簡析防錯技術在齒輪類零件加工中的應用論文
引言
隨著技術的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期越來越短，同時顧客對產(chǎn)品質量的要求也越來越高，面對這種形勢，企業(yè)要想在激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢，必須提升自身的質量觀，將顧客的需求作為質量符合的標準。以前“逐步改善”的質量模式已跟不上新形式的發(fā)展，制造業(yè)的大多數(shù)企業(yè)都面臨著質量升級的瓶頸。“零缺陷”質量管理以極高的生產(chǎn)效率、極低的不良成本，體現(xiàn)了一個企業(yè)的管理水準和競爭力。
1 零缺陷質量管理
在質量管理的發(fā)展歷程上，20 世紀60 年代，由美國的菲利普·克勞士比最早提出“零缺陷”的口號。強調預防系統(tǒng)控制和過程控制，要求全體工作人員“從開始就正確地進行工作”，“第一次就把事情做對”，使產(chǎn)品符合對顧客的承諾要求，從而保證產(chǎn)品質量和工作質量。零缺陷理論在質量定義上，質量是滿足顧客的需求;在系統(tǒng)上是預防，預防產(chǎn)生質量;工作標準是零缺陷，堅信缺陷的發(fā)生是有根源的，缺陷是可以避免的。零缺陷理論被廣泛應用于制造過程的改善，實踐經(jīng)驗表明，通過預防，質量成本可以永久的降低。設計時通過充分的風險辨識，尋找缺陷產(chǎn)生的根源，通過有效的對風險進行預防和檢測，將生產(chǎn)運行中可能遇到的質量風險化解在初始階段，同時利用防錯方法來有效避免缺陷的發(fā)生，最大程度消除產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的缺陷，直至全制造過程達到一次合格的目標。
2 過程失效模式與后果分析
過程失效模式及后果分析(PFMEA)是一種綜合分析技術，其目的是通過分析和識別產(chǎn)品制造過程中可能出現(xiàn)的失效模式，及這些失效模式可能引發(fā)的后果，有的放矢地制定預防措施，從而最大限度的降低質量不過關的可能性，確保產(chǎn)品符合標準。
PFMEA 內容包括識別與產(chǎn)品相關的過程潛在失效模式;評價對過程和顧客的潛在影響;識別潛在制造或過程失效模式;評價對顧客的影響;識別潛在制造或裝配失效的原因，確定減少失效或找出失效條件的過程控制變量;對潛在失效模式分級，建立考慮糾正措施的優(yōu)選體系。PFMEA 的主要分析步驟：①明確分析范圍;②評價可能會造成產(chǎn)品質量不合格的問題，并分析這些問題一旦出現(xiàn)可能對產(chǎn)品質量和客戶造成的潛在影響，同時對這些影響就嚴重程度進行評級;③針對每個潛在失效模式，盡量找到其失效原因和原理，然后有針對性的制定預防措施;④編制潛在失效模式分級表，優(yōu)先控制可能會造成巨大不利影響的失效模式;⑤根據(jù)失效模式影響的分析結果，找出系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，制定和實施各種改進措施，并跟蹤控制措施的實施情況，更新失效模式分級表。
潛在模式的綜合風險評估最終歸結為風險順序數(shù)(RPN)，RPN 是嚴重度(S)，頻度(O)和探測度(D)的乘積，RPN 越高，意味著風險越大，它使我們能夠對問題的輕重緩急進行排序，但確定“可接受”風險的時候必須意識到優(yōu)先級別的選取應當建立在對嚴重度、發(fā)生頻度、探測度的分析上，而不是通過RPN 閥值來決定。我公司對RPN 的規(guī)定為：一般情況下，不管RPN 的結果如何，當嚴重度S>8 時，必須采取糾正措施。 PFMEA 應始終反映最新水平及最近的相關措施，它是一個動態(tài)文件。PFMEA 是質量管理的升級，它將“持續(xù)改進”上升到“提前預防”。相關人員應更新自身思路，適應PFMEA 要求，最大限度的避免質量風險。
3 防錯技術概述
PFMEA 找出了過程中的潛在風險，但PFMEA 自身并不是解決問題的工具，解決問題需要采取防錯技術，防錯技術是指通過運用一些技術、裝置和標準，去預測、阻止或者發(fā)現(xiàn)差錯，以實現(xiàn)產(chǎn)品零缺陷的過程方法。防錯技術以人為本，預防為主，在缺陷發(fā)生之前就及時得到發(fā)現(xiàn)。防錯技術具有以下特點：①可以對產(chǎn)品全檢，但不增加操作者的勞動負荷;②只有滿足規(guī)定的操作要求，作業(yè)過程才能繼續(xù);③差錯發(fā)現(xiàn)及時，可以快速糾正;④設置成本低。運用防錯方法除了消除產(chǎn)品缺陷、減少返工返修，提高產(chǎn)品合格率外，還能提高人員的作業(yè)效率，縮短新員工的培訓周期，提高換型時間，改善作業(yè)安全性等作用。根據(jù)防錯的有效性，防錯可分成以下三個等級：
