基于設(shè)計六西格瑪?shù)膽壹馨寤稍O(shè)計研究與應(yīng)用

徐世福 陳曉雯 童蕓

摘 要：文章針對市場反饋礦用車在礦區(qū)使用過程中，出現(xiàn)懸架板簧斷裂、承載能力不足，平順性差、造成礦用車性能不穩(wěn)定，車輛故障頻繁問題組織市場調(diào)查和研究分析，針對以上問題進行針對性的開發(fā)設(shè)計方案，同時經(jīng)過樣車在實際礦區(qū)中驗證以及不同區(qū)域內(nèi)大批量驗證，此方案顯著的降低懸架板簧斷裂及開裂的問題，提高系統(tǒng)可靠性、安全性，延長懸架系統(tǒng)板簧的的使用壽命。

關(guān)鍵詞：板簧；測量階段；分析階段；設(shè)計階段；驗證階段

中圖分類號：U463.33+2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988（2018）17-194-04

Abstract： This article aims at the market feedback mine car in the mining area during the process of use， the suspension spring break， the lack of carrying capacity， the poor smoothness， the instability of the performance of the mine car， the frequent trouble of the vehicle organization market investigation and research analysis. According to the above problems， a targeted development and design plan was carried out. At the same time， the prototype was verified in the actual mining area and verified in large quantities in different areas. This plan significantly reduced the problem of suspension spring fracture and cracking， and improved the reliability and safety of the system. Extending the service life of the spring in suspension system.

Keywords： Plate spring assembly； Measurement phase； Analysis phase； design phase； Validation phase

CLC NO.： U463.33+2 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）17-194-04

前言

隨著商用汽車的發(fā)展，專用車產(chǎn)量處于高速增長階段，礦用車自卸車市場份額保持一定的規(guī)模并且還會擴大。懸架板簧是車輛的重要承載系統(tǒng)，對車輛的整車姿態(tài)以及整車平順性、舒適性有著至關(guān)重要的作用，礦用車反映的質(zhì)量問題主要為前懸架板簧斷裂頻繁，承載能力不足，造成礦用車性能不穩(wěn)定，車輛故障頻繁，影響正常運營，導(dǎo)致客戶流失，市場減少，進而影響到品牌和公司的名譽。

1 定義階段

1.1 問題調(diào)查分析

A公司售出的礦用車平均每臺每月板簧斷裂十片，B公司斷裂二片，C公司斷裂一片，D公司斷裂二片，E公司斷裂五片，F(xiàn)公司斷裂四片。與同行業(yè)相比較，A公司板簧斷裂片數(shù)是其它同行的2.8倍，板簧斷裂長期沒有得到改善，急需徹底的解決。前板簧斷裂主要集中在中間處和左右1/3處，且占總體的80%。

斷裂片數(shù)主要集中在第一、二、九、十、十一片；且占總體的61.68%。

1.2 項目基線與目標

某一里程后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的汽車板簧數(shù)和這一里程后的運營汽車總板簧數(shù)百分比值稱為行駛到該里程瞬時板簧故障率，習(xí)慣上稱之為板簧故障率。

結(jié)論：同行先進水平為 1片/月。A公司板簧斷裂10片/月。

基線與目標：現(xiàn)水平10片，目標2片，先進水平1片。

1.3 項目預(yù)期收益

項目成效收益=銷售數(shù)量x改善率x單臺不可修復(fù)成本+可修復(fù)臺數(shù)x單臺可修復(fù)成本。

2 測量階段

2.1 顧客及CTQ分解

2.1.1 客戶的使用要求VOC

整車在最大負載，路面良好的工況下，板簧依然能保持良好的工作狀態(tài)，處于平穩(wěn)的狀態(tài)，不會產(chǎn)生變形、彎曲以及損壞。

整車在最大負載，路面不平或坑洼的工況下，板簧在瞬時沖擊力下，處于良好的運行狀態(tài)，不會產(chǎn)生變形、彎曲以及損壞。

2.2 QFD關(guān)鍵參數(shù)分析

2.3 測量系統(tǒng)分析

2.3.1 審視所有CTQ的測量系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)現(xiàn)狀分析

2.3.2 疲勞循環(huán)的現(xiàn)狀分析

結(jié)論：測量疲勞循環(huán)平均值57948，P=0.577>0.05，符合正態(tài)分布，要求疲勞循環(huán)大于8萬次，因此疲勞循環(huán)偏小且不滿足設(shè)計需求。

