解决Major 缸盖节温器面接刀痕质量问题的有效措施

来源:作者:胡劲松,南京汽车集团有限公司

发布时间:2019年2月23日下午 04:02:16

NSE 缸盖生产线是一条比较先进的机加工生产线,生产效率快、加工精度高。在一段时间内,缸盖节温器面接刀痕是一个困扰着缸盖生产线的质量难题,它会造成发动机装机后泄漏量超差,从而影响整机性能。本文通过一个典型的质量管理小组的活动案例,详细介绍了南京汽车集团是如何通过PDCA 来解决缸盖节温器面接刀痕质量问题的。

生产线工艺框架介绍

NSE 缸盖的中小孔的加工、凸轮轴半圆孔、座圈底孔、导管底孔、挺杆孔、攻螺纹及小平面铣削采用CNC 高速加工中心;凸轮轴轴承孔的加工采用多轴数控专机,以确保加工精度,减少换刀带来的时间损失;缸盖气门座圈锥面的粗精加工采用带回转工作台的多主轴数控专机,以同时兼顾柔性、精度和加工节拍;采用手工上下料方式,同时在滚道设计时保证实现半小时1 次上下料;全部粗加工工序由10 台双主轴加工中心完成,所有精加工由4 台加工中心、2 台凸轮轴轴承孔专机、4 台气门座圈锥面和导管孔加工专机、1台燃烧室表面铣削专机完成。缸盖生产线共有16 道工序,具体加工流程见图1。

图1. NSE 缸盖加工流程图

图1. NSE 缸盖加工流程图

缸盖OP120 介绍

涉及到本次活动的加工工序是OP120,工序名称是“精铣前后端面、加工前后端面孔”,该工序共有9个工步,分别是:钻2601孔、2601孔攻丝、钻2401孔、2401孔攻丝、精铣前后端面、去除前后端面毛刺、去除凸轮轴孔毛刺、去除前后端面油孔毛刺、铰前端面2101-2102 孔等,加工机床是德国GROB 加工中心。

选择课题

2017.9发动机装配生产线反馈:Major发动机在装配测试中出现了几台泄漏量超差件,经有关部门判定:造成泄漏量超差的主要原因是缸盖后端面的节温器面有接刀痕。所以我们选定“解决Major缸盖节温器面接刀痕质量问题”作为本次质量管理小组活动的攻关课题。

现状调查

缸盖节温器面接刀痕有两个评判标准:①目视检查:表面有明显的接刀痕;②仪器检测:表面粗糙度超差(Ra值< 3)。缸盖节温器面接刀痕会造成发动机装配后泄漏量超差,从而影响整机性能。

我们对Major 缸盖节温器面接刀痕工废率进行了统计,2017年7月-9月份缸盖节温器面接刀痕的月度工废率分别是0.193%、0.200%、0.211%,平均值为0.200%,比较异常。

目标设定

我们把本次质量管理小组活动的目标设定为:将Major缸盖节温器面接刀痕工废率由0.2% 降低为0。

图2. 缸盖节温 器面接刀痕

图2. 缸盖节温器面接刀痕

我们进行了目标可行性分析:①此质量问题影响了发动机装配质量,部门领导高度重视,并明确给予支持;②小组成员经验丰富,团队凝聚力和攻关能力强,对解决问题充满信心;③我们从缸盖工段的质量档案上查阅到:2017 年1-6月份1.5T 缸盖(类似产品)未发生一起温器面接刀痕质量问题。所以,我们认为我们制定的目标值是可行的。

原因分析

我们通过头脑风暴法,针对缸盖节温器面接刀痕的产生原因进行了讨论,绘制了因果分析的系统图(见图3),共列出10 条末端因素。

图3. 因果分析系统图

图3. 因果分析系统图

要因确认

针对上述末端因素,我们制定了要因确认计划表(见表1),明确了具体的确认方法、确认依据、确认人、确认时间和确认地点。确认过程如下:

末端因素一(辅助支撑不到位)的确认过程:我们先用红丹粉涂沫在夹具的辅助支撑上,再观察从夹具上卸下的工件:所有辅助支撑的对应点上均留有红丹粉印迹,说明支撑到位;另外,我们检查了辅助支撑的锁紧力监控表,显示值为89.5Bar,满足锁紧力要求。结论是非要因。

