率降低。

對此車型的后橋從供應商到整車離線的過程進行排查和分析，最終將造成問題的原因鎖定在供應商對后輪前束的預調、整車合裝和下線車輛檢查前束三個過程中。

1.2 測量階段

1.設備測量系統分析

工廠四輪定位（wheel alignment）和供應商的四輪定位設備都具有兩條測試線，分別對這兩條線進行測試。在工廠兩條測試線上對10輛車分別進行3次重復測量，結果顯示工廠的兩條線精確度沒有問題。對供應商的兩條測試線進行測量發現，兩條測試線的精度不準確，且兩條線施加的偏移量不同。

2.過程能力分析

（1）對工廠四輪定位設備的過程能力分析。用實際車輛對測量系統進行分析，圖3表明工廠調節后輪前束實際值過于分散，僅通過添加偏移量不能解決問題。因此，需要先優化，縮小實際值波動范圍。然后優化，將集中后的低離散數據調整至公差范圍內。

（2）對供應商四輪定位設備的過程能力分析。用標定工裝對測量系統進行分析，圖4表明供應商預調節前束值公差遠小于工廠的公差。但由于公差范圍較窄，添加偏移量移動值，很容易偏出公差范圍。因此，希望可以接近于1，將數據置于公差范圍內。

1.3 分析階段

通過魚骨圖分析，影響后輪前束調整率高的主要原因在后橋、車身以及后橋與車身的相對位置。

1.后橋

供應商預調整后輪前束值應在公差范圍內，在運輸到工廠后通過三坐標設備掃描制動盤以檢查其后輪前束值。檢測結果顯示數據呈現不同趨勢，數據產生差異性主要來源于供應商的兩條不同測試線。供應商兩條線上的對標件存在極大差異，不能交叉使用，因此，需要對兩條線添加不同的偏移量。

2.車身

副車架上4個襯套與車身上的裝配孔裝配前間隙過大，副車架定位銷無法發揮作用，無法保證打緊過程中的精度。因此副車架會隨著車身螺栓孔的偏差Δ而產生偏轉，如圖5所示。在此情況下，進行四輪定位測量，發現Δ與前束有輕微相關性。固定副車架的位置，使其主定位襯套起作用，副車架將不會隨著車身螺栓孔的偏差而產生偏轉，如圖5所示。在此情況下，進行四輪定位測量，發現Δ與前束相關性消失。

3.橋與車身的相對位置

經檢測發現定位銷的功能長度遠小于車身與橋的距離，因此即使在擰緊期間，定位銷也不能起到固定后橋位置的作用。為此需要減小車身與后橋的間隙，使定位銷起作用。

1.4 改進階段

1.4.1 改進方法

（1）供應商檢查并正確預調整前束。供應商需要根據工廠實際值對設備的公差帶添加偏移量，以正確地預先調整前束。為使總前束和前束差滿足要求，需要盡可能讓單個前束接近中間值，意味著單個前束的應該盡可能近似。

（2）工廠兩條四輪定位測試線間差異的控制。為消除工廠兩條四輪定位測試線的差異，并保證準確性，工廠應定期從生產線取實車到更高精度的設備上進行測量，以標定本設備。若連續出現過大偏差，則需在收集足夠數據后計算其差值，以作為設備添加偏移量的依據。

（3）車身與車軸相對位置的調整。為確保定位銷起作用，需要將車身與車橋間的間隙減小，將副車架固定在最佳位置。若成本允許，所有夾具都可經過改善達到最佳狀態，以發揮更大的作用。

1.4.2 改進前后數據對比

圖6、圖7與圖3、圖4相比，改進后的四輪定位設備過程能力值接近于1，與之前期望的目標值相近。

1.5 控制階段

為了防止此問題再次發生，需要對生產過程嚴格監控以保證產品品質，并提高生產效率。

（1）供應商檢測并添加偏移量以正確地預調整后輪前束。由于供應商有兩條四輪定位測試線，因此，需要對其分別進行監控、分析和增加偏移量。另外供應商設備不精確，有可能是由探針清潔度差且不能靈活旋轉引起的，使真實值產生偏差。因此，需要增加校準頻率、檢查對標件數據、增加設備維護的頻率。以后，供應商可與生產部門直接聯系，對其進行監控，并增加偏移量。

（2）工廠的相關部門需要定期對四輪定位測試線進行檢測。相關部門將生產數據與本部門數據進行對比，以控制四輪定位設備的精度。若偏差過大或同一側偏差，則需要添加偏移量。若出現較大差異，相關部門還需要對設備進行校準。另外，相關部門可在進行四輪定位后直接進行車輛測試，以排除掉影響束值的其他因素。

2 結論

如何在生產過程中發現問題并有效解決，而不是將有問題的車輛流至市場，造成經濟和品牌上的損失，是一個十分有價值的課題。本文通過6Sigma方法解決實際過程中遇到后輪調整率高的問題，以提高生產效率。為減少日后由相似原因造成效率低等問題，在實際生產過程中需注意真實值偏差，定期對設備精確度進行檢查，以及使用更高精度的量規與真實的零件進行對比。日后，在工具的使用方面需要繼續不斷學習，以提高問題的解決效率，并實現技術沉淀。