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提高缸体试漏一次合格率的有效技术措施
来源:转载 日期:2016/8/12 18:13:17 浏览次数:84

南汽工厂的NSE缸体生产线是目前国际上比较先进的发动机生产线,缸体的水套和油道的泄漏测试(简称“试漏”)采用的是行业内比较先进的质量流量法,试漏一次合格率曾经是一个长期困扰我们的难题,本文通过一个典型的质量攻关案例,详细介绍如何解决该问题。 

生产线介绍 

NSE缸体线的机加工采用了三个加工中心组和两条自动线的组合。共有17道加工工序,缸体的水套和油道的泄漏测试(OP60)安排在粗加工和精加工之间,此外,缸体在试漏前要进行清洗。试漏工序是由5个工位组成的(见图1)。

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缸体试漏检测 

在这里,我们要普及两个概念:一是泄漏测试。主要是指用一定的手段将试漏物质加到被检测产品器壁的一侧,用仪器或某一种方法检测出试漏物质的泄漏量或者泄漏点(NSE缸体的泄漏量的工艺要求详见表1);二是一次合格率。我们把一次性通过检测的合格品的比例称为“一次合格率”。泄漏测试的结果容易受到一些外来因素的影响,造成误判。 

检测流程 

测试过程分为VEX-储气缸充气阶段 、工件充气阶段 、测量阶段、排气阶段。具有测量精度高和测量速度快的特点。其测量原理主要有四个方面,分别如下(图2):

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1, VEX-储气缸充气阶段:这个阶段打开Y1阀,按调压器设定的压力向VEX-储气缸充气。 
2, 工件充气阶段:这时关闭调压器,Y1阀,打开Y2阀,将压缩空气从VEX-储气缸放到工件中,并达到压力平衡。 

3, 测量阶段:关闭其它阀,只打开Y3阀,如果工件有泄漏,VEX中的压缩空气会经过传感器补充到工件中,最终流向环境。质量流量传感器就可以直接测出这个泄漏量。 

4, 排气阶段:测量结束后,将工件中的气体排出。 

我们把缸体试漏一次合格率的目标值设定为98%。当前存在的现状是:2011年7-9月份缸体生产线的试漏一次合格率一直不理想,分别为94.1%、95.2%、94.7%。其不良后果是:增加返工量,产生无效劳动,导致效率低下,浪费严重。我们对泄漏测试一次不合格的原因类别进行了排列统计,发现“合格件被误判”的比例为91.21%,位居第一位。如果解决该问题,就可以大幅度提高缸体试漏一次合格率。 

小组成员通过头脑风暴法,针对试漏合格件被误判的原因展开了讨论,并制成如下鱼刺图(见图3),共列出10条末端因素。

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针对上述末端因素,我们制定了要因确认计划表(见表2),确认过程如下:

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◆末端因素一(封堵装置状态异常)的确认过程:我们对设备进行点动操作,通过控制电磁阀,分别检查各个控制封堵装置的气缸是否运动到位。经过检查,气缸状态良好,无异常情况。结论是非要因。 

◆末端因素二(流量传感器不准确)的确认过程:我们首先对流量传感器进行了标定,标定结果合格。同时,使用标准件10次重复试漏,泄漏值数据重复性很好。结论是非要因。 

◆末端因素三(密封件状态不一致)的确认过程:我们经过检查比对,现场密封件状态确实存在不一致的情况,新旧密封件同时在使用,使得不同的缸体密封状态不一。统一更换新密封件后,但合格率无明显提高。结论是非要因。 

◆末端因素四(操作不准确)的确认过程:OP60的设备操作人员均接受过专业培训,熟悉工艺文件,具备操作资格。结论是非要因。 

◆末端因素五(毛坯状态不一致)的确认过程:我们对五个批次每批次30件工件,同一时间段集中上线加工,统计分析这150件工件的试验结果,发现一次合格率无多大变化,毛坯一致性良好。结论是非要因。 

◆末端因素六(定位孔位置度差)的确认过程:我们对缸体定位孔的位置度进行检查,连续跟踪15天的检查记录,统计分析确认位置度处于良好状态。结论是非要因 。 

◆末端因素七(测量时间不合理)的确认过程:我们正常测试工艺的测量时间为4秒,调整测量时间,针对同一台缸体测试10次,我们发现测量时间变化,但泄漏值无明显变化。结论是非要因。 

◆末端因素八(工件自身不同表面温差大)的确认过程:1)我们对10台缸体的进行跟踪,发现缸体自身不同表面(见图4)之间存在温差,其中最高温度面为排气面,最低温度面为后端面,其两者的温差我们认为是缸体自身不同表面的最大温差;2)在工件和环境的温差保持不变的情况下,我们通过改变同一工件不同表面间的温差来跟踪工件泄漏值的变化。以水套泄漏值为例,我们从50次试验得到的关系曲线(见图5),并从中发现:在其它条件不变的情况下,各表面之间温差越大,泄漏值越大。结论是要因。 

◆末端因素九(工件与环境温差大)的确认过程:我们对2011年11月16日之前的1000组数据进行分析,以水套泄漏值为例,得到如下关系图(见图6),我们发现工件与环境的温差越大。最后的结论是要因。 

◆末端因素十(温度补偿设置不合理)的确认过程:我们根据得出的温差与泄漏值的关系,泄漏值随工件与环境的温差增大而增大。以油道泄漏值为例,我们通过线性分析优化温度补偿(见图7),导致缸体试漏一次合格率显著提升。结论是要因。

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我们最终确认,工件自身不同表面温差大、工件温度与环境温差大、温度补偿设置不合理是导致缸体试漏合格件被误判的三个主要原因。针对这些要因,我们通过研究制定了相应的对策表(见表3)。

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针对此的措施实施主要有两个方面: 

对策实施1:在清洗机后增加冷却通道,延长工件冷却的时间,充分降低工件各表面温差,缩小与环境的温差。具体步骤如下: 

步骤a:根据实际情况确定冷却方案在冷却方式上具有以下两种方案: 增加恒温冷却通道和增加鼓风冷却通道。结合生产实际,由于季节的变化导致温差较大,恒温冷却失去意义,选择鼓风冷却是为了使得工件的温度与室温尽可能接近(见图8)。因此,我们选择增加鼓风冷却通道。 

步骤b:布置通道。我们在清洗机出料口后增加了U形鼓风冷却通道(见图9)。 

步骤c:落实区域管理。为了新增加的工艺冷却通道便于管理,将其纳入OP50的区域管理范围。 

对策实施2:优化温度补偿设置。对策一实施完毕后,我们统计分析了1000组测试数据(见图10),寻找最新温度补偿曲线,并在JWFROEHLICH试漏机上对泄漏值进行温度补偿(见图11)。

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在效果检查环节,主要查看温差情况及温度补偿情况。对策一实施后,工件与环境温差、工件各表面温差均显著下降(见图12),工件与环境温差小于5℃,工件各表面温差小于3℃。我们通过温度补偿,将温差对泄漏值的影响调整到最低(见图13),达到了优化目的。

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上述措施实施后,缸体试漏一次合格率的月度统计值均超过98%,达到了质量目标。 

结束语 

我们通过增加冷却通道、优化温度补偿设置等措施,大幅度提高了缸体试漏一次合格率,降低了成本消耗,同时也提升了生产效率。


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