表1. 要因确认计划表

表1. 要因确认计划表

末端因素二(夹具夹紧力小)的确认过程:我们检查了夹具的夹紧力监控表,显示值为38Bar,满足夹紧力要求。结论是非要因。

末端因素三(主轴跳动量大)的确认过程:我们用千分表和磁力表架检测了主轴的轴向跳动量和径向跳动量,分别为0.0017 和0.0020,均小于主轴跳动量要求。结论是非要因。

末端因素四(刀具夹紧力小)的确认过程:我们用专用检测仪分3 次检测了机床主轴对刀具刀柄的夹紧力:分别是19.0KN、19.4KN 和19.0KN。满足机床对刀具的夹持力技术要求。结论是非要因。

末端因素五(丝杆间隙大)的确认过程:我们用千分表和磁力表架检测了机床导轨的滚珠丝杆间隙:X 轴间隙为0.001;Y 轴间隙为0.002;Z 轴间隙为0.002。均满足机床导轨的精度要求。结论是非要因。

末端因素六(毛坯硬度大)的确认过程:我们抽查了5个批次的缸盖材质硬度,HB 硬度值在86-96 之间,均大于70,满足缸盖材质的硬度要求。结论是非要因。

末端因素七(走刀路径不合理)的确认过程:我们沿着铣刀的走刀轨迹观察到:第一段面和第二段面存在着微小落差(前者高于后者,高度差约0.004-0.006),从而形成接刀痕。我们修改了走刀轨迹( 见图4):第一段面铣削完毕后,将刀具位置沿Z 向抬刀0.005,再加工第二段面。我们连续加工了1000 件,无接刀痕超差件发生。结论是要因。

图4. 走刀轨迹图

图4. 走刀轨迹图

末端因素八(铣刀进给速度大)的确认过程:我们将铣削节温器面的刀具进给速度由7000mm/min 降低为5000mm/min,连续加工了1000 件,无接刀痕超差件发生。结论是要因。

末端因素九(切削余量大)的确认过程:我们在 OP10调整了粗铣节温器面的加工尺寸,将OP120 的节温器面精铣余量由0.5 减少到0.4。OP10 的尺寸调整后,我们在OP120 连续加工了1000 件,仍然出现了2 件节温器面接刀痕超差件。结论是非要因。

末端因素十(刀具调整精度差)的确认过程:我们从机床刀库中取下了一把面铣刀(T12005),用调刀仪复测了的刀片高度,7 个切削刃之间的高度差为0.004,满足刀具调整精度的要求。结论是非要因。

我们最终确认:末端因素七(走刀路径不合理)和末端因素八(铣刀进给速度大)是造成缸盖节温器面接刀痕的主要原因。

制定措施

针对上述两个要因,我们通过研究制定了对策表(见表2),明确了具体的对策、目标、措施、地点、时间和责任人。

表2. 要因对策表

表2. 要因对策表

实施措施

对策实施一:我们修改了铣刀的NC 程序(见图5),在加工第二段面前,将刀具位置沿Z 向抬刀0.005。

图5. 措施一程序段

图5. 措施一程序段

对策实施二:我们修改了铣刀的NC 程序(见图6),将刀具进给速度由7000mm/min 降低为5000mm/min。

图6. 措施二程序段

图6. 措施二程序段

效果检查

上述措施实施后,效果十分明显。2018年1 月10日我们在OP120连续加工了100件缸盖,100% 检测了节温器面的表面粗糙度,Ra 值在1.1-2.5之间,全部合格,CPK值为1.66,满足过程能力的要求。目视检查的结果是:节温器面表面光整,无接刀痕发生(见图7)。

图7. 改善后的缸 盖节温器面

图7. 改善后的缸盖节温器面

我们再次对Major 缸盖节温器面接刀痕工废率进行了统计,该工废率由活动前的0.2%(2017.7-9 月度平均值)降至活动后的0(2018.1-3 月度平均值),达到了小组活动的质量目标。

巩固措施

我们把优化后的面铣刀(T12005)的走刀路径和切削参数写入OP120的NC程序中;并把节温器面接刀痕的检查标准和应对策略写进工序指导书和目视化卡片中。

结束语

我们通过解决Major缸盖节温器面接刀痕问题,提高了产品质量,降低了的生产成本,更难能可贵的是积累了丰富的质量管理和加工技术经验,为日后的工作打下了牢固的基础。

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