冲压件PPAP阶段尺寸质量控制方法(共6页)

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1、精选优质文档-倾情为你奉上冲压件PPAP阶段尺寸质量控制方法刘银华 金隼 (上海交通大学机械与动力工程学院 上海市数字化汽车车身重点实验室,上海 )摘要:对汽车冲压件生产件批准程序阶段尺寸质量控制进行了研究，分析了冲压车间尺寸波动形式，即由轮内波动和轮间波动组成，故在生产件批准程序（PPAP）阶段采用多轮冲压代替传统的单轮冲压方法来检测轮次间的尺寸稳定性，并根据抽样两类错误要求给出了具体的抽样方案及轮间偏差波动的检测方法。最后在某冲压车间采用该方法，建立了该车间的尺寸质量控制流程，取得了较好的效果。关键词：冲压;生产件批准程序;尺寸偏差;抽样中图分类号: U463. 06 文献标识码：ACON

2、TROL STRATEGY ON DIMENSION QUALITY OF PRESSING PARTS IN PPAP STAGELiu Yinhua Jin Sun（Shanghai Key Laboratory of Digital Autobody, shanghai jiaotong university, shanghai, ,China）Abstract：The multi-run stamping method in production part approval process(PPAP)in press shop is suggested to replace the t

3、raditional single run, because it is analyzed the variance of stamping parts constitutes the variance of the same run and the mean bias between different runs. The sampling plan and the method to detect mean bias is given. At last, the quality control process is established in some press shop based

4、on this method and has a good effect.Key words: stamping; PPAP; dimension variation; sampling 1 引言PPAP（Production Part Approval Process）即生产件批准程序，是QS-9000/TS-16949质量体系中产品质量先期策划的重要环节，处于样件审批通过之后，正式批量生产之前。PPAP是为了了解供应商是否掌握了设计记录的内容和规范要求,过程是否有能力生产出顾客要求的产品，过程节拍是否满足最佳经营方式等。PPAP是对生产件的控制程序，也是对质量的一种管理方法。它主要是制造型

5、企业要求供应商在提交产品时提交相应文件及首件，只有当PPAP文件全部合格后才能提交；当工程变更后还须提交报告，其中主要包括生产件尺寸检验报告、外观检验报告和功能检验报告等。而PPAP阶段的的尺寸质量控制不仅影响到冲压件本身的质量及日常阶段的抽检频次和质检成本，并且对下游的装配及匹配等都会产生很大的影响。据统计研究得40%的汽车产品质量问题是由尺寸偏差引起的，而作为车身生产首个环节的冲压阶段的尺寸质量更是重中之重。冲压件的PPAP是一个基于尺寸评估的过程,根据北美官方1规定的冲压件的PPAP要求单轮生产300件，从中抽检100件（但许多的冲压车间在PPAP使用30的样本量进行尺寸评估）并对其关键

6、尺寸进行全测量,对测量数据进行包括测量系统分析、全尺寸合格率等相关分析，并要求工序能力指数达到1.67。国内一些汽车冲压件供应商也在沿用这一规定，但在样本量的选取问题上，是由各冲压车间和下游顾客间之间的协议所决定的，因此在数量上会有一定的差别。Hammett 等1认为若要求冲压件上的每一个尺寸都达到工序能力大于1.67，对于某一具体冲压件来说，往往会因为要求单一测点和尺寸的质量要求而忽视了零件整体的一致性。也就是说，提高某一区域处的具体尺寸往往会影响到其它相关的尺寸。王剑2对冲压过程产生的零件偏差组成成份进行分析，并指出零件测量的结果中不仅包含零件的尺寸偏差也包括测量系统的偏差，并对测量系统对

7、零件测量偏差的影响进行了分析。俞吉长等3提出了顺序匹配检查法并应用车身零件的PPAP中的尺寸质量评价中。但是对于PPAP阶段如何选择抽检方案及监控尺寸偏差没有进行分析，本文主要对冲压车间生产件批准程序阶段的抽检方案及数据处理的方法进行了研究。2 冲压件PPAP阶段尺寸控制方法21 传统PPAP方法分析冲压车间传统的PPAP要求单轮冲压及对一定数目的样本进行全尺寸测量，但是随着压机、模具等设备的发展，在短期内人、物、料、环等保持不变的情况下，机器可以保证短期生产的稳定性，而对于目前冲压车间的每轮生产能力，即1-2天内冲压300-600件的产量下，冲压件的轮内质量是可以保证的。根据调研，某冲压车间