①不制造缺陷：通過工藝設計，確保零件在制造過程中避免質量問題發(fā)生，對于可能發(fā)生的缺陷在預先得以設防，其中工藝工程師是建立防錯體系的主導者。②不傳遞缺陷：缺陷在某個工序產(chǎn)生并被當場發(fā)現(xiàn)，通過采用各種技術方式防止缺陷流入下道工序。③不接受缺陷：此工序發(fā)現(xiàn)前道工序造成的缺陷。其中不制造缺陷是有效性級別最高的，成本也最低。
機加工過程中的防錯技術應用主要有零件夾緊定位防錯、斷刀監(jiān)測、刀具識別、零件加工尺寸防錯、零件漏工序加工防錯、零件類型防錯等幾種類型。防錯的思路要遵循工業(yè)工程中的ECRS 原則。針對存在的問題，要盡可能從源頭上消除，如果不能消除，則考慮采用替代的方式，避免依賴于操作者的技能或責任心去防止差錯。在必須依賴于操作者的作業(yè)環(huán)境中，應盡量采用重組、合并等方法，簡化操作步驟，以減少差錯環(huán)節(jié)，同時采用檢測手段及時發(fā)現(xiàn)差錯。綜上，生產(chǎn)線的防錯設計應基于過程失效模式及后果分析(PFMEA)。在工藝規(guī)劃的初期，工藝方案一旦確定，由工藝工程師主導，質量工程師、維修工程師、生產(chǎn)線調度等參加的工作小組，必須對每一道工序展開透徹的工藝過程潛在失效模式分析，將所關心的每道工序中可能發(fā)生的缺陷的危害性即嚴重度、缺陷形成原因所決定的頻度、缺陷控制方法所決定的不可探測度等要素通過設定的標準予以量化，評判出各種失效模式的風險等級，并提出相應的預防措施，據(jù)此作出詳盡的質量控制計劃，對其中高風險的工藝過程制訂周密的防錯計劃。工藝工程師借助工藝過程失效模式及后果分析，從諸多的工藝過程中找到質量控制的薄弱環(huán)節(jié)，實施極具針對性的防錯計劃，保證生產(chǎn)線穩(wěn)定可靠地制造出高品質的產(chǎn)品。
4 防錯技術在齒輪加工中的應用
齒輪是汽車傳動系統(tǒng)的基礎部件，在變速箱和車橋中大量使用。在齒輪加工過程中，防錯技術的合理有效運用具有十分重要的作用。由于齒輪零件的質量直接影響到變速箱總成的質量，為了避免出現(xiàn)更多的產(chǎn)品問題，齒輪加工車間應該將防錯重點放在關鍵零部件的關鍵工序上，采取先進的防錯檢測方法，加強制造過程的控制，才能實現(xiàn)最終產(chǎn)品的零缺陷。以某齒輪生產(chǎn)車間加工的鎖銷式同步器滑動齒套插齒工序為例予以說明。同步器滑動齒套在變速箱內與驅動齒輪和減速齒輪采用花鍵連接，齒套外嚙合齒與驅動輪或減速輪的內嚙合齒同步后相嚙合。該齒套工藝流程為：鍛造毛坯—粗車成型—精車—鉆孔、倒角—插齒—倒圓角—去毛刺—熱處理—熱后車撥叉槽—最終檢驗—涂油、入庫。其中插齒工序包括正、反兩面插齒，因此零件裝反和漏工序是此工序高風險的兩種失效模式。項目啟動初期，PFMEA 工程分析小組針對插齒特點并結合以往PFMEA 制定經(jīng)驗，制定了該工序PFMEA 分析表，利用該分析表提前發(fā)現(xiàn)了此工序存在的高風險失效模式。
此工序的零件裝反存在失效風險(RPN=96)，必須制定有效措施防止此失效發(fā)生。工程分析小組在機床夾具旁邊安裝一個距離電磁感應開關，機床能夠識別工件是否裝夾正確，裝夾時如果工件裝反，在機床啟動時，機床報警，提示工件裝反，消除撞機造成的影響。同時通過在后工序的制動控制來實現(xiàn)漏插齒失效模式的探測，工程分析小組采用在后工序夾具上增加防錯銷，如果漏插齒工序，則后工序無法加工，從而杜絕漏工序失效模式的發(fā)生。通過采取以上措施，將此工序的頻度由4 降至1，RPN 值由96 降至24，可認為采取的措施有效。
5 結語
防錯不僅是一項系統(tǒng)工程，而且是實現(xiàn)“零缺陷”的有效手段，更是以預防為主的零缺陷質量管理體系中的核心組成部分。在進行生產(chǎn)線設計時，只有在正確評估各種失效模式的風險程度，準確地對關鍵工序、關鍵步驟進行防錯設計，才能取得事半功倍的效果。此外，生產(chǎn)線防錯經(jīng)驗的及時總結，以制造工程師牽頭，質量工程師、維修工程師和生產(chǎn)線調度、班組長等多方參與組成的工作小組，定期共同審核過程失效模式及后果分析，通過回顧生產(chǎn)線運行狀況，總結生產(chǎn)現(xiàn)場的最新經(jīng)驗，及時修訂PFMEA，依此對防錯系統(tǒng)進行重新評估，以決定增加必要的防錯裝置，優(yōu)化防錯機構，不斷改善整個防錯系統(tǒng)，才能逐步實現(xiàn)“零缺陷”的質量目標。
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