汽车车身冲压件尺寸工程尺寸质量接收和监控

汽车车身冲压件尺寸工程尺寸质量接收和监控

李岩

汽车车身冲压件尺寸质量接收和监控，是针对外协零件和厂内零件的尺寸质量在调试和量产的不同阶段进行接收和监控的方法及标准要求。它可以被定义为供应商与主机厂之间的关于尺寸质量要求的约定。

在进行产品的尺寸设计时，对于每个尺寸特性在后期调试阶段的分布都是按照正态分布进行预测的，这个预测是基于产品制造能力和过程控制能力同时达到要求的基础上的。

对于产品尺寸符合性，采用公差即IT进行定义，即在IT范围为尺寸特性合格。

对于产品制造的过程控制能力，一般采用Cp和Cpk进行评价及约束。

一、Cp、Cpk

Cp用来衡量生产过程，通过生产加工在假定分布均值没有偏离中心的情况下，是否有能力获得其投资所预期的产品特性参数。

Cp 定义为公差带IT除以生产过程的总体变差Dp，即Cp= IT/Dp = (USL-LSL)/Dp

Cpk不仅用来评价某一过程通过生产加工，获得满足规定公差要求的产品特性参数的能力，而且能够根据生产分布均值的位置m及生产过程的总体变差Dp，评估生产产品超差的风险，它考虑了可能存在的中心偏移量。Ca用来衡量“实际平均值”与“规格中心值”的一致性，反映的是实际分布的均值与规格中心的偏离程度。

Ca 定义为尺寸分布均值m与规格中心C的差值(m-C)的绝对值与规格宽度一半IT/2的比值，即Ca= (m-C)/(IT/2)

Cpk 定义为均值与公差极限之间的最小距离min（USL-m，m-LSL）与规格宽度一半IT/2的比值。

Cpk= min（USL-m，m-LSL）/(IT/2) 等同于另一公式 Cpk=Cp*（1-|Ca|）

二、对过程控制能力的指标要求

对于过程能力指数Cp的要求

当 Cp < 1，过程变差大于公差范围不可接受

当 Cp = 1 时，过程有产生不合格品的风险，且不能再遭受任何中心偏离

Cp越大，产生超差尺寸的风险越小，对中心偏移带来的超差防范能力也就越强。

对于考虑中心偏移的过程能力指数Cpk的要求

如果 Cpk < 1，过程的变差大于公差或其偏差不可接受

Cpk = 0 表明均值位于公差上限或下限

Cpk 为负值表明过程的均值位于公差上下限之外

当 Cpk = 1，过程有生产不合格品的风险，且不允许有任何偏离均值中心发生。任何偏离均值中心出现时将导致生产不合格。

对于冲压件生产过程能力指数的要求

只有当Cp和Cpk都大于1的情况下，才能保证尺寸特性有较低的不合格率；Cp和Cpk值越大，产生不合格的概率的风险就越小，而按照定义Cpk=Cp*（1-|Ca|），Cpk永远小于或者等于Cp。

综合质量控制成本和超差风险概率的控制要求，要求如下：

1）对于一般尺寸特性，要求Cpk >=1.1即可满足要求，Cp值不单独要求。

2）对于DTS相关或者关键功能控制的尺寸特性，可进一步提高要求Cpk>=1.33或更高，以及对Cp值做更高的要求。

3）进行尺寸质量评价的数量应不少于42个，数量少于42个时，评价准则应重新制定。

三、常用的尺寸质量评价指标及评价方法

IQV用于反映产品尺寸特性和工序尺寸特性，对冲压件单件的尺寸符合性评价，不能反映工序能力和尺寸稳定性。

IQV可用于评价所有的尺寸特性，适用于全尺寸检测，能反映零件的整体尺寸质量。一批次可选择一件或者多件检测。

ICX用于评价统计样本的平均值离目标中值(Xobj)的程度，ICR用于评价统计样本的波动范围与占公差范围的程度。

以下以Xact代表实际均值，Xobj代表目标中值。

ICX= |(Xact-Xobj)|/ IT

ICR=(Max-Min)/IT

ICX和ICR主要反映短期范围的尺寸调试情况，适合某个抽样样本的评价，采集样本数一般为4(或者5)，由于抽样数量少周期短，因此可用于反映短期内的工序能力和尺寸稳定性，在样本经过长期累积后（尺寸测量数达到SPC要求如42件以上）可以用于计算CP和CPK，因此ICX和ICR可视为工序控制的预判断，用于评价部分关键尺寸特性。

