5.设计中制定公差的注意事项:只要是需要用于批量生产制造的工艺,就一定要标注公差,因为生产过程中任一参数都绝对不可能在重复操作中一成不变。如果说上学时候所学习的“数值包括两部分:数据和单位”要挪用到生产工艺的话,那就应该完善成“工艺中的参数包括三部分,数据、单位和公差”。涂布面密度的公差、涂布长度的公差、制片贴胶点焊的公差、转序老化烘烤时间的公差等等,看似其重要度远远不及数据本身,但深入追究其中的学问也大有文章。公差作为判断生产波动是否属于异常的主要标准,马虎不得。制定公差,需要注意下面几点: 1)公差的大小直接决定着设计余量的大小。设计中必须要有余量,以应对制程的波动。设计中最常见的余量为为了应对涂布、分容等误差而富余的容量余量,为了应对辊压厚度不一、转序极片反弹和电芯表面不平整等而富余的厚度余量。
2)应该说,当制程中公差较大时(此处公差较大等价于制程波动较大),就必须在设计时留出更多的余量,以此作为制程波动过大的补偿。例如,如果涂布面密度的公差要±4%,那电芯容量设计余量就不应该低于4%,否则就会有极片重量OK的极片(假设没有其他问题)不论怎么分容都是低容。之前曾听说过一位研发的同事说”我们研发部不管工艺中的公差,公差是由工程部给的”,此话就大错特错了;不知道制程公差多少,何谈设计时留出的余量,不晓得余量给多少合适,何谈做设计?制程中实则也有类似于设计&公差的问题:之前工序曾评估过,夹具baking后电芯放置在冷却房1h后,即可完成降温,并将1h作为冷却房冷却的SOP参数;但实际生产时,发现1h经常不够电芯的充分冷却,究其原因,实验时冷却房只有一车电芯且没有记录实验电芯型号,而实际生产时,大电芯更难冷却、冷却房经常会有两车或者以上的电芯、冷却房门开关的次数和关闭的程度也都是不受控的,如此多的不受控,就必然造成波动(此处的波动,等价于冷却效果的波动),而为了抹平这一波动,则必须在SOP中增加冷却时间才可(类似于设计中的增加设计余量)。 3)公差不可过分宽松于实际制程能力。当公差的范围明显宽松于制程波动时(例如涂布面密度实际可以做到±2%,但工艺要求面密度做到±4%即可),表面上看这样CPK会更高,但其结果是不仅会造成设计时的余量必须增加进而引发不必要的浪费,同时会给产线操作工一个“既可以按工艺上限来做、又可以按工艺下限来做”的认识误区;例如,假使你的辊压工艺厚度要求是100±4um,而产线由于制程能力较高而第一天按98±2um辊压(按中下限做)、第二天按102±2um辊压(按中上限做),两天同样都是按照工艺来做,但结果却完全不一样!此等工艺当有多么失败。做工艺的人应该知道两点:第一是你工艺中的公差不能大到给产线按上限做或者按下限做的机会;二是当产线按工艺中线制作出现问题时、不能教唆产线去按工艺上限生产或者按工艺下限生产,此时必须直接更新文件,否则今天出了问题让产线按上限做、明天好了又按中线做,后天出了问题再按下限做,岂不是玩死了生产?工艺中的严谨也就无从谈起。之前文武一款型号,头部双面光箔尺寸给的是11±2mm,头部绕贴胶纸宽度为25mm,乍一看11mm*2=22mm,绕贴胶纸宽度25mm一定够了;但由于公差给的较大且头部绕贴时会损耗一定的胶纸宽度,实际做出了很多头部双面光箔长度13mm的极片,再去贴胶就无法上敷料了;对其的更改不能是不负责任的“你们按我工艺下限裁切吧”,而应该是直接将裁切长度从11±2mm改为11±1mm或10±1mm。当然,当时产线头部裁切的制程是可以控制在±1mm的,如果产线真的按11mm作为中线来裁切,则不该有很高的比例出现贴胶问题。但关键是,如果工艺本身都不存在严谨性,身为工程师的我们又如何去要求产线做这做那呢?
