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降低局部涂层气缸垫失效的有效措施

来源:荣格 发布时间:2017-06-14 1110
工业金属加工汽车制造整车及零部件金属成型机床机加工总装与装配工程塑料加工设备橡胶加工设备及零件其他 技术前沿
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鉴于降本增效的考虑,近年来国内的发动机生产厂家已经逐步采用局部涂层气缸垫取代全涂层气缸垫。南京汽车集团在使用局部涂层气缸垫时,曾经遭遇因气缸垫功能失效而导致发动机出现“三漏”的质量问题,本文着重介绍了该公司如何通过质量攻关来解决局部涂层气缸垫的功能失效问题。

鉴于降本增效的考虑,近年来国内的发动机生产厂家已经逐步采用局部涂层气缸垫取代全涂层气缸垫。南京汽车集团在使用局部涂层气缸垫时,曾经遭遇因气缸垫功能失效而导致发动机出现“三漏”的质量问题,本文着重介绍了该公司如何通过质量攻关来解决局部涂层气缸垫的功能失效问题。

图1 全涂层气缸垫

图1 全涂层气缸垫

1.产品介绍

气缸垫位于气缸盖与气缸体之间,又称气缸床。其功用是填补气缸体和气缸盖之间的微观孔隙,保证结合面处有良好的密封性,进而保证燃烧室的密封,防止气缸漏气和水套漏水。气缸体和气缸盖结合处的密封是依靠带有凸筋及橡胶涂层的密封垫实现的,南京汽车集团旗下工厂的发动机共有全涂层和局部涂层两种型号的气缸垫,目前及后续开发的机型均采用的是局部涂层气缸垫,该产品是该工厂与上海兴盛密封垫有限公司共同研制和开发的。

图2 局部涂层气缸垫

图2 局部涂层气缸垫

2.工艺介绍

局部涂层气缸垫的主要生产工艺由落料冲孔、丝网印刷、凸筋成型、配合铆接构成,具体流程如下:



◆落料冲孔。使用冲床,配合单冲模冲出上片、下片和中片的外形、圆孔与异形孔。

◆清洗。使用全自动超声波清洗机,配合MD-100烷烃类清洗液(0 排放),在确保产品清洗效果的情况下,也符合SGM绿色供应链和ISO14000的环保要求。

◆涂粘结剂。使用涂粘结剂流水线进行作业,实现即涂即干,有效避免粘结剂在片层下部堆积的现象。

◆丝网印刷。使用半自动丝网印刷机进行涂层作业。

◆硫化处理。将烘箱加热至200℃,然后保温30分钟。之后关闭电源,打开硫化炉的门冷却至40℃,从而固化橡胶。

◆凸筋成型。使用冲床,配合凸筋模冲出上片和下片的凸筋。

◆压平。使用冲床,配合压平模将上片和下片的缸口凸筋高度压到规格尺寸。

◆单片检验。严格按照与客户达成一致的极限样品标准来检验产品单片,并提示近期发生的缺陷模式。

◆配合铆接、冲钢印。使用冲床,配合铆接模冲出钢印并铆接。

◆外观检验、装箱。严格按照极限样品标准和近期发生的缺陷模式来检验产品总成,合格后装箱。

3. 现状调查

3.1 课题选定——通过从售后服务部门的质量反馈得知:2015年5-7月,工厂的发动机返修率有了大幅度的提高,用户抱怨呈上升趋势。对返修发动机进行了故障类别统计发现, 局部涂层气缸垫失效的比例最高,排列第一位,目前国内的合资品牌乘用车的发动机机厂已经广泛采用了局部涂层气缸垫,该种缸垫的生产工艺和使用性能已经逐渐成熟。所以最终选定“降低局部涂层气缸垫料废率”作为质量攻关的课题。

图3 局部涂层气缸垫的失效模式

图3 局部涂层气缸垫的失效模式

3.2 局部涂层气缸垫失效率统计——局部涂层气缸垫的失效模式主要包括功能失效、凸点、划伤和异物等(详见图3)。统计得知:2015年5-7月,该厂的局部涂层气缸垫失效率的平均值达到0.40%,其中的功能失效(非可见缺陷)的占比达到了83%,因此如果解决了功能失效问题,就可以大幅降低局部涂层气缸垫的失效率。

4. 目标设定

4.1 设定质量目标。经过讨论,工厂把局部涂层气缸垫失效率的质量目标设定为0.05%。

4.2 目标可行性分析。通过对国内几家知名的气缸垫生产厂家进行质量调研发现,行业内现状为:局部涂层气缸垫的行业平均失效率为0.05%,全涂层气缸垫的行业平均失效率为0.045%。南京汽车集团相信通过自身的技术攻关和质量改进,一定能够将局部涂层气缸垫的失效率控制在0.05%之内。

5. 原因分析

针对气缸垫功能失效的原因,南京汽车集团发动了“头脑风暴”,把各种相关因素串联起来,绘制了关联图(见图4),共列出6条末端因素。

图4 气缸垫功能 失效关联图

图4 气缸垫功能失效关联图

6. 要因确认

针对上述末端因素制定了要因确认计划表(见表1),具体的确认过程如下:

