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        基于Q-DAS分析系統(tǒng)下的曲軸質(zhì)量控制

        2013-08-02 00:47:52祁富燕
        機(jī)械制造 2013年1期
        關(guān)鍵詞:分析

        □ 王 玲 □ 李 運 □ 祁富燕 □ 劉 昊

        1.蘭州城市學(xué)院 機(jī)械故障與檢測研究所 蘭州 730050

        2.蘭州理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 蘭州 730050

        曲軸數(shù)控柔性生產(chǎn)的特點是不僅可以加工同系列曲軸,還可以加工變型產(chǎn)品、換代產(chǎn)品和新產(chǎn)品,真正具備柔性意義。但在這個復(fù)雜的制造系統(tǒng)中,各個工序之間的尺寸關(guān)系對產(chǎn)品的可靠性有極其重要的影響。傳統(tǒng)的控制方法主要是通過監(jiān)控生產(chǎn)過程中的運行參數(shù),通過診斷尋找并消除異常因素,從而達(dá)到改進(jìn)生產(chǎn)工藝、優(yōu)化操作程序、提高產(chǎn)品質(zhì)量之目的。經(jīng)實踐發(fā)現(xiàn),某曲軸生產(chǎn)廠家由于過程控制不利,導(dǎo)致產(chǎn)品的FTQ(First Time Quality)始終維持在90%左右,但當(dāng)引入了Q-DAS[2-3]數(shù)據(jù)輔助分析軟件和二維碼追蹤系統(tǒng)[4]后,實現(xiàn)了對曲軸質(zhì)量[5-8]問題發(fā)生點的及時跟蹤,更好地進(jìn)行過程控制,使產(chǎn)品的直通率達(dá)到98%以上,對企業(yè)產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

        1 用于解決質(zhì)量問題現(xiàn)場所使用的方法

        1)測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析。采用Q-DAS分析系統(tǒng),這是預(yù)防性控制與質(zhì)量問題的定義;

        2)零件的追蹤系統(tǒng)。采用二維碼追蹤系統(tǒng),記錄每一個零件在每一個工序的加工信息,當(dāng)出現(xiàn)問題時,通過對異常零件進(jìn)行加工過程的調(diào)查,可以精確地找到發(fā)生問題的機(jī)床。

        2 分析造成曲軸下線的原因

        2.1 曲軸超差下線統(tǒng)計

        2011年總生產(chǎn)零件數(shù)量為189 733件。其中直徑超差零件數(shù)量為1 129件,占總零件數(shù)量的0.60%;圓度超差零件數(shù)為792件,占總零件數(shù)量的0.42%;止推面跨度超差零件數(shù)為339件,占總零件數(shù)的0.18%;跳動超差零件數(shù)為318件,占總零件數(shù)的0.17%;凹凸度超差零件數(shù)為283件,占總零件數(shù)的0.15%;加工表面劃傷碰傷零件數(shù)為175件,占總零件數(shù)量的0.09%。

        2.2 曲軸超差下線原因分析

        造成曲軸下線直徑超差的主要因素曲軸各直徑的加工分為三個工序:粗加工(主軸頸采用車削加工,連桿頸采用銑削加工)-精磨-拋光,最后確定主軸頸、連桿頸直徑精度的工序是拋光,拋光的第一個工步為粗拋,其作用是通過MARPOSS測頭對拋光直徑進(jìn)行實時監(jiān)控,當(dāng)拋光的直徑達(dá)到設(shè)置要求時,主軸頸會自動松開拋光夾臂,連桿頸會把拋光臂拋光壓力降到低壓,等到最后一個軸頸達(dá)到尺寸后松開夾臂完成拋光,影響主軸頸、連桿頸拋光直徑精度的因素有:

        1)測頭不穩(wěn)定,其尺寸統(tǒng)計結(jié)果如圖1所示:

        圖1 直徑尺寸變化

        該零件的尺寸及公差為38-0.005-0.017mm,實際加工的零件尺寸分布平均跨度為0.008 mm,雖然從圖1中未發(fā)現(xiàn)有零件尺寸超差的情況出現(xiàn),但是變化范圍很大,這樣的情況說明機(jī)床加工零件的穩(wěn)定性在變差。

        2)拋光后產(chǎn)生形狀誤差。由于拋光時每一個軸頸只有一個測量在監(jiān)控,只能對一個直徑節(jié)面進(jìn)行控制,而終檢機(jī)每一個軸頸則測量三個,這樣當(dāng)發(fā)生三個節(jié)面尺寸偏差大的情況時,就會有出現(xiàn)直徑超差的可能。

