南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司 （江蘇 210031） 李立華

PFMEA（Process Failure Mode and Effects Analysis）——過程失效模式及后果分析是針對產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中每個工藝步驟可能發(fā)生的故障形式、原因及其對產(chǎn)品造成的所有影響，按照故障模式的風險順序數(shù)（RPN）值的大小，對工藝薄弱環(huán)節(jié)制定改進措施，是提高產(chǎn)品可靠性的一項重要技術(shù)。

轉(zhuǎn)向架是車體最重要的部件，而構(gòu)架是各種零部件聯(lián)接的主體，起著承受并傳遞力的作用，構(gòu)架的加工質(zhì)量直接影響車輛的動力性能和安全性能。本文重點介紹PFEMA技術(shù)在CRH1動車組構(gòu)架加工工藝過程中的應(yīng)用，通過PFEMA分析對工藝薄弱環(huán)節(jié)實施改進，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

1. PFEMA分析

國內(nèi)某動車組動車構(gòu)架結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由彈簧筒、節(jié)點座、電動機吊座、制動吊座、齒輪箱吊座、空簧座及排石器座等部件組成。

對所有部件進行PFEMA分析，得到關(guān)鍵工序的風險順序數(shù)（RPN）值，其結(jié)果如表1所示。從表1中可以看出，動車構(gòu)架加工工藝過程中的部分工序RPN值相對較大，節(jié)點座加工過程RPN值高達120。

對節(jié)點座加工工序進行詳細的PFEMA分析，得到表2分析結(jié)果。根據(jù)表2可知：高嚴重度和高發(fā)生度同時存在于這道工序中，該部分工藝存在薄弱環(huán)節(jié)，需要實施改進。

圖1 動車構(gòu)架

2. 工藝改進

節(jié)點座部位的加工如圖2所示。為了有效降低節(jié)點座加工工序的RPN值，優(yōu)化加工工藝，針對潛在失效起因，提出以下改進方案：①工裝改進，加強構(gòu)架裝夾后的抗振強度，減少加工過程中的振動。②刀具改進，提高刀具剛性，減小加工過程中的抖動，降低加工表面粗糙度值。

表1 動車構(gòu)架關(guān)鍵工序RPN值統(tǒng)計

圖2 節(jié)點座加工示意圖

表2 節(jié)點座PFEMA（部分工序）

圖4 壓緊裝置

圖5 浮動支撐裝置

圖3 構(gòu)架裝夾示意圖

（1）工裝設(shè)計。由于構(gòu)架自身結(jié)構(gòu)特點，加工受力后節(jié)點座部位抖動明顯，嚴重影響φ83mm孔加工質(zhì)量。對此考慮在構(gòu)架側(cè)梁中部增加壓緊裝置（見圖3、圖4），增強節(jié)點座部位抗振性，并在側(cè)梁外端增加浮動支撐裝置（見圖5）?，F(xiàn)場試驗采用150N?m的力矩，加工過程中可以有效消除振動，快速而有效地改善了節(jié)點座加工工況。

（2）刀具設(shè)計。針對節(jié)點座φ83mm孔的鏜孔加工提出以下方案：①同一位從兩個方向鏜孔，采用短刀柄提高刀具剛性，降低φ83mm孔表面粗糙度值，存在同一位兩φ83mm孔同軸度難以保證的問題。②同一位從一側(cè)進刀同時鏜兩孔，刀長須在350mm以上，現(xiàn)有模塊式鏜刀剛性較差，高速切削顫振嚴重，無法保證孔表面粗糙度。綜合考慮兩種方案，采用將模塊式刀柄設(shè)計成非標整體式刀柄，如圖6所示，整體式刀柄與模塊式刀柄相比，不受聯(lián)接精度和聯(lián)接剛性的影響，動平衡性較好。精鏜加工刀片刀尖半徑選用0.2mm，經(jīng)現(xiàn)場試驗，節(jié)點座φ83mm孔同軸度及表面粗糙度滿足工藝要求。

針對節(jié)點座內(nèi)外側(cè)面加工，改變傳統(tǒng)工藝方法，將節(jié)點座內(nèi)外側(cè)面粗加工刀具φ63mm玉米銑刀改為φ63mm插銑刀，有效減小工件變形，降低作用于銑床的徑向切削力；外側(cè)面精加工φ63mm棒銑刀改為φ125mm面銑刀，剛性好，能采用較大的進給量，經(jīng)現(xiàn)場試驗，加工質(zhì)量及效率顯著提高。

圖6 非標整體式刀柄

3. 實施效果

通過上述改進措施，重新對節(jié)點座加工相關(guān)工序進行PFEMA分析，分析結(jié)果如表3所示。

表3 節(jié)點座PFEMA（部分工序）

對比表2、表3可以看出，節(jié)點座加工工序的RPN值從原來的120降到了60，在嚴重度較大的情況下降低了故障的發(fā)生度，成功地控制了該工序的風險順序數(shù)（RPN值），達到了工藝改進的目的。

改進工藝后，對該動車組項目構(gòu)架批量生產(chǎn)實施的隨時監(jiān)控表明，該產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性得到很大提升，生產(chǎn)效率得到顯著提高。

4. 結(jié)語

實踐證明，利用PFMEA技術(shù)能夠更早發(fā)現(xiàn)問題并提出預防措施。合理運用PFEMA技術(shù)指導生產(chǎn)現(xiàn)場工藝改進，在降低產(chǎn)品風險順序數(shù)、提高產(chǎn)品成品率及保證產(chǎn)品質(zhì)量可靠性等方面效果顯著，值得推廣。

[1] GB/T 7826―2012 系統(tǒng)可靠性分析技術(shù) 失效模式和影響分析（FMEA）程序[S].

[2] 王紹印. 故障模式和影響分析（FMEA）[M]. 廣州：中山大學出版社，2003：2-130.

[3] 李兆山. FMEA生產(chǎn)潛在失效模式分析[M/CD]. 北京：東方音像電子出版社，1970.