运用DOE方法改善激光焊接不良

A公司发现，在RTY，除TOP1功能复测缺陷外，TOP2激光焊接缺陷保持在0.5%左右，没有改善的迹象。针对这一问题，公司决定采用六西格玛DMAIC方法进行系统、科学的分析和改进，激光焊接缺陷从0.5%减少到现在的0.1%左右。

定义:

利用SIPOC图对激光焊接过程的供应商(上工序)、输入、过程、输出和客户(下工序)进行宏观梳理，确定KPOV有两个关键的过程输出变量，即焊接张力和焊接外观不良。

通过对历史数据的分析发现，在项目开发前期，激光能量、距离、时间、焊接形状等参数已经得到验证，满足产品要求。同时，在生产过程中，定期对焊接张力进行采样和程控，可以确认张力缺陷为零。另一方面，焊接外观不良受多种原因影响，主要有三种不良现象:过焊、虚焊和焊点偏差。因此，将焊接外观不良确定为重点改进目标，结合历史最好水平和行业水平，将目标设定为0.2%。

测量:

首先，外观检验员通过100% CCD(半自动线)或自动CCD(自动线)检查焊接外观，MSA分析确认测量系统稳定可靠。

其次，利用因果矩阵C&E矩阵对焊接相关过程进行分析，对单个过程的输入变量进行分解，找出每个输入变量与每个输出缺陷(焊接缺陷)之间的相关性，并将关联度分为4类，分别给定值0、1、3、9。之后，根据分析结果，柏拉图梳理出五个重要因素。

最后，应用过程潜在失效模式分析PFMEA工具，进一步确认关键风险因素为:X4载体定位槽与单元尺寸的匹配程度、X7焊接夹具的尺寸、X8焊接夹具的定位方式、X9焊接夹具的压紧力和X10焊接能量。X10已经在产品和工艺设计中得到验证，并在大规模生产中得到实时监控。

分析:

集思广益剩余三个关键危险因素X7~X9的成因，采用5W2H和鱼骨图方法，结合激光焊接微动分解，分析发现:

抓手的定位方法不合理。频繁按压会在反作用力下移位，按压时垫和耳的水平会发生变化，导致焊接穿孔和爆炸焊接。

夹爪的孔径过大，大于垫和拉环的宽度，拉环无法有效压紧，会导致焊接穿孔；

如果卡爪的压力太小或太大，凸耳将不会被压紧，或者过压位移将导致焊接穿孔。

主观分析结果用统计工具假设检验，客观验证得出p值。

改善:

容差分析:为了给关键X的DOE验证提供理论支持，团队决定对X7、电池、PCM进行最坏情况容差分析。通过对凸耳间距、凸耳宽度和夹爪内径宽度的分析，发现当出现极限偏差时，0.2毫米的凸耳不会被夹爪压住，会影响焊接成品率。因此，在线生产中应及时修正夹爪内径DOE，进一步减少焊接缺陷。

析因设计DOE:对于X4、X7~X9，安排四因素两水平三中心点进行析因实验，发现X7~X9为显著因素，存在一个弯曲，需要进一步设计连续变量X7和X9，找到最大优势。

RSM DOE:安排了X7和X9的中央复合响应面设计。实验结果表明，存在弯曲现象，设定屈服值有望较高，并获得最佳模型参数。

根据最佳参数(具体数据保密)，对X7~X9进行了改进并引入生产。经过半个月的连续监测，激光焊接成品率达到99.93%，达到了改进目标。

控制:

将载体单元间距宽度、压爪尺寸、压爪定位方法和压压力标准化，并在同一系列产品上水平展开。同时，增加相应的激光焊接夹具设计规范，更新抽查表，实现持续、长期的有效改进。