某型缸蓋加工積屑問(wèn)題分析及改善

周斌 劉珩 謝天池 楊妍旻 李志勇

摘? 要：某型發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋再主機(jī)廠發(fā)現(xiàn)有鋁屑?xì)埩魡?wèn)題，通過(guò)調(diào)查得知此問(wèn)題需要在氣缸蓋機(jī)加工時(shí)產(chǎn)生合適尺寸鋁屑才能消除，本文對(duì)供應(yīng)商氣缸蓋的各機(jī)加工參數(shù)進(jìn)行了分析，確認(rèn)了機(jī)加工時(shí)進(jìn)給量和線速度為主要因素，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)調(diào)整了各工序刀具的式樣，最終將鋁屑尺寸都控制在目標(biāo)區(qū)間內(nèi)。通過(guò)解決此問(wèn)題，不僅降低了工廠的質(zhì)量成本，也為后續(xù)此類問(wèn)題積累了經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋；鋁屑?xì)堄啵毁|(zhì)量改善

中圖分類號(hào)：TK416? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2024）03-0055-04

Analysis and Improvement of Chip Accumulation in Processing of a Type Cylinder Head

Abstract： In response to a complaint from an engine plant about the presence of aluminum chips in the engine cylinder head provided by a certain supplier， which needs to be eliminated by producing appropriately sized aluminum chips during cylinder head machining， this article has analyzed the machining parameters of the cylinder head and confirms that machining feed rate and linear speed were the main factors. After optimization and adjustment machining parameters， we also adjustment the cutting tools， the aluminum chip size had been controlled within the target range. By solving this problem， not only has the quality cost of the factory been reduced， but also experience and data have been accumulated for such problems in the future.

Key Words： Cylinder Head; Aluminum Chips; Quality Improvement

1? ? 引言

氣缸蓋作為發(fā)動(dòng)機(jī)總成的重要結(jié)構(gòu)部件之一，其質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能有著直接的影響。在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的機(jī)加工過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生鋁屑，由于缸蓋本身的結(jié)構(gòu)就非常復(fù)雜，有很多狹小間隙和孔道，鋁屑很容易殘留或者積累在這些地方，這些鋁屑如果不能在清洗工序消除或者在終檢工序檢出，必將引起主機(jī)廠裝配產(chǎn)線質(zhì)量投訴，更甚者會(huì)流出至終端市場(chǎng)引發(fā)更大的質(zhì)量問(wèn)題，造成不可估量的損失。

本文主要聚焦于某款缸蓋加工產(chǎn)生的鋁屑?xì)埩魡?wèn)題的分析及采取對(duì)應(yīng)的方式消除鋁屑的殘留，提高缸蓋成品的清潔度，確保其在主機(jī)廠組裝時(shí)的無(wú)質(zhì)量投訴。

2? ? 缸蓋鋁屑問(wèn)題產(chǎn)生原因的分析

某款發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋在量產(chǎn)初期收到發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)廠投訴鋁屑?xì)埩魡?wèn)題。隨后缸蓋供應(yīng)商對(duì)其機(jī)加工產(chǎn)線開(kāi)展了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)缸蓋表面、水套、各孔位以及狹小位置在加工后存在大量纏繞鋁屑，未斷鋁屑影響作業(yè)人員確認(rèn)加工狀態(tài)，且鋁屑?xì)埩粑恢眉性谒?、氣門孔和火花塞孔等狹小空間處，難以檢出和清理，如圖1所示：

本次抽檢清洗工序前的60件缸蓋成品發(fā)現(xiàn)57件均有鋁屑?xì)埩?，不良率高達(dá)95%，清洗工序后依舊有5%的缸蓋有鋁屑?xì)埩?，且難以檢出。通過(guò)此次調(diào)查還發(fā)現(xiàn)殘余的鋁屑是在加工11個(gè)孔工序上產(chǎn)生的，可根據(jù)鋁屑形狀劃分為六種類型，其形狀和尺寸如表1所示：