8、测量数据计算得出的工序能力指数远远超过1.67。因此，对于轮内偏差相对较小的冲压件,抽取过大的轮内样本量的作用不大。但目前大批量、快节奏的生产模式下，采用同一压机设备，而通过更换不同的模具和压机参数来生产不同的冲压件已是非常常见的情况，这样不仅可以降低成本，提高压机的利用率，并且对于避免人员的重复培训、合理利用场地等都提供了有利的一面，但是模具与冲压线的结合即模具安装和替换就成为冲压生产的关键过程，实际上每次模具安装和过程参数设定都存在不一致的可能性，但是这样的轮次更换却带来了同一种类冲压件质量的轮次间波动。22 冲压件尺寸波动构成对于所有的冲压件生产，模具和冲压生产线是影响尺寸质量的两个主要

9、原因。有大量的过程参数和变量与这两个因素相关，如闭合高度、压边力、平行度、润滑条件等等。通过将不同的模具安装在数量有限的冲压线上，就可以根据需求在不同的时间生产出不同的冲压零件（顶盖、侧围、翼子板等）。模具用来保证顾客需要的冲压件形状和尺寸，在这种形式的冲压件生产模式下，尺寸偏差的主要构成见下图：·表单件测点偏差表示轮次间偏差均值日常生产均值浮动LSL模具引起均值偏差USL试制阶段轮次间均值浮动零件间偏差偏差总和均值偏移图1 冲压件尺寸波动形式由图1可知，冲压件尺寸的波动主要由两部分构成，分别是轮内零件间的偏差和轮次间的均值浮动。图2是某冲压车间一车型16轮内共80个左前门内板上不同

10、测点轮内和轮间尺寸偏差均值的对比情况，轮间偏差是轮内偏差的2-3倍。图2 左前门内板不同测点处轮内和轮间偏差对比而国内冲压车间的PPAP阶段一般都采用单轮的生产，只是对轮内的偏差进行检测和控制，但对于轮次间的偏差却不能够进行检测，所以日常生产中因轮次变化而引起的尺寸偏差就不能在在PPAP阶段得到控制。而要考察一个冲压件供应商是否有能力生产出下游装配等顾客满意的产品，不仅要求其轮内生产的稳定性，同样对其轮次间的一致性也要做以要求，即PPAP阶段采用多轮冲压更能考察供应商的能力。23 冲压件多轮PPAP轮间尺寸波动控制方法设冲压轮次为m，每轮冲压件数为，每轮内尺寸偏差均为，设每轮子样的分布为：，其

11、中，。因此每轮子样平均值，令记为，则其概率密度函数为： (1) 本文用来表示轮次间尺寸的波动。对于轮次的选择需要根据实际的车间操作，图3是，=3时，采用蒙特卡罗仿真的方法给出不同值对统计能力的1-的影响情况。两种常用的置信水平0.05和0.1，当6时，两种置信水平下的统计能力值1-均大于99。图3 轮次m对统计能力的影响情况另因为在PPAP阶段过多的轮次会对生产节奏和生产效率带来影响，而由此带来的益处却没有较大的提高，所以根据经验和车间的生产节拍要求一般选取m为35，即分3、4或5轮冲压。而轮次间较小的偏差（如）波动会被下游的装配生产所吸收。因此为了考察轮次间尺寸的一致性，需要对测量数据进行如

12、下的假设检验： H0: ，H1:不完全相等，其中。将R记为，在原假设成立的前提下： （2）因为极差的自然下限是0，所以在选取一定的后，则可以根据上式得到极差R的单侧置信区间0,F)。将测得的轮次间均值的极差R与F进行比较，若RF，则不能接受轮次间的均值不存在显著差异的假设，应该查找原因并不断改进以消除轮次之间的差异，否则，即轮次之间不存在显著差异，则可以设定控制限及计算工序能力指数来进行过程控制。24 多轮PPAP抽样样本量的确定根据Zachary G Stoumbos4，令为的概率函数： （3）其中每一对（n，c）的值代表一个抽样方案。且规定为接受上限，即工序能力Cp超过了，就认为可以接受。

