降低缸盖涨紧器孔工废率的有效措施

作者：南京汽车集团有限公司 胡劲松

欢迎访问e展厅 展厅 1 发动机展厅 汽油发动机, 柴油机, 船用柴油机, 天然气发动机, 气缸及部件, ... 缸盖主要用来封闭汽缸上部，构成燃烧室，并为凸轮轴和进、排气歧管的提供支撑。发动机工作时， 空气从进气歧管吸进燃烧室，火花塞把可燃混合气体点燃，带动活塞做功，并把废气从排气歧管排出。液压涨紧器作用在正时链条上，起着导向和涨紧的作用。如果缸盖的液压涨紧器孔（简称“涨紧器孔”） 存在缺陷，会造成发动机漏油，影响工作性能。但是，缸盖涨紧器孔工废率高一直是困扰着我们的质量问题，本文通过一个典型的QC 小组（质量管理小组）的活动案例，介绍了我们是如何降低缸盖涨紧器孔工废率的。 生产线介绍 缸盖生产线共有34台加工生产设备， 19 道加工工序（见图1），六个加工中心组。其中三个加工中心组共采用了10 台GROB 双主轴加工中心，完成了所有底孔、螺栓孔的加工。多台加工中心组成的平行工序，通过龙门式机械手和上下料机动滚道组成一个高度自动化的加工单元， 以满足生产节拍的要求。加工中心组之间加工任务的分配，由主控柜和每台加工中心的840D 系统通过PROFIBUS总线连接， 实现各加工中心之间的自动化控制。在OP10 工序，MARPOSS 测头先测量4 个挤气点位置（燃烧室基准点），然后取平均值，自动计算出缸盖燃烧室面的加工余量，最后完成铣削，从而保证了燃烧室的容积。关键工序采用带SPC 功能的2 台随机自动测量机进行100% 在线测量：一台是NIEBERDING 的，用于测量气门座圈的角度和密封性；另一台是MARPOSS 的，用于测量凸轮轴轴承孔。这两台设备都采用了气电转换技术。该条生产线的工艺规划的产能为25 万台/ 年。 工艺技术介绍 枪钻加工（见图3）。枪钻是一种内冷式深孔加工刀具，与普通麻花钻相比，枪钻加工具有切削速度快、排屑顺畅、加工精度高、直线度好的的特点。NSE 缸盖的油道孔（该孔与涨紧器孔通过贯穿孔相通） 的加工采用的是枪钻工艺，加工设备是GROB 加工中心。 泄漏检测。为保证油道和水套的密封性，在缸盖加工中要进行气密性检测，NSE 缸盖的试漏采用的质量流量法（见图4），具有测量精度高和测量速度快的特点。整个过程包括定位封堵、储气罐充气、工件充气、测量和排气等阶段。涨紧器孔是封堵点之一。 现状调查 工废率调查。我们对2013 年1-3 月份涨紧器孔工废率进行了月度统计，平均值为0.23%，远远高于0.08% 的内控指标。所以我们选定“降低缸盖涨紧器孔工废率”作为QC 小组的攻关课题。 症结点调查。涨紧器孔工废表现为磕碰伤、孔径超差、位置超差等类型。我们对2013 年1-3 月份涨紧器孔的工废情况按照类型进行了统计和分析：磕碰伤的比例高达67%，是涨紧器孔工废率过高的主要症结。 目标及要因确认 我们最终把缸盖涨紧器孔工废率的质量目标设定为0.08%。并通过头脑风暴法， 针对磕碰伤的原因进行了讨论，并制成了系统分析图（见图5），共列出8 条末端因素。 而针对上述末端因素，我们制定了要因确认计划表，确认过程如下： 末端因素一（材料不合格）的确认过程：我们通过SQE 分批次抽检了缸盖的材质和硬度，从检查报告看：材质和硬度均满足要求。结论是非要因。 末端因素二（周转箱内有铝屑）的确认过程：我们检查了OP10-OP50 的在制品区的工件周转箱：表面清洁，无铝屑。符合要求。结论是非要因。 末端因素三（垛料不规范）的确认过程：我们在OP10-OP50 的在制品区检查了在制品摆放情况：码放整齐，涨紧器孔无磕碰伤。符合要求。结论是非要因。 末端因素四（滚道上有铝屑）的确认过程：我们检查了OP10-OP60 的输送滚道：表面清洁，无铝屑。