4)公差不可严于实际制程能力。公差严于制程能力的结果很简单:很多产品规格都不在公差要求的范围之内,最终要么将不在范围之内的统统报废而后提高制程能力、要么扩大公差范围并对不符合公差的产品进行评估和放行。制程过程的波动一定是越小越好,工艺中的公差需要与制程波动相符,而后再以公差作为设计余量的参考。盲目减小公差,不仅无助于产线制程能力的提高、无助于产品质量的提高,而只会让产线叫苦不迭、让出工艺的人不得不再次修订工艺。 5)同一参数在不同工序给出的公差,若非测量手法有明显变更或不同工序测量期间数值必定发生变化,否则公差不应不同。之前曾遇到过这样的事情:卷绕后卷芯极耳中心距为±2.5mm,但是封装来料检验却给为±3.0mm。从感性上来讲,由于测量误差及转序对卷芯极耳位置造成了些许影响,如此规定也有一些道理。但问题时,如果你的工序特别多,如果期间要对同一参数进行多次测量,难道每个工序每次测量都要增加一次公差范围不成?故文武认为,只要测量方法是一样的,那前工序对该参数的控制如何,后工序就应该完全一致,而不应该有“越往后越松”的懈怠想法。在一个例子,设计出蓝牙电芯后卷尺宽度也要同时给出且新卷尺要拿给机加工中心加工,如果机加工中心图纸的卷尺宽度公差为±0.05mm的话(线割的精度实际不止于此),那工艺中使用卷尺的宽度公差也应该为±0.05mm而不能更大,当然若量产时发现卷尺宽度需要更改,那是另外一码事,此时要改的是卷尺宽度的中值(例如将卷尺宽度从3.5±0.05mm改为3.7±0.05mm),而非放大卷尺的公差(例如现在卷尺工艺宽度为3.5±0.05mm但实际需要使用3.7mm宽度卷尺,不能将卷尺宽度改为3.5±0.2mm并认为其包括3.7mm就敷衍了事)。当然,当两次测试手段差异很大时,后工序给出的公差可以大于前工序;例如涂布时面密度要求冲孔重量波动±2%,那后面称量极片重量时给出的极片重量范围应该要大于冲孔的波动值,一是不同的测量方法一定会有一些差异,二是极片在辊压分条后,重量会有一些特定趋势的、不容易给出解释的变化。 6)公差的叠加问题相对较为复杂。很多时候,一个输出同时由多个输入决定,此时输出的波动范围与每个输入的波动息息相关。但莫要轻易地认为输出的波动等于各个输入波动的线性叠加,第一,若输出公差简单给成各个输入公差之和时,则输出公差会变得非常大从而根本无法控制和生产;其次,由于制程过程的数据一般是服从正态分布的,各个输入同时取极限、造成输出结果也是极限的可能性非常非常低。此处最合适的例子就是CPP外露尺寸,CPP外露尺寸作为输出,一般公司的该值范围应该与0.2~2.0mm出入不大;对CPP外露有直接影响的因素包括:极耳点焊时CPP与极片距离、卷绕时插片位置、入盒后卷芯相对于盒子的位置、所用CPP的肩高、顶封裁切宽度,以上的这些输入,每个都有至少±0.2mm的公差,加在一起,其和必然大于CPP外露所允许的波动程度。此时,工艺中需要保证的是当所有输入走中线时、作为输出的CPP外露尺寸经过理论计算也是走中线(卷芯形状特殊需要修正的除外),至于CPP公差为何小于各个输入公差之和,则需要用概率来解释:当遇到CPP点焊距离走下限+卷绕插片走下限+入盒后电芯刚好靠盒子底部+CPP肩高为要求下限+顶封裁切宽度为要求上限这一系列会造成CPP外露减少的现象同时发生时,概率到底有多少?即便是六西格玛设计中,也不需保证设计100%合格(因为这是不可能的),最终只需达到6σ水平即可。但同时也要注意,虽然输出因子的公差无必要大于等于各个输入因子的公差和,但是也绝对不能比输入因子的任何一个小。例如文武之前出工艺时,曾要求正负极耳点焊距极片头部距离皆为±1.0mm、同时极耳中心距±1.5mm,立刻就有PE和产线的同事反问:两个极耳点焊距离公差加一起都±2.0mm了,再加上插片尺寸差异及不同设备卷尺宽度差异,那极耳中心距±1.5mm怎么做?
换句话说,前工序公差的设计必须可以保证不影响后工序的制作。
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