質量管理工具PFMEA在汽車零部件加工中的應用

耿麗紅

(天津三國有限公司 天津300385)

0 引 言

真空泵是指利用物理、化學或物化方法對抽容器進行抽氣而獲得真空的器件或設備。通俗來講，真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善、產生和維持真空的裝置。汽車發電機真空泵又叫助力泵，它是剎車制動系統和轉向系統的助力裝置。真空泵的作用是產生負壓，也就是真空，用于增加制動力。蓋板是真空泵的重要組成部分，蓋板與殼體形成密閉腔室，通過轉子的轉動實現抽真空的目的。蓋板的質量問題會導致真空泵氣密不良等失效現象，為提高蓋板的制造質量和可靠性，必須對產品生產過程進行可靠性研究，分析生產過程中缺陷的產生機理，并提出有效的解決措施，對于高風險的缺陷還應提出進一步的預防方案，以降低風險。這樣才能有效提高產品裝配一次合格率，提高產品的可靠性和質量，最終實現產品的降本增效。

過程故障模式與影響分析 PFMEA(process failure mode and effects analysis)是一種質量管理工具，用來確定潛在失效模式及其原因的分析方法，是事件發生之前的行為，并非事后補救。它用來分析制造或裝配過程缺陷引起的潛在產品失效模式和產生的后果，分析產生失效的原因，并確定哪一類過程故障是應該重點避免的以及相關的關鍵過程，進而找出風險較大的因素，并采取一系列改善手段，降低項目風險，提高產品質量，向零缺陷目標努力。

1 PFMEA方法簡介

PFMEA應該覆蓋以下方面的內容：

①當功能要求不符合時的失效模式——指過程可能潛在的不能滿足過程要求的狀態。對應特定工序列出每一個失效模式，例如：零件變形、鉆孔偏心、鑄件氣孔、鑄件壁厚不均、鑄件金屬不足、鍛件裂紋、淬透層厚度不足、零件表面硬度不適宜、零件表面粗糙度低等。

②失效模式的影響和后果——指失效模式可能帶來的對顧客的影響。例如：無法緊固、無法加工、無法裝配、無法對中、無法焊接、無法平衡、危害操作人、損壞設備等。嚴重度(S)的評分采用1～10分。

③失效的潛在原因——要明確產生失效的原因。發生頻度(O)按可能性大小評出1～10分。

④針對失效模式原因的控制和措施——過程控制方法(兩類)：預防，消除(預防)失效原因或失效模式的發生，或降低其發生率。探測，識別(檢測)失效原因或失效模式。探測度(D)的評分采用1～10分。

⑤潛在失效模式的綜合風險評估——風險系數(RPN)＝S×O×D，用來表示過程風險的度量，RPN的數值介于 1～1000之間。如 RPN值很高，則過程設計人員必須采取糾正措施；不管RPN大小，只要S高時，就要采取預防/糾正措施。當建議的糾正措施完成后，重新進行風險評估，即重新評估該潛在失效模式的嚴重度、頻度、探測度及RPN值。

PFMEA表格見表1。

表1 PFMEA表格Tab.1 PFMEA chart

2 PFMEA在蓋板生產中的應用

蓋板是用在真空泵上起到密封的作用，蓋板與殼體的密封程度直接影響真空泵的真空度，見圖1。

圖1 真空泵分解圖Fig.1 Decomposition diagram of vacuum pump

蓋板生產的基本工藝流程：材料購入→沖壓成型→去毛刺→校平→表面處理→平面度檢查→外觀檢查。在生產前先對失效模式進行識別，預先估計可能發生的失效模式，做好預防措施介入，減少質量損失，提前解決質量問題。

2.1 材料購入

2.1.1 失效模式：購入板材變形導致平面度超差

失效后果：沖壓后無法保證平面度，影響蓋板與殼體的密封性，導致真空度不良。嚴重度(S)為 7即基本功能喪失，汽車可以行駛，但是性能下降。

失效原因：板材校平不良。發生頻度(O)為 7即每100件發生1件不良。

現行過程預防：板材校平。

現行工程探測：三次元檢查材料平面度。探測度(D)為 5即操作員通過計量型量具，在崗位上實施失效模式或錯誤原因的探測。

建議改進措施：因材料無法滿足成品平面度要求，所以在沖壓后增加校平工序，校平后增加平面度檢測機全檢工序，保證出廠前產品全部合格。

2.1.2 失效模式：板材上有劃傷

失效后果：外觀不良，如果傷痕在密封圈位置會引起氣密不良。嚴重度(S)為 7即基本功能喪失，汽車可以行駛，但是性能下降。

失效原因：板材之間摩擦導致劃痕。發生頻度(O)為4即每1000件發生1件不良。

現行過程預防：板材邊緣保證沒有毛刺。

現行工程探測：目視檢查。探測度(D)為 7即操作員通過視覺/觸覺/聽覺方式，在崗位上實施失效模式的探測。

建議改進措施：后序增加剖光工序，可以去除劃傷。

2.2 沖壓成型

沖壓工序是用沖床將板材落料成型，因模具限制，沖壓后蓋板平面度無法滿足平面度要求。沖壓后，工件邊緣以及孔邊緣會產生毛刺，毛刺會影響蓋板與殼體的密封性。

2.2.1 失效模式：平面度超差

失效后果：作動不良，氣密不良。嚴重度(S)為 7即基本功能喪失，汽車可以行駛，但是性能下降。

失效原因：模具結構限制無法保證。發生頻度(O)為10即發生頻率≥100/1000。

現行過程預防措施：改進模具結構。

現行工程探測：三次元檢查平面度。探測度(D)為5即操作員通過計量型量具，在崗位上實施失效模式或錯誤原因的探測。

風險指數RPN＝S×O×D＝7×10×5＝350

建議改進措施：因沖壓無法滿足成品平面度要求，所以在沖壓后增加校平工序，校平后增加平面度檢測機全檢工序，保證出廠前產品全部合格。

改善后RPN＝S×O×D＝7×3×2＝42

2.2.2 失效模式：蓋板邊緣及孔邊緣毛刺殘留

失效后果：作動不良，氣密不良。嚴重度(S)為7(基本功能喪失，汽車可以行駛，但是性能下降)。

失效原因：模具結構限制無法保證沒有毛刺。發生頻度(O)為10即發生頻率≥10/1000。

現行過程預防措施：人工去毛刺。

現行工程探測：操作工目視檢查。探測度(D)為7(操作員通過視覺/觸覺/聽覺方式，在崗位上實施失效模式的探測)。

風險指數RPN＝S×O×D＝7×10×7＝490

建議改進措施：用剖光機去除邊緣毛刺，用專用倒角設備去除孔周邊毛刺。

改善后RPN＝S×O×D＝7×3×2＝42

3 結 語

PFMEA是一種分析方法，它確保在產品開發(APQP-先期產品質量策劃)過程中，考慮并且處理了潛在的問題。在產品生產工藝上，真正實現預先發現產品的弱點，在原形樣機階段或在大批量生產之前確定產品缺陷，防范于未然。用 PFMEA技術來管理新項目，控制零部件質量，改善產品工藝，從而達到下降產品不良率(PPM)的目標。