        3 用測量尺寸的統(tǒng)計找質(zhì)量發(fā)生點

        3.1 兩臺機(jī)床加工尺寸不一致的情況

        發(fā)生兩臺機(jī)床加工尺寸不一致的情況,其尺寸分布從圖2的直方圖可以看得很明顯 (圖中曲線為尺寸偏差的變化曲線)。分析后認(rèn)為,這種情況只要兩臺機(jī)床加工尺寸的分布不分散,就說明單臺機(jī)床的加工尺寸穩(wěn)定性好,只是操作者在作尺寸調(diào)整時未把兩臺機(jī)床的尺寸中心調(diào)整到比較接近,所以這樣的變化對產(chǎn)品質(zhì)量的影響不是很大。

        圖2 尺寸偏差的分布

        3.2 離散的尺寸分布

        從圖3所示可以看出機(jī)床加工尺寸比較分散,說明單臺的機(jī)床加工尺寸穩(wěn)定性不好,所以這樣的變化對產(chǎn)品質(zhì)量影響比較大。

        圖3 直徑的正態(tài)分布

        3.3 有規(guī)律的尺寸波動

        曲軸加工的法蘭端到止推面的軸向尺寸統(tǒng)計如圖4所示,從圖4中可以看到尺寸在呈連續(xù)上升趨勢一段時間后尺寸突然下降,然后再連續(xù)上升。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)其尺寸的變化與機(jī)床的刀具磨損與換刀時間吻合,尺寸的連續(xù)上升為刀具磨損造成的尺寸變化過程,突然的下降為更換新刀造成的,這樣的尺寸波動情況存在于沒有自動測量和補(bǔ)償?shù)臋C(jī)床中。

        圖4 法蘭端至止推面尺寸變化

        3.4 人為調(diào)整造成的尺寸波動

        圖5 為曲軸主軸頸直徑加工尺寸的統(tǒng)計圖,從圖中可看到比較明顯的尺寸上下波動,這是對所加工尺寸調(diào)整控制的結(jié)果:當(dāng)操作員發(fā)現(xiàn)尺寸呈連續(xù)下降的趨勢時,在還未造成尺寸超差之前應(yīng)提前把加工尺寸作一調(diào)整。

        圖5 直徑尺寸波動

        3.5 尺寸中心偏移大

        當(dāng)出現(xiàn)如圖6的情況時,表示機(jī)床的加工能力沒有問題,只是該工序所有機(jī)床加工的零件尺寸中心點偏下差,此時需要把控制此尺寸工序的所有機(jī)床尺寸往上調(diào)整,使之回到公差的中心。

        圖6 直徑尺寸變化

        3.6 機(jī)床溫度上升造成的零件尺寸變化

        對于機(jī)床溫度變化對零件尺寸的影響狀況,從生產(chǎn)實踐統(tǒng)計中得知所加工的零件尺寸開始有一個明顯的上升趨勢,當(dāng)上升到一定值時,尺寸基本上得到穩(wěn)定,對于此情況作決策時需要準(zhǔn)確把握機(jī)床的熱變形特性。圖7中為加工零件隨機(jī)床溫度上升而產(chǎn)生的尺寸變化。

        圖7 尺寸隨機(jī)床溫度變化情況

        4 某廠發(fā)動機(jī)曲軸線FTQ提升情況

        某廠曲軸線目前有機(jī)床29臺,共15道加工工序,工序間的零件轉(zhuǎn)移由機(jī)械手完成,整線配備了二維碼追蹤系統(tǒng)對零件進(jìn)行100%的追蹤,每個工序采取多臺機(jī)床并行加工的方式。曲軸線的FTQ從2011年1月的90%逐漸提升到2012年1月以后的98%以上的穩(wěn)定狀態(tài)(如圖8所示)。2011初開始,我們嘗試采取QDAS數(shù)據(jù)分析軟件,對下線加工尺寸進(jìn)行分析,查找出問題所在,并進(jìn)行實際問題的解決。經(jīng)過實踐證明,起到了很好的效果,對于FTQ的提升,起到了至關(guān)重要的作用。

        圖8 2011年至2012年FTQ合格率統(tǒng)計圖

        5 結(jié)束語

        在曲軸的生產(chǎn)過程中,引入了Q-DAS數(shù)據(jù)分析軟件和二維碼追蹤系統(tǒng)對曲軸的生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤和控制,生產(chǎn)實踐證明對曲軸的FTQ起到了良好的促進(jìn)作用,進(jìn)一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量,并使企業(yè)獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

        [1] 張建國,蘇多,劉英衛(wèi).機(jī)械產(chǎn)品的可靠性分析與優(yōu)化[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

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