通過(guò)查詢水套、火花塞孔、安裝孔等狹窄處三維模型和實(shí)地測(cè)量，確認(rèn)該款氣缸蓋在水套處有最小間隙，其尺寸長(zhǎng)為6.8mm，寬為3.6mm，如圖2所示，目前孔加工所產(chǎn)生的鋁屑尺寸都大于這個(gè)間隙。如果在孔加工時(shí)產(chǎn)生的鋁屑卡滯在此位置，將很難被最終清洗工序所清除，也很難被最終檢驗(yàn)所檢出，這就是此款氣缸蓋鋁屑?xì)埩魡?wèn)題根本原因。

3? ? 缸蓋鋁屑問(wèn)題的改善方案

為了能夠有效的消除鋁屑?xì)埩暨@一不良，理論上在機(jī)加工的過(guò)程中就需要將鋁屑的尺寸控制在長(zhǎng)度小于6.8mm，寬度小于3.6mm，同時(shí)要求鋁屑形狀規(guī)則，才能確保清洗機(jī)能將鋁屑清洗干凈?？紤]實(shí)際操作需要一定的冗余，本次改善要將鋁屑尺寸控制在長(zhǎng)度小于6.5mm，寬度小于3.5mm以確保最終成品無(wú)鋁屑?xì)埩簟?/p>

3.1? ?機(jī)加工參數(shù)的優(yōu)化

通過(guò)對(duì)缸蓋加工過(guò)程中的人、機(jī)、料、法、環(huán)進(jìn)行全面分析和判定可知，鋁屑主要產(chǎn)生在機(jī)加工階段，那么本次問(wèn)題的分析主要針對(duì)機(jī)加工設(shè)備參數(shù)、刀具的選型和毛坯材料特性開(kāi)展，與人員和環(huán)境因素?zé)o關(guān)。通過(guò)進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)鋁屑的尺寸直接關(guān)聯(lián)的是切削線速度和進(jìn)給量，與切深、冷卻潤(rùn)滑和刀具前角等參數(shù)相關(guān)性不大，如表2所示：

通過(guò)調(diào)查機(jī)加工設(shè)備發(fā)現(xiàn)鋁屑長(zhǎng)度和進(jìn)給量相關(guān)，鋁屑寬度與線速度相關(guān)，鋁屑形狀是線速度和進(jìn)給量的匹配所決定的。因此想要獲得理想的鋁屑尺寸和形狀就必須對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。由調(diào)查可知，殘留的鋁屑都產(chǎn)生在孔加工工序，在全面開(kāi)展參數(shù)優(yōu)化之前，先選取了頂蓋安裝孔的孔位進(jìn)行了驗(yàn)證，以確認(rèn)最佳的切削線速度和進(jìn)給量的匹配。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證得知，當(dāng)進(jìn)給量為鉆頭直徑的2%～3%時(shí)，所產(chǎn)生的鋁屑符合預(yù)期，如圖3所示：

基于上述結(jié)論，對(duì)11個(gè)孔加工工序的參數(shù)進(jìn)行了調(diào)試。例如，在加工頂蓋安裝孔時(shí)，將原來(lái)的參數(shù)F4500，S1200調(diào)整為F4500，S1800后鋁屑尺寸達(dá)成要求。在加工水堵孔的工序上將原來(lái)的F3500，S2000調(diào)整為F5000，S2000后鋁屑尺寸達(dá)成要求，如圖4所示：

經(jīng)過(guò)參數(shù)調(diào)試后也發(fā)現(xiàn)，大部分工序的鋁屑?xì)埩舫叽邕_(dá)成了尺寸目標(biāo)，但是在加工挺桿孔、水套孔、火花塞孔和擴(kuò)火花塞孔四個(gè)工序的鋁屑尺寸無(wú)法通過(guò)調(diào)整切割參數(shù)達(dá)成目標(biāo)，如表3所示。那么針對(duì)這4個(gè)工序還需要進(jìn)行改善。

3.2? ?刀具的優(yōu)化

根據(jù)上文所述，調(diào)整進(jìn)給量和切削線速度已經(jīng)無(wú)法使剩余4個(gè)工序的鋁屑達(dá)成目標(biāo)尺寸，那么接下來(lái)的改善就需要聚焦在刀具的結(jié)構(gòu)上。

