摘要：為完成M公司某熱沖壓保險(xiǎn)杠模具調(diào)試，解決過程中遇到的質(zhì)量問題，達(dá)到交樣條件，采用PDCA循環(huán)進(jìn)行模具調(diào)試。在計(jì)劃階段，設(shè)定調(diào)試目標(biāo)，分析零件尺寸波動(dòng)原因，制定調(diào)試計(jì)劃；在實(shí)施階段，對(duì)分析出來的真因進(jìn)行優(yōu)化；在檢查階段，通過做測(cè)零件尺寸和四角限位到底情況對(duì)優(yōu)化效果進(jìn)行檢查；在處置階段，針對(duì)Ppk未達(dá)到量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的問題制定新的應(yīng)對(duì)措施。通過調(diào)試，某熱沖壓保險(xiǎn)杠尺寸明顯好轉(zhuǎn)，合格率由65%提升至100%，零件尺寸穩(wěn)定性提高，解決了其無法小批量交樣問題，同時(shí)提高了調(diào)試效率，節(jié)省了調(diào)試成本。驗(yàn)證了PDCA循環(huán)在熱沖壓模具調(diào)試過程中的有效性。

關(guān)鍵詞：熱沖壓保險(xiǎn)杠；PDCA；熱沖壓調(diào)試

作為降低車身質(zhì)量、幫助降低汽車碳排放同時(shí)能夠提高車身強(qiáng)度保證乘客安全的有效技術(shù)手段，熱沖壓零件在車身上的應(yīng)用越來越多[1]。熱沖壓通過加熱爐將板料充分加熱至奧氏體化后，快速投入沖壓模具，沖壓的同時(shí)通過水道快速冷卻淬火，使之馬氏體化，獲得超高強(qiáng)度的零件。但從模具組裝完成到本地穩(wěn)定批量生產(chǎn)，有較長時(shí)間的調(diào)試過程，尤其是當(dāng)模具回到母線后，需要占用母線產(chǎn)能，如何高效地調(diào)試，用較短的時(shí)間解決模具、零件、產(chǎn)線匹配等問題，成為熱沖壓廠重點(diǎn)研究的課題之一。

PDCA循環(huán)作為解決問題并持續(xù)改進(jìn)的有效工具，應(yīng)用于熱沖壓模具調(diào)試，有較大的研究價(jià)值，主要分為四個(gè)階段，分別為：計(jì)劃階段P（Plan）、執(zhí)行階段D（Do）、檢查階段C（Check）及處理階段A（Act）。在計(jì)劃階段主要有分析現(xiàn)狀、找出原因、分析原因及擬定措施計(jì)劃等步驟；在執(zhí)行階段執(zhí)行制定的計(jì)劃；在檢查階段主要評(píng)估效果和找出執(zhí)行過程中的問題；在處理階段主要制定新的改進(jìn)措施和目標(biāo)。

鞠興華、楊曉華等通過兩次PDCA循環(huán)改進(jìn)，將后壓漿綜合優(yōu)良率由78%提高到100%，滿足站內(nèi)無砟軌道鋪設(shè)對(duì)基礎(chǔ)沉降量的要求，減少了返工，提高了經(jīng)濟(jì)效益[2]。

李華橋、吳霄等基于基于PDCA循環(huán)法，找出斷路器跳閘主要原因，制定合適方案和計(jì)劃，通過驗(yàn)證證明方案可以提高斷路器系統(tǒng)抗沖擊能力，達(dá)成不再跳閘的目標(biāo)[3]。

通過文獻(xiàn)分析可以發(fā)現(xiàn)，PDCA循環(huán)在改進(jìn)工藝、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率及優(yōu)化成本等方面均取得很好效果，得到廣泛應(yīng)用。本文將應(yīng)用PDCA循環(huán)完成M公司某熱沖壓保險(xiǎn)杠模具調(diào)試，解決過程中遇到的質(zhì)量問題，達(dá)到量產(chǎn)條件。

項(xiàng)目信息

結(jié)合某熱沖壓模具經(jīng)在供應(yīng)商處進(jìn)行驗(yàn)收，零件尺寸合格率95%，研合著色率90%，動(dòng)靜檢未發(fā)現(xiàn)影響尺寸合格率其他問題，驗(yàn)收合格，模具回廠。2022年9月進(jìn)行母線首次出件，測(cè)得抽樣零件尺寸波動(dòng)超出公差帶寬度，零件尺寸合格率僅為70%左右，零件無法交樣，更無法達(dá)到量產(chǎn)要求，如圖1所示。

為提高調(diào)試效率，提高零件合格率，盡快達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)，應(yīng)用PDCA循環(huán)分階段按步驟進(jìn)行熱沖壓調(diào)試。

PDCA循環(huán)計(jì)劃階段

計(jì)劃階段需要設(shè)定調(diào)試目標(biāo)、找出零件尺寸差、波動(dòng)大的原因，制定解決方案和調(diào)試計(jì)劃。

1.設(shè)定目標(biāo)

