六西格玛方法在车门焊点开裂问题中的应用

奚玉富　刘思扬　周福荣

摘 要：针对整车台架试验中出现的前门导槽支架与前门内板焊点开裂问题，开展六西格玛项目，通过定义、测量、分析、设计、验证五个阶段，分析导槽支架载荷状况，识别出引发开裂的潜在因子，并通过因子排查确定根本原因。最后通过实验设计选择最优方案，实施方案后问题解决不再复现。该改进方法在解决问题的同时，证明了六西格玛方法在车门质量管理领域应用的可行性，为类似问题的改进提供参考价值。

关键词：铰链门 六西格玛 台架试验

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

前门导槽支架与前门使用焊接方式连接，起到支撑固定前门玻璃导槽，从而固定前门玻璃的作用。在十万次耐久试验中，为避免车门导槽支架开裂导致车门异响甚至损坏，对支架的刚度与焊接质量提出了较高的设计要求。

六西格玛是一种注重流程，基于事实与数据，追求完美的质量管理方法，本文针对整车台架试验中出现的前门导槽支架与前门内板焊点开裂问题，采用六西格玛方法开展项目，通过定义、测量、分析、设计、验证五个阶段，解决了开裂问题，提升车门的质量与可靠性，为类似产品的生产、改进提供参考价值。

2 定义阶段

2.1 问题描述

某车型在铰链侧门子系统耐久试验过程中，试验进行到71000次时检查发现，左/右侧前门内钣金焊点（玻璃升降器导槽固定点）开裂，试验完成时，检查发现开裂进一步扩大。

2.2 项目范围识别与目标收益

根据定义树识别项目的范围为该车型左/右前门、玻璃导槽支架、内板、设计、制造、試验过程。项目目标为经过耐久试验后，故障处焊点开裂数量为0。项目收益为解决焊点开裂问题减少台架试验次数，减少试验费用，保证整车按节点上市。

3 测量阶段

测量阶段是六西格玛方法以事实和数据驱动的具体体现，本阶段将通过数据分析对测量系统予以评价，并通过头脑风暴、故障树图等手段找出本项目要分析改善的关键因子。

3.1 载荷分析

对前门导槽支架进行载荷分析。从系统上来说，设计上系统无静载荷;在关门的工况下，关门瞬间前门玻璃会产生剧烈抖动，从而产生动载荷。玻璃产生的动载荷通过导槽传递到支架，再传给焊点。因此关门瞬间产生的动载荷是焊点的受力来源。

3.2 潜在因子分析

通过头脑风暴方法，从设计、制造、试验三个环节梳理出引发问题的潜在因子共15个。

3.3 测量方法与测量系统分析

对于焊点熔核直径测量我们使用的测量工具为数显游标卡尺。测量方法：撕裂焊点，将基材拉脱，测量焊接扣（熔核）的最大直径d1和最小直径d2，判断是否熔核直径D=（d1+d2）/2≥4mm。输出测量值：焊点合格/不合格。

从测量结果可知，焊点熔核直径测量系统的重复性和再现性100%，符合要求。

对于试验关门速度测量我们使用测量工具为关门速度测量仪。测量方法：将关门速度测量仪吸附件在车身上，对准锁扣位置，测量侧门在台架的控制下，实际的关门速度V。输出测量值：关门速度。

使用minitab分析测量结果可知，试验关门速度测量系统量具贡献率：4.49%（<9%），量具研究变异：21.19（<30%），量具可区分类别数：6（>5），该测量系统合格。

4 分析阶段

4.1 故障车检查分析

通过对故障车的试验过程、整车外观、DTS、附近零件、焊点开裂质量进行检查，我们得知试验过程正常;整个车制造质量不高，但车门本身的钣金制造经过专业工程师跟踪，质量过关，且这些问题对本问题无影响;玻璃晃动幅度小，在关门过程中，不会对玻璃导槽及焊点产生额外的动载荷;前玻璃导槽与内板焊接匹配良好，没有静载荷（内应力）。

4.2 测量数据分析

从焊点质量的测量结果得知，焊点质量合格，不是焊点开裂的原因。从关门速度测量结果得知：在1.5m/s的关门速度阶段：速度测量值为（1.47±0.091）m/s（按95%合格率4σ水平），最大关门速度不超标准10%;在2.0m/s的关门速度阶段：速度测量值为（1.99±0.081）m/s（按95%合格率4σ水平），最大关门速度不超标准10%;因而关门速度合格，不是焊点开裂的原因。

因此焊点开裂的原因是：支架与内板连接方式设计不合理。

5 设计阶段

根据分析阶段得到的根本原因，使用头脑风暴得到14个解决方案，使用多重投票的方法得到8个潜在解决方案。

5.1 参数图与实验设计

通过分析，得到系统的参数图为：

我们使用L8的正交试验表进行实验设计，做7因子2水平的正交试验（图8）。

因为在试验中焊点上部焊点先开裂，然后下部焊点受力严重接着开裂，我们重点参考上焊点的最大应力数据，并综合分析中焊点与下焊点的数据。由实验结果得知C、D、E 三个因子都能减少三个焊点的最大应力。因此得出3个解决方案：1.增加焊点;2.焊点开裂处增加结构胶;3.增加对手件料厚（图9）

通过分析焊点应力改善程度得知，方案2对焊点应力改善幅度最大，因此使用方案2作为最终解决方案。

6 验证阶段

通过CAE验证方案，按照方案更改后进行CAE分析，焊点应力值为60Mpa，远低于内板屈服强度 150Mpa，没有焊点开裂风险。通过实车验证，在该车型前门玻璃前下导槽支架和内板间涂结构胶并进行门盖十万次耐久试验后，焊点完好未发生开裂。方案验证有效。

7 总结

本文通过开展六西格玛项目的方式研究了在十万次耐久试验过程中问题，通过流程梳理、试验研究、数据分析等方法，确定设计因素是导致焊点开裂的关键因素。通过设计试验与方案对比得到了最优解决方案，成功解决该问题，为生产过程带来显著的经济效益。

同时本研究方法也体现了六西格玛方法在质量改进领域的科学性、严谨性，证明了六西格玛方法在车门质量管理领域应用的可行性，为后续类似问题改进提供了新思路。