由于冲压件的工序稳定性比较好，一般抽取部分关键尺寸特性进行ICX和ICR的评价就可以反映尺寸的对中度和稳定性。选择评价项时，应遵循以下原则：选择的关键尺寸特性具有功能代表性，总点数应控制，可增加部分冲压工序尺寸特性作为冲压工序能力的评价基准。

四、几何尺寸检测设备

用于检测的几何尺寸检测设备，主要包括以下类型：

1.冲压单件检具：用于检测冲压单件

2.焊接总成检具：用于检测焊接总成

3.UCF检具：本文中特指开启件总成的检具

4.冲压件三坐标检测支架：一般用于冲压件的三坐标检测，通常也可集成检具功能

5.焊接总成三坐标检测支架：一般用于焊接总成的三坐标检具支架，对于复杂的总成一般不集成检具功能

1、2、3项属于手工检测设备，4、5属于三坐标检测设备。

对于检测设备，应满足以下要求：

设备的操作性：

(1) 零件在设备上能够顺序实现定位和检测，无干涉或濒临干涉现象，无操作困难现象

(2) 定位和压紧无松动，满足耐用性要求

(3) 无毛刺和尖角等影响操作的情况

设备的符合性：

(1)检测的定位条件/压紧顺序/放置姿态符合公差图纸或者尺寸检测工艺卡的要求

(2)设备定位点位置精度，比对型面精度符合检测设备的技术要求

(3)检测设备的测量精度符合技术要求，具有在认证期限以内的精度认可合格证书

设备的重复性：检测设备的检测过程符合检测重复性的技术要求

五、冲压件尺寸质量的监控

影响产品和工序尺寸的因素主要为“人机料法环”，通常称为”5M”；最终产品尺寸特性是经过尺寸链的分析由各不同的尺寸特性链环组成的。为了实现对尺寸质量的控制，就必须在构成最终产品尺寸特性的各尺寸链环进行监控和控制，以保证生产过程中不出现质量事故。

对于每个检测对象，其包含的尺寸特性产生功能风险的程度是不同的。产生功能风险是选择质量监控方式的根本原因。通常来说，尺寸特性产生风险的概率越高，造成的后果越严重，监控的频次就越高，反之就越低，而风险为零，则没有监控的必要。

在设计阶段，每个单件和总成件的公差文件中，一般定义有普通尺寸特性和关键尺寸特性，做为初版的尺寸监控文件；随着调试阶段的进行，由于实际产生缺陷的频次和处理代价不断明确，因此部分普通尺寸特性将会重新识别为关键尺寸特性，而部分风险较小的关键尺寸特性也可转变为普通尺寸特性。

在调试结束时，将结合功能重要程度/风险程度/监控成本等为量产阶段建立完成的尺寸监控计划。监控限的设立一般采用 Shewhart检查卡（对于连续抽样-如每天4件）或者采用EWMA检查卡（对于不连续抽样-如每天1件）在国内部分主机厂没有采用统计过程控制的情况下，建议可采取在调试阶段末采取监控限=调整后的中值Xobj -/+3σ的方法进行简单管理，对于中值的偏移认可，则应通过以下多种方式共同确认其偏移的可行性，进行工程变更申请进行的中值偏移，经过连续检测证明其自身的工序能力能够达到要求，经过连续检测证明其影响的尺寸特性的对中和散差为合格范围。