基于六西格玛解决现场缸盖螺栓拧紧问题

以六西格玛DMAIC法为基础，对发动机缸盖螺栓一次拧紧合格率不高的改进研究。以测量系统分析为例.过程能力分析.Minitab等软件工具，重点介绍DMAIC在质量管理中的应用及作用。

1.定义阶段。

现实中，据G公司2020年8月停线问题统计，STN350故障点288分钟的累计报警停线问题是G公司2020年8月停线故障。通过分析旋压曲线，分析报警曲线的最终转矩偏低，低于70Nm(最终控制扭矩为70-160Nm)。一次的合格率只有98.03%。

采用SIPOC的高阶流程图(SIPOC)，供应商为某一螺栓供应商和ATLAS公司。I输入包括螺栓.半成品引擎.操作者.紧固程序，等等。工艺P为锚固，设备自动上紧。O输出使螺栓紧固到最后的力矩。C是客户的生产基地。

将VOC转换成CTQ，即由于拧紧的最终扭矩低于70Nm而造成的工位拧紧报警。首先设定指标，现阶段终拧紧度一次合格率为98.03%，目标是终拧一次合格率99.5%，就停机时间费用而言.电耗.螺栓成本的浪费，按年产量20万台引擎计算，预计可节约收益27.6万元，工程计划半年完成改进。

2.度量阶段。

本公司将定期对拧紧设备进行校准，拧紧感应器读数与拧紧装置读数可靠，满足拧紧精度≤3%的要求，设备测量系统满足要求。

3.分析阶段。

对现场油缸盖螺栓拧紧过程进行了整理，从人机料法环测六个方面对影响因素进行分析，如图1所示。

开始时可进行以下快速检查：

X1-STN340员工资格，从现场人员技能矩阵来看，该职位的员工均符合三级上岗资格，X2-STN350工作位置为自动操作，不涉及人员。故人为非关键性因素。

X3-设备导轨机构确认，通过对设备日常点检表的检查，确认导向定位工装，气缸上的导向销限位工装尺寸满足使用要求，因此，这是一个非关键性因素。

X4-拧紧轴精度，通过拧紧轴校准记录，精度满足3%要求。X5-套筒精度，通过设备日常点检表确认符合检测要求，所以X4和X5是非关键性因素。

X6-气缸盖螺纹孔位置检测，通过随机抓取24组螺栓孔位置度的变量数据(标准为Φ0.6)，利用mintab，计算位置度Cpk=1.93>1.33，即缸盖螺栓孔位置度是关键因素。

X7-气缸螺纹孔位移，通过QDAS数据库对数据进行测量，记录到QDAS数据库中，对其抓取数据读出，达到1.33的容量要求，所以气缸螺纹孔位置不是关键因素。

用X8-摩擦系数法，用双样本T检验，从摩擦系数1.2的两个不同摩擦力系数出发，通过Mintab计算，得到48组变量数据，经Mintab计算，P-value<0.05，表明缸盖螺栓表面的摩擦系数具有显著的影响。类似于图2。

X9-汽缸盖螺栓外型尺寸，螺栓进入工厂将用螺栓直线度检具(标准为-0.3)，随机抽取24组样品，用minitab软件计算出其处理能力，Cpk=11.3，符合工艺能力要求，这是一个非关键因素。

X10-缸盖螺栓抗拉强度，每批螺栓检验外会有拉力(标准为≥940MPa)，用Minitab对144组数据进行了处理能力计算，得到Cp=1.54,Cpk=1.12；尽管工艺能力不强，但在可接受的范围内，后续会根据改进效果考虑是否进一步提升。

X11-紧固程序，气缸盖螺栓采用扭力+扭力加扭力的拧紧工艺分为预拧和终拧紧两部分，如图3，旋紧工艺显示。基于程序更改记录，从2018年的SOP开始，程序并未发生改变，问题在八月发生，所以这是一个非关键因素。要确定X12设备的温度和湿度，X13测量系统本身的误差，X14的测量方法，是否产生变化。这三个影响因素都没有发生变化，所以被认为是一个不重要的因素。

得出的结论是X8缸盖螺栓表面摩擦系数是关键因素，X10缸盖螺栓的抗拉强度是根据改进的结果而定的待判因数。其次，对缸盖螺栓表面摩擦系数的影响因素进行了分析。

基于8月份材料问题较多的螺栓，是四月份供应商生产的，而其2月生产的螺钉在厂里的性能更好，针对这两批螺栓的情况进行了对比分析。

通过对表2中两种表面处理标准工艺进行分析、对比，如表2、B50和CP8000处理后螺栓的加工能力差异，B50处理后螺栓摩擦系数Cpk=1.65如图4所示。最终锁定的原因是供应商表面工艺的改变。

4.改善阶段。

六西格玛改进阶段的目的是对解决方案进行优化，确认达到改进目标。供货商用B50代替CP8000的表面处理油，生产螺栓进行现场检验。将改进后的锚杆在现场进行验证，随机收集了2496个变量数据，用Minitab软件对其进行分析，样本量为101Nm，样本量为2.26。经改进，该厂在发动机连续2个月的生产过程中，其终拧紧度一次合格率达99.7%，改进有效。

5.控制阶段。

在控制阶段，确保气缸盖螺钉一次紧固合格率有了明显的提高。控制计划需要由供应商优化，如表3所示；工厂内部需要实时监测，要求外部检测.工艺制定每周拧紧一次日报，报告拧紧工作位置一次一次拧紧原因分析，生产部门利用OEE技术，整理紧固件。

总结

为解决装配线缸盖螺栓终紧度一次合格率低的问题，采用六西格玛质量管理工具，通过定义.测量.分析.改善.控制过程，挖掘根源，改善优化，达到精益求精的效果.消除生产浪费，提高生产效率。