表1 要因确认计划表

表1 要因确认计划表

6.1 末端因素一(丝网版厚度薄):检测凸筋膜的厚度,测量值为28μm,符合要求(25±5μm);而检测丝网版的厚度,测量值为73μm,符合要求(25±5μm)。结论是非要因。

6.2 末端因素二(丝网版与底板的间隙小):在现场,用标准块测量了丝网版与底板之间的间隙,测量结果符合要求(2±0.2mm)。结论是非要因。

6.3 末端因素三(机床压力小):现场还检查了冲床的压力监控表,压力显示值为1214KN,满足要求(>1200KN)。结论同样是非要因。

6.4 末端因素四(机床上、下台面的平行度超差):现场检测了冲床的上、下台面的平行度,测量值在-0.01至+0.07之间,符合要求(±0.1)。结论为非要因。

6.5 末端因素五(模具稳定性差):随后从四个方面对该末端因素进行了确认,具体过程如下:

◆ 通过对局部涂层气缸垫的关键位置凸筋高度进行了统计和分析(见图5)发现:局部涂层缸垫凸筋的整体高度处于下公差附近;凸筋高度的极差R 大于行业标准(R < 0.05)。

图5 关键位置凸筋高度统计折线图

图5 关键位置凸筋高度统计折线图

◆ 再用Mintab 对J3 点的高度尺寸进行分析,绘制了直方图(见图6),从直方图可以看出:凸筋分布不符正态分布,过程不稳定,且中心位置有偏移。

图6 J 3 点高度尺 寸分布直 方图

图6 J 3点高度尺寸分布直方图

◆ 此外还进行了面压试验,由面压图形(见图7)可见:凸筋位置无偏移,但局部点位面压线有断裂、不连续。

图7 面压 试验图形

图7 面压试验图形

◆ 拆解模具,并检查模具内部的使用状况:调整尺寸用的垫片太多,部分垫片已发生了轻微位移,这必然造成了凸筋模具的使用精度不稳定。

针对末端因素五的综合确认结果是:因模具底部局部垫片太多,造成模具状态不稳定,产品凸筋高度值偏下限,甚至局部点位有断线,导致气缸垫装配后产品功能失效。结论是要因。

6.6 末端因素六(凸筋高度设计值低):随机抽取了全涂层气缸垫和局部涂层气缸垫各50 件,分别测量它们的凸筋高度,前者的平均值为0.26,后者的平均值为0.23,前者比后者高0.03。通常:气缸体的上平面和气缸盖的下平面不可能加工得非常光滑和平整,轻微的铣刀痕和接刀痕是在所难免的,如果气缸垫的凸筋高度较低,容易造成它的密封功能失效,从而导致发动机发生“三漏”现象。随后,从售后服务部门的质量反馈得知:全涂层气缸垫的失效率几乎为0。结论是要因。

7.制定措施

最终确认:造成局部涂层气缸垫失效率高的主要原因是凸筋高度设计值低和模具稳定性差。针对这两个要因,工厂通过研究制定了相应的要因对策表(见表2)。

表2 要因对策表

表2 要因对策表

8.措施实施

8.1 对策实施一:向设计部门提出申请,要求对气缸垫的产品图纸进行更改;2015 年10 月26 日,设计部门对产品图纸实施了变更(EWO 变更号EADCDQ),变更理由是:为了进一步提高局部涂层缸垫在生产线冷试中的泄漏测试的合格率,同时为了减少差异件,拟将缸垫凸筋高度公差缩小。变更内容:气缸垫凸筋高度公差由0.23(±0.05)改为0.23(+0.05/0)。

8.2 对策实施二:要求气缸垫生产厂家重新制作了新模具。2015年12月15日新模具制作并调试完毕。随后对用新模具生产的样件进行了产品测量,测量结果符合要求。

对上述样件进行了面压试验,试验结果显示:面压轨迹完整,各压强下凸筋轨迹均符合要求。

2015 年12 月27 日,连续跟踪了125 件用新模具生产的气缸垫的产品质量,并对J3 点的凸筋高度进行了统计和分析,绘制了相应的直方图,数据值符合正态分布的要求,过程能力(CPK 值)为1.35,大于1.33。这就充分证明:新模具完全满足工序能力的要求。

9.效果检查

通过对局部涂层气缸垫失效率进行统计(见图8),结果是:改进措施实施后,局部涂层气缸垫失效率显著下降,2016年第一季度的平均值为0.16%,小于预先设定的质量目标值。

图8 2015.8-2016.3 局部涂层气缸垫失效率统计

图8 2015.8-2016.3 局部涂层气缸垫失效率统计

10. 无形和有形效益

加深了工厂对局部涂层气缸垫的产品认知和性能认知;减少了售后发动机的“三漏”风险,提高了客户的满意度;提升了产品质量;降低了生产成本,单机成本可降低12 元 。

11.结束语

通过本次质量攻关,丰富了工厂对质量工具的运用,增强了解决质量问题的能力和信心。南京汽车集团有限公司已将“降低局部涂层气缸垫的料废率”作为2017年的质量攻关项目。


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