計(jì)劃調(diào)試的最終目標(biāo)主要是產(chǎn)品尺寸合格率達(dá)到100%，Ppk達(dá)到1.67，Cpk達(dá)到1.33，成本盡可能低，至少要低于報(bào)價(jià)目標(biāo)成本，最終順利量產(chǎn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，母線調(diào)試需要較長周期且較多輪數(shù)的調(diào)試、改模才能達(dá)到最終目標(biāo)，目標(biāo)分解合理十分重要。

當(dāng)零件尺寸波動(dòng)大、合格率較低時(shí)，優(yōu)先要解決的是尺寸波動(dòng)大，才能進(jìn)行下一步改模，進(jìn)而提高零件合格率。即將零件尺寸波動(dòng)縮小至公差帶的2/3。

2.分析原因

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并查閱文件，同時(shí)組織名義小組討論，總結(jié)出熱沖壓尺寸波動(dòng)的主要原因如圖2所示。

通過調(diào)查、實(shí)驗(yàn)分析、測(cè)試等手段對(duì)圖2中6個(gè)原因逐一分析，分析結(jié)果如下：

1） 通過確認(rèn)壓機(jī)確有老化現(xiàn)象，額定800t壓力只能用到780t左右。同時(shí)，通過CAE分析得出所需成型力為750t，按照以往經(jīng)驗(yàn)，需乘以1.2倍系數(shù)，約為900t，才是實(shí)際所需成型力。此因可能為尺寸波動(dòng)重要原因。

2） 沖壓模具研合率是模具制造過程中重要質(zhì)量指標(biāo)[4]。雖然模具回廠前已確認(rèn)研合到位，著色較好，但受機(jī)差影響，母線著色差是大概率事件，需要確認(rèn)母線著色并重新研合。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)?zāi)＞吣妇€著色差，可能是尺寸波動(dòng)的主要原因。

3） 出模溫度高會(huì)導(dǎo)致零件空冷時(shí)不受模具約束，變形不穩(wěn)定。一般要求出模溫度低于200℃[5]，但對(duì)于尺寸易波動(dòng)零件，需要降低出模溫度，以減少空冷變形。經(jīng)查零件出模溫度檢測(cè)儀記錄，本項(xiàng)目零件出模溫度約為60℃，排除出模溫度高的原因。

4） 由于本模具無下壓料板，且已確認(rèn)零件拔模角＞15°，不會(huì)卡在凸模上和頂料插片上，頂料無變形。取零件的抓手夾緊后未對(duì)零件施加扭轉(zhuǎn)力，本原因可以直接排除。

5） 熱沖壓零件成型時(shí)溫度越高，所需的成型力就越小，冷卻速度達(dá)到條件后鐵素體轉(zhuǎn)化成馬氏體就越充分，冷卻保壓后的零件越穩(wěn)定[6]。成型時(shí)溫度高需要兩個(gè)條件，入模溫度高和沖壓速度快。經(jīng)查入模溫度記錄儀，本項(xiàng)目入模溫度大于830℃，入模溫度原因排除。查壓機(jī)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)到底前50mm壓機(jī)下壓速度為50mm/s，速度較慢，為較可疑原因之一。

6） 本零件厚度2.3mm，零件長度小于1m，為不易變形零件，排除零件設(shè)計(jì)原因。

綜上，是否存在機(jī)差、壓機(jī)力是否夠用、模具著色率及壓機(jī)速度可能是本次零件尺寸波動(dòng)的重要原因，也是將要進(jìn)行調(diào)試的重點(diǎn)。

3.形成計(jì)劃

提高調(diào)試效率、減少調(diào)試次數(shù)，還需要對(duì)分析出的原因進(jìn)行確認(rèn)，防止出現(xiàn)未經(jīng)確認(rèn)就制定措施，做無用功，確認(rèn)為真因后執(zhí)行對(duì)應(yīng)措施。

針對(duì)重點(diǎn)考慮的三個(gè)原因，與計(jì)劃工程師、生產(chǎn)工程師共同制定調(diào)試計(jì)劃驗(yàn)證，計(jì)劃如下：

1） 使用一模四腔中的兩腔壓零件，對(duì)比四角鉛絲，檢查模具到底位置，確認(rèn)壓力是否夠用，并壓三套零件，確認(rèn)尺寸是否變好，需求時(shí)間為2h。

2） 加快壓機(jī)速度，對(duì)比四角鉛絲，檢查模具到底位置，確認(rèn)壓力是否夠用，并壓三套零件，確認(rèn)尺寸是否變好，需求時(shí)間為1h。

3） 使用研磨件壓合，確認(rèn)模具著色率，如著色率小于80%，則重新研合。同時(shí)，壓四角鉛絲，與驗(yàn)收時(shí)在模具廠壓的鉛絲對(duì)比，如鉛絲數(shù)值差0.3mm以上，則說明存在明顯機(jī)差，也需要重新研合。需求時(shí)間為確認(rèn)機(jī)差2h，重新研合16h。