符合要求。结论是非要因。 末端因素五（ 切削刃崩刃） 的确认过程： 当加工涨紧器孔的阶梯钻（T02007）达到使用寿命（4950 件/ 把） 时，我们利用换刀间隙检查了刀具的两条主切削刃：无崩刃发生。符合要求。结论是要因。 末端因素六（贯穿孔卡铝屑）的确认过程：我们检查了600 台缸盖：有15 台的贯穿孔与涨紧器孔交会处卡有铝屑。这些铝屑会粘附在试漏机的密封堵头上（由聚氨脂材料制成，质软、弹性大）， 当以一定压力密封时，带铝屑的堵头会对涨紧器孔造成破坏。不符合要求。结论是要因。 末端因素七（步进输送不平稳 ）的确认过程：我们检查了清洗机的步进式输送和定位装置：输送平稳，定位准确。没有发生工件脱落和工件撞车现象。符合要求。结论是非要因。 末端因素八（密封堵头粘铝屑）的确认过程：我们检查了试漏机的涨紧器孔密封堵头：表面粘有铝屑。不符合要求。结论是要因。 小组全体成员最终确认：造成缸盖涨紧器孔磕碰伤的主要原因是贯穿孔卡铝屑（见图6）和密封堵头粘铝屑（见图7）。 措施制定及实施 对策方案的评价及选择。针对上述两个要因，我们分别制定了多套对策方案，并从有效性、可实施性、经济性、可靠性和时间性等方面进行系统评估， 最终通过综合打分确定了最佳策略（见表1）: 优化枪钻的切削参数，改变铝屑形状；增加对涨紧器孔密封堵头的吹气装置。 对策实施一：优化枪钻的切削参数。钻油道孔时（见图8），部分铝屑被切削液冲入侧面相通的贯穿孔。当长而厚的铝屑到达贯穿孔和涨紧器孔交会处时，铝屑会在弹性应力的作用下卡滞在涨紧器孔孔壁。为提高枪钻的断屑性能，改变铝屑的形状( 缩短铝屑的长度)，我们修改了NC 程序： 将枪钻转速由9600r/min 提高到11600r/min；将进给速度由960mm/min 降低到770mm/min。 对策实施二：增加对堵头的吹气装置。我们引一路气源，接上气嘴，借助固定装置安装在试漏机内。气源通过一只两位四通的换向阀接入夹具升降台的控制气路中，并在PLC 控制下与夹具升降台实现联动：夹具上升时（检测状态）气源关闭；夹具下降时（待检状态） 气源开启，气嘴以一定压力对涨紧器密孔封堵头进行吹屑（见图9）。 效果检查及有形效益 1 现场验证一：切削参数优化后， 枪钻的断屑性能明显提高，铝屑由改进前的长条状变为改进后的圆环状，能够通畅地从贯穿孔排出。我们连续5 天检查了1500 台缸盖，未在贯穿孔与涨紧器孔交会处发现卡滞的铝屑。 2 现场验证一：我们连续5 天对涨紧器孔密封堵头进行了定期检查（频次： 1 次/ 小时）：堵头表面不再粘铝屑；吹气装置使用后，堵头下方的护板上每天均积有吹落的铝屑 。 数据统计。我们对2013 年1-8 月份涨紧器孔工废率进行了月度统计（见表2）：改进后涨紧器孔工废率显著下降， 涨紧器孔工废率由改进前的0.23%（1-3 月份的平均值）下降到改进后的0.07% （6-8 月份的平均值），达到了QC 小组的活动目标。 有形效益包括以下几个方面：一，解决了缸盖生产线的TOP1 质量问题 ；二，降低了缸盖生产线的工废率 ；三，提高了缸盖生产线的生产效率 ；四，提升了客户对缸盖生产线的满意度 。 巩固措施有三种：第一种是把堵头吹气装置的点检和维护的注意事项纳入目视化帮助卡片中；第二种是将堵头吹气装置的开、关机操作流程纳入SOS 中；第三种是将优化后的切削参数纳入工艺文件中。 综上可以得出，在弹簧座圈面压伤成为缸盖生产线的TOP1 质量问题的情况下，运用QC 方法，通过PDCA 可以提升产品的质量。(end)

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