2.3.3 剛度現(xiàn)狀分析

結(jié)論：測量剛度平均值573.9，P=0.630>0.05，符合正態(tài)分布，要求硬度在549-671之間，因此剛度偏小不滿足設(shè)計需求。

2.3.4 表面硬度分析

結(jié)論：測量硬度平均值332.6，P=0.759>0.05，符合正態(tài)分布，要求硬度在375-444之間，因此硬度偏小不滿足設(shè)計需求。

2.3.5 自由弧高的現(xiàn)狀分析

結(jié)論：測量前板簧自由弧高平均值101.7，P=0.516>0.05，符合正態(tài)分布，要求范圍之內(nèi)，因此自由弧高并且基本滿足設(shè)計需求。

2.4 技術(shù)參數(shù)確定分析

3 分析階段

3.1 FMEA綜合分析

3.1.1 材料失效分析

結(jié)論：材料成份不符合標準要求。

3.1.2 剛度失效原因分析

工藝流程中沒有達到設(shè)計要求，剛度偏大、減震性降低、脆性增加、容易斷裂。

3.1.3 疲勞壽命失效原因分析

性能參數(shù)沒有達到設(shè)計要求，由于設(shè)計疲勞循環(huán)次數(shù)比較低，沒有達到使用過程中的要求，造成了性能不穩(wěn)定。因此，導(dǎo)致早期失效故障的發(fā)生。

3.1.4 硬度失效原因分析

在制造過程中，回火過低、溶液質(zhì)量低、沒有淬透、元素含量沒有達到設(shè)計要求、回火一致性差距大，導(dǎo)致回火硬度偏軟，心部硬度值差異大，早失效及性能不穩(wěn)定。

3.1.5 自由弧高失效原因分析

失效原因滿載弧高偏小，自由弧高也是偏小，塑性變形增大。

4 設(shè)計階段

4.1 元素含量設(shè)計

4.2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計

設(shè)計規(guī)格16X90X14。

4.3 自由弧高參數(shù)設(shè)計

自由弧高設(shè)計參數(shù)

結(jié)論：P=0.002<0.05，設(shè)計前板簧的自由弧高滿足標準要求（92～108）。

4.4 剛度參數(shù)設(shè)計

設(shè)計的參數(shù)：自由剛度（549.0～671.0）。

4.5 硬度參數(shù)設(shè)計

設(shè)計的參數(shù)：表面硬度HRB375～444 ，心部硬度HRC40.1～46.2。

結(jié)論：表面硬度和心部硬度滿足標準要求。

4.6 屈服強度參數(shù)設(shè)計

屈服強度參數(shù)設(shè)計：屈服強度大于1180。

結(jié)論：屈服強度滿足標準要求（大于1180）

4.7 疲勞壽命參數(shù)設(shè)計

設(shè)計的參數(shù)：疲勞循環(huán)12.5萬次。

結(jié)論：P<0.05，設(shè)計后將達到可靠良好的設(shè)計效果疲勞壽命滿足標準要求（大于9.5萬次）。

5 驗證階段

5.1 統(tǒng)計結(jié)果

首先對于本次設(shè)計前后小批量試制生產(chǎn)的十臺礦用車二個月跟蹤調(diào)查詳細的統(tǒng)計情況。

5.2 驗證分析結(jié)果

A公司斷裂平均值等于1.875片/月小于目標值2.0片/月。因此，設(shè)計達到并優(yōu)于初始的目標。

5.3 財務(wù)實際收益核算

5.3.1 實際收益核算值

項目成效收益=銷售數(shù)量x改善率x單臺不可修復(fù)成本+可修復(fù)臺數(shù)x單臺可修復(fù)成本。

結(jié)論：項目收益成效明顯，達到且優(yōu)于目標。

6 結(jié)論

文章主要介紹了一種應(yīng)用設(shè)計六西格瑪?shù)姆椒ǚ治銮鞍寤蓴嗔旬a(chǎn)生的原因，主要從定義階段、測量階段、分析階段、設(shè)計階段、驗證階段對調(diào)研情況進行全面分析，以問題為導(dǎo)向開發(fā)設(shè)計前懸架板簧用于解決前目前斷裂、承載能力不足、平順性差、造成礦用車性能不穩(wěn)定的辦法，從根本上提高車輛的可靠性、提高前懸架系統(tǒng)的壽命、提高車輛的安全性提供一種有效的綜合的解決方案，利用設(shè)計六西格瑪?shù)姆椒▽Υ藛栴}進行充分的分析以及參數(shù)詳細設(shè)計，從而達到徹底解決此問題的辦法，為后期相關(guān)問題的處理提供一種良好的解決方法。

參考文獻

[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：人民交通出版社，2002.3.

[2] 余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.5.

[3] 張炳力.汽車設(shè)計[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2010.6.

[4] 何楨.六西格瑪管理（第三版）.北京：中國人民大學(xué)出版社.2014.6.