通過(guò)FTA分析，供應(yīng)商質(zhì)量改善小組提出了四個(gè)影響鋁屑尺寸的刀具因素，即刀具斷屑槽式樣、刀具分屑槽形狀、刀具螺旋角及刀具的冷卻。通過(guò)對(duì)上述每個(gè)因素分析，可知刀具螺旋角主要和切削阻力相關(guān)，對(duì)產(chǎn)生的鋁屑厚度有一定影響，對(duì)長(zhǎng)度和寬度無(wú)影響；刀具的冷卻主要是涉及到刀具本身的使用壽命，對(duì)鋁屑尺寸無(wú)影響。因此刀具對(duì)鋁屑尺寸的影響主要在刀具斷屑槽式樣和刀具分屑槽形狀上，這兩個(gè)因素是要因，如表4所示：

為了精準(zhǔn)的確認(rèn)刀具斷屑槽、刀具分屑槽兩個(gè)末端因素對(duì)鋁屑尺寸的影響，本文選取了火花塞孔位進(jìn)行驗(yàn)證，在轉(zhuǎn)速3500r/min，線速度1200mm/min的情況下發(fā)現(xiàn)有斷屑槽設(shè)計(jì)的刀具所產(chǎn)生的鋁屑，形狀和尺寸都更加符合預(yù)期，如圖5所示：

根據(jù)上述結(jié)論，供應(yīng)商為加工挺桿孔、水套孔、火花塞孔和擴(kuò)火花塞孔四個(gè)工序的工刀具增加分屑槽和斷屑槽，如圖6所示：

同時(shí)調(diào)整分屑槽的最合適數(shù)量和位置，斷屑槽最合適的槽寬、槽深、槽底半徑和棱帶寬度等參數(shù)。完成刀具改善后再次驗(yàn)證鋁屑尺寸，確認(rèn)了上述4個(gè)工位的鋁屑尺寸均得到改善，達(dá)成目標(biāo)。根據(jù)供應(yīng)商現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，改善后所有鋁屑的尺寸最大長(zhǎng)度不超過(guò)6.3mm，最大寬度不超過(guò)3.3mm，達(dá)成預(yù)期目標(biāo)；隨后進(jìn)行了2400件小批量生產(chǎn)驗(yàn)證，改善后的鋁屑能夠被清洗工序全部清除，達(dá)成預(yù)定質(zhì)量目標(biāo)。至此，本次發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鋁屑?xì)埩魡?wèn)題完成整改，后續(xù)還將繼續(xù)監(jiān)控。

4? ? 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋殘余鋁屑問(wèn)題是一個(gè)長(zhǎng)期困擾缸蓋供應(yīng)商和主機(jī)廠的難題，不僅增加了供應(yīng)商和主機(jī)廠的質(zhì)量成本，而且會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)上述改善行動(dòng)的驗(yàn)證，可以通過(guò)調(diào)整切割參數(shù)和改進(jìn)刀具式樣產(chǎn)生理想尺寸的鋁屑，從而達(dá)成最終的產(chǎn)品無(wú)鋁屑?xì)埩簟?/p>

通過(guò)改善的實(shí)施，不僅解決了這個(gè)長(zhǎng)期困擾供應(yīng)商和主機(jī)廠的問(wèn)題，也降低了供應(yīng)商的質(zhì)量成本，按照單個(gè)氣缸蓋成本650元，因鋁屑問(wèn)題產(chǎn)生的報(bào)廢率1%，年產(chǎn)量13萬(wàn)件，主機(jī)廠返修成本150元/小時(shí)來(lái)計(jì)算，預(yù)計(jì)每月至少為缸蓋供應(yīng)商降低成本12.1萬(wàn)元人民幣。

同時(shí)通過(guò)此次改善行動(dòng)既提升了供應(yīng)商分析解決問(wèn)題的能力，又提升了供應(yīng)商質(zhì)量管理團(tuán)隊(duì)的工作效率，在解決此問(wèn)題過(guò)程中形成的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、檢驗(yàn)流程也杜絕了后續(xù)再發(fā)生的情況，為類似的產(chǎn)品或者問(wèn)題的解決提供了經(jīng)驗(yàn)參考和數(shù)據(jù)支撐。

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