13、为拒绝下限，即一旦低于就拒绝接受。但是抽样检查是一个通过子样来估计母体的统计过程，可能会出现两类错误的判断和。其中原假设和备择假设为：对应的和1-分别是： (4) (5)在选择了一个抽检方案后，可以根据OC曲线来考察抽检方案的合理性。其中OC(Cp)以汽车行业中常用的抽检方案为例，=30，=1.33，图4为（30，1.33）的OC曲线图：图4 n=30，c=1.33抽样方案的OC曲线图 由上图可见，当Cp1.33时，OC(1.33)=0.40,也就是说接受Cp<1.33为合格工序能力的风险概率为40，而要达到第二类错误概率为5，则需要实际生产的工序能力指数大于1.6。对于一级工序能力以下

14、的情况，如此大的风险是车间和下游工序都不能接受的。因此轮内检测样本数应该根据不同冲压车间的生产能力和质量水平来确定，而不能对所有零件均采用统一的30个样本。3 实例应用某冲压车间为了在PPAP实行更严格的尺寸质量控制，决定采用多轮的PPAP来检测轮次间的偏差波动情况，根据其生产节拍和对质量控制的要求，车间决定采用3轮冲压，冲压件的总数仍为传统的300件，即采用3×100的冲压模式，同时要求生产风险概率0.05，使用者风险0.1，另根据该冲压车间可接受的和分别为1.33和1.67，因此根据(3)式和（4）式，可以得到、和c之间的关系： （5） （6）根据上式得出83，1.53。因此可以

15、根据以上的抽样方案（83，1.53）画出该方案的OC曲线见图5。对于抽检方案（83，1.53）来说，分别有5的风险接受工序能力指数小于1.33的情况为合格，同时有10的风险拒绝工序能力指数大于1.67的情况为不合格。以上情况基本符合该车间对冲压件质量的要求。根据对冲压轮次和抽样方案的分析，建立了该车间的PPAP阶段尺寸质量控制流程，见图6。专心-专注-专业图5 抽检方案n83，Cp1.53的OC曲线否查找原因改进质量PPAP阶段模具、人员等准备工作生产3轮，每轮100件抽检3×28件分析轮内稳定性，假设检验轮次间稳定性计算Cp，设定控制限进行过程控制是图6 某冲压车间PPAP尺寸质量

16、控制流程图以上流程已经在该车间得到了应用，然而随着冲压设备和模具设施、冲压件重要程度、人员等因素的变更，对于轮次的多少和检测的频次也需要相应的改变。4 结论本文的研究对象是汽车车身的冲压车间，针对目前冲压车间PPAP阶段尺寸质量控制方法的不系统性，使得冲压车间和下游的供应商对现有的冲压件尺寸质量都没有信心，本文用多轮PPAP冲压的方法来检测轮间的均值偏差，并给出了相应的抽检样本量，使得冲压车间在尺寸控制方面有流程可循。但是，对于某些冲压线在PPAP阶段不能达到稳态的情况，需要对生产线进行调整，使轮内样本总体服从正态分布，然后再决定相应的抽检方案来实施对测点尺寸的质量控制。参考文献1 Hamme

17、tt, P., Guzman, L.G. 2006.R，UMTRI-2006-3. Ann Arbor, Michigan: The University of Michigan.2王剑,张以柱,林忠钦.薄板零件数据偏差的成份分析J,机械设计与制造,2003,(4) 87893俞吉长,金隼,来新民.车身零件PPAP中的尺寸质量评价方法J,机械制造,2006,(4) 67704Stoumbos Z G Process Capability Indices: Overview and ExtensionsJ.Nonlinear Analysis: Realworld Applications,2002,3 (2):191-2105易新颜,田澎.基于过程能力指数的抽样方案研究J, 技术经济与管理研究,2004,(4) 55-56.作者：刘银华单位：上海交通大学机械与动力工程学院。通讯地址：上海市闵行区东川路800号上海交通大学A班。邮编：联系电话：邮箱：ycz_l