所需求的物料、人力資源也需體現(xiàn)在計(jì)劃中，并發(fā)送至各職能部門主管提前協(xié)調(diào)。

PDCA循環(huán)實(shí)施階段

根據(jù)制定的計(jì)劃分三步進(jìn)行調(diào)試。

1.確認(rèn)壓機(jī)力是否夠用

首先，不調(diào)整壓機(jī)速度的情況下，使用一模四腔壓3套零件①～③，在模具四角到底限位1mm槽內(nèi)在壓鉛絲，測(cè)出A/B/C/D四角鉛絲厚度分別為1.53mm、1.65mm、1.82mm和1.96mm，距離到底至少還有0.5mm。

其次，不調(diào)整壓機(jī)速度的情況下，使用一模兩腔壓零件3套④～⑥，在模具四角到底限位1mm槽內(nèi)在壓鉛絲，測(cè)出A/B/C/D四角鉛絲厚度分別為1.05mm、1.14mm、1.34mm和1.48mm，已經(jīng)到底。

對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，一模四腔模具明顯壓不到底，壓機(jī)力不夠用。

手測(cè)做出的6套零件尺寸也可以發(fā)現(xiàn)，一模兩腔做出的零件尺寸更好，進(jìn)一步驗(yàn)證了壓機(jī)力不夠用。

2.確認(rèn)壓機(jī)速度對(duì)成型力的影響

調(diào)整壓機(jī)速度，到底前50mm將速度50mm/s改為450mm/s，使用一模四腔壓零件3套⑦～⑨，在模具四角到底限位1mm槽內(nèi)在壓鉛絲，測(cè)出A/B/C/D四角鉛絲厚度分別為1.03mm、1.06mm、1.05mm和1.05mm，到底情況明顯好轉(zhuǎn)。

手測(cè)做出的零件⑦～⑨尺寸與④～⑥對(duì)比，⑦～⑨尺寸更好，驗(yàn)證了壓機(jī)速度越快，所需成型力越小。

3.確認(rèn)研合率

使用研磨件，進(jìn)行打合，著色約為70%，著色較差，遠(yuǎn)低于驗(yàn)收時(shí)的90%著色率。壓四角鉛絲，與驗(yàn)收時(shí)在模具廠壓的四角鉛絲對(duì)比，最大差值有0.5mm。說明存在較大機(jī)差，需要進(jìn)行研合。

研合2個(gè)班約16h后，重新打合，著色率提升至約90%。壓四角鉛絲，與驗(yàn)收時(shí)差值已在0.2mm以內(nèi)。

PDCA循環(huán)檢查階段

對(duì)實(shí)施階段的措施進(jìn)行驗(yàn)證：使用已經(jīng)研合至著色率90%的模具，以到底前50mm壓機(jī)速度為450mm/s的參數(shù)，使用一模兩腔，做件20件，并測(cè)尺寸，數(shù)值如圖3所示。

其尺寸已100%合格，且波動(dòng)范圍已明顯小于公差帶寬度。

但計(jì)算平均值M= 0.156mm，標(biāo)準(zhǔn)差S= 0.15mm，不考慮中心值偏移，其過初始程能力指數(shù)為1.11。

PDCA循環(huán)處置階段

將到底前50mm壓機(jī)速度450m_{YjjeBgzI0kCg0g5sCZFF0A==}m/s，寫入壓機(jī)參數(shù)表，固化本次調(diào)試成果。

鑒于公尺寸合格率已100%，波動(dòng)已小于公差帶寬度的2/3，可以進(jìn)小批量交樣。但其初始過程能力指數(shù)還遠(yuǎn)小于期望值1.67，需要進(jìn)一步優(yōu)化模具穩(wěn)定性。

具體措施如下：

1）在公差范圍內(nèi)放模具凸圓角，已減少所需成型力。

2）繼續(xù)研合模具至著色率大于等于95%。

3）尺寸穩(wěn)定性達(dá)到以后，針對(duì)偏離中心值較大的區(qū)域進(jìn)行改模。

結(jié)語

本文在熱沖壓調(diào)試過程中，運(yùn)用PDCA循環(huán)分四個(gè)階段展開工作，找出影響零件尺寸穩(wěn)定性的真因，并針對(duì)真因進(jìn)行改善，減少了沖壓過程中所需的成型力，提升模具著色，提高了零件尺寸穩(wěn)定性，解決了不能交樣問題。較以往提高了調(diào)試效率，節(jié)省了調(diào)試成本。

最后，熱沖壓模具將繼續(xù)按照PDCA循環(huán)持續(xù)優(yōu)化過程中遇到的所有質(zhì)量問題，直到達(dá)到量產(chǎn)條件，模具進(jìn)行終驗(yàn)收。

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