基于QC的发动机缸体加工质量问题改善*

2018-06-21周炳海

精密制造与自动化 2018年2期

王尧周炳海

（同济大学机械与能源工程学院上海201804）

QC是英文Quality Control的缩写，中文译为“质量控制”，它是质量管理的一部分，致力于满足产品的质量要求。质量控制是为达到规范或规定对数据质量要求而采取的作业技术和措施。质量控制是为了通过监视质量形成过程，消除质量环上所有阶段引起不合格或不满意效果的因素，以达到质量要求，获取经济效益，而采用的各种质量作业技术和活动。在企业领域，质量控制活动主要是企业内部的生产现场管理，它与有否合同无关，是指为达到和保持质量而进行控制的技术措施和管理措施方面的活动。

在质量管理的过程中，统计技术方法的应用和数据分析十分重要，它为企业建立和保持符合GB/T 19001标准的质量管理体系打下基础。只有明确统计管理的基本常识和概念，才能减少管理中的盲目和失误，在日常工作中自然而然地保持质量管理[1]。QC七大手法是关于如何运用统计方法来发现问题、分析问题和解决问题，以达到质量改善方法的目的。传统的QC七大手法包括：检查表、层别法、柏拉图、因果图（鱼骨图）、散布图、直方图、控制图等。QC七大手法最早起源于日本，日本企业重视质量管理，所以在二战后迅速崛起，日本的品管手法也成了世界研究和效仿的对象[2]。QC手法在质量改善过程中的应用方法一般是先用层别法对收集和累积的数据做归类处理，再利用柏拉图找出质量问题的主要原因，最后使用鱼骨图分析导致主要质量问题的根本原因，为质量改进工作提供指导方向[3]。

1 问题描述

SD公司是一家合资汽车公司，在国内设有 2个发动机生产车间，生产SD公司整车所用涡轮增压汽油发动机。在2014年2月至2015年2月，SD发动机厂缸体生产线进行发动机产品升级改造，由原来生产的EVO2型发动机升级到GEN3型发动机。在发动机产品升级换代以及生产设备改造换型后，从2015年2月开始，缸体生产线的工废率明显上升。针对这一情况，公司的生产部门、维修部门和质量部门迅速组织相关人员，成立了QC小组来分析和解决该问题。

小组成员首先运用层别法收集相关的数据并进行归类和对比，发现缸体工废率超过指标值的50%，达到了近几年的峰值。

统计生产线改造后的工废情况汇总，如图1所示，利用柏拉图和帕累托原理分析后发现缸体曲轴孔划伤为工废问题的 TOP1，曲轴孔划伤的工废率每月平均近0.55%，是造成缸体工废最重要的原因，划伤工废率汇总统计如表1所示。

图1 缸体工废率汇总

表1 曲轴孔划伤工废率统计

2 原因分析

缸体生产线 AF050珩磨机是一台从德国Gehring公司进口的全自动加工设备，这台机床采用目前最先进的螺旋滑动珩磨加工方式对缸体孔口及曲轴孔进行珩磨加工。缸孔及曲轴孔的零件加工质量要求非常高，任何加工缺陷对今后发动机的工作情况都会产生非常严重地影响。

在生产线GEN3改造后，对于AF050珩磨机加工的零件进行检测，发现曲轴孔内有划伤情况，且出现频次较高，划伤位置具有随机性。更换曲轴孔铰珩刀具，仍然有划伤情况产生，调整珩磨参数也没有明显的改善效果。

利用鱼骨图从人、机、料、法、环、测六个方面分析，如图2所示。发现9个可能导致曲轴孔划伤质量缺陷的原因[4-6]，如表2所示。

图2 曲轴孔划伤鱼骨图

表2 曲轴孔划伤工废原因统计

依次对以上9个因素进行验证，最终找出影响曲轴孔珩磨加工质量的两大要因：

1）机床传动部件磨损（机）

检查发现机床主轴传动皮带磨损严重，主轴变速器内部零件磨损。由于传动部件磨损，导致主轴在加工的过程中出现转速不稳定。

2）工艺编排存在风险（法）

通过对GEN3改造工艺变化的分析，缸体线精加工 AF020机床的油道去毛刺毛刷由原先 AF020 10A工位搬移至AF040进行加工。毛刷对于油道进行去毛刺加工时，会产生铁屑，通过斜油道进入曲轴孔。AF020专机出料口有清洁包，对于零件加工后残留的铁屑进行清洁，而AF040后没有清洁包，导致铁屑堆积在曲轴孔内，继而造成曲轴孔在珩磨加工时发生划伤。缸体曲轴孔加工工艺对比如图 3所示。

图3 缸体曲轴孔加工工艺对比图

3 改善方案实施及评价

1）方案实施

针对上文提出的导致缸体曲轴孔划伤问题的两大要因，生产部门与维修部门相关人员协商制定并实施的整改方案如下：

(1)机床传动部件磨损。更换珩磨机传动皮带，更换珩磨主轴变速器，消除机床传动部件的磨损。定期利用计划性停机时间检查传动部件，并视情况进行保养或更换。

(2)工艺编排存在风险。缸体线AF50珩磨机在曲轴孔珩磨前的4工位是一个空工位。利用空工位及珩磨机冷却液，加装冲屑管，在工件曲轴孔珩磨前，对油道及曲轴孔清洁，去除铁屑，如图4所示。为了能够更有效地清除内部铁屑，增加冲屑管的喷头孔数，增加分散喷射的范围，将原来的单点喷射改为多点喷射，从而提升清洁效果，如图5所示。

图4 缸体珩磨机增加清洁工位

图5 冲屑喷头结构改进

2）效果评价

改善方案在2015年9月实施后，统计2015年10月至12月的缸体线工废情况，发现因曲轴孔划伤而导致的工废率从 0.55%降至了 0.08%，如表 3所示。按照缸体线年产能20万件来计算，可减少工废费用，减少的费用=产量×工废下降率×毛坯单价=200 000×（0.55%-0.09%）×1 124.78=1 034 797.6元。