基于魚刺圖的副箱驅(qū)動(dòng)齒輪尺寸符合性提升

零件的尺寸符合性是衡量零件加工過程穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，在生產(chǎn)過程中，會(huì)有很多因素影響零件的尺寸符合性，如何使零件符合工藝文件要求，以及如何減少各種因素對(duì)加工穩(wěn)定性的影響，就成為加工過程中必須要考慮的問題。我公司生產(chǎn)的加長(zhǎng)型副箱驅(qū)動(dòng)齒輪，熱后車工序軸向尺寸眾多，頻繁發(fā)生尺寸超差現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了尺寸的穩(wěn)定性，造成了生產(chǎn)的延誤，提高了加工成本。為了找出問題的原因，本文引入了魚刺圖進(jìn)行分析，最終找出了影響加長(zhǎng)型驅(qū)動(dòng)齒輪軸向尺寸穩(wěn)定性的原因，并且提出了相應(yīng)的解決策略。

加長(zhǎng)型副箱驅(qū)動(dòng)齒輪的加工現(xiàn)狀

加長(zhǎng)型副箱驅(qū)動(dòng)齒輪在熱后車削過程中，尺寸不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。圖1所為示為熱后車的工藝簡(jiǎn)圖。在加工過程中存在以下問題：

1.軸向尺寸穩(wěn)定性差

加工過程中以內(nèi)花鍵端面作為定位面，在加工過程中尺寸27.3(+0.03，-0.046)、21(+0.03，-0.08)、53.98±0.06和33.6±0.06這4個(gè)軸向尺寸頻繁超差。為了滿足尺寸，工人需不斷調(diào)整刀補(bǔ)，造成停工多，影響生產(chǎn)效率。

2. 錐面黑皮現(xiàn)象

車錐面時(shí)，在達(dá)到工藝要求尺寸時(shí)，表面留有黑皮，影響表面質(zhì)量。

運(yùn)用魚刺圖分析

針對(duì)上述問題，我們利用魚刺圖來(lái)尋找問題的原因。

1. 魚刺圖簡(jiǎn)介

產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)過程中許多因素共同作用的結(jié)果，這些因素包括人、機(jī)、料、法和環(huán)。由于這5個(gè)因素的每一個(gè)方面都包含了許多具體的因素，這些因素又是其他因素互相作用的結(jié)果，因此在生產(chǎn)過程中分析影響產(chǎn)品質(zhì)量的原因時(shí)，要把對(duì)影響產(chǎn)品質(zhì)量的各種因素條理化，把可能引起某一事件的直接和間接因素按不同層次進(jìn)行排列，形成既有脊骨又有骨刺的魚刺圖，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施來(lái)控制產(chǎn)品質(zhì)量。

2. 零件的加工過程分析

此零件的加工過程為：熱前精車I端面給熱后車留0.15的車削余量，熱后通過車I端面，首先保證尺寸27.3(+0.03，-0.046)，在27.3進(jìn)公差的情況下，調(diào)整刀補(bǔ)，同時(shí)保證尺寸21(+0.03，-0.08)、53.98±0.06和33.6±0.06，這就需要工人每個(gè)零件都要檢驗(yàn)測(cè)量，并且要不斷調(diào)整刀補(bǔ)，這在現(xiàn)場(chǎng)加工中是不現(xiàn)實(shí)的。通過以上加工過程的分析，我們畫出如圖2所示的魚刺圖，對(duì)其中的原因進(jìn)行分析查找。

圖1  熱后車工序簡(jiǎn)圖

圖2  魚刺圖

針對(duì)各項(xiàng)原因進(jìn)行分析

針對(duì)以上魚刺圖的分析，造成批量尺寸穩(wěn)定性差的原因可能存在于料、法和測(cè)三個(gè)方面。為找出問題的真實(shí)原因，我們從同一批次毛坯中隨機(jī)選取了30件零件進(jìn)行編號(hào)，組成一個(gè)小批量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)跟蹤，前提條件在熱前精車工序?qū)ι婕暗降某叽邕M(jìn)行全檢，保證滿足公差要求，

1. 料的因素

在小批量驗(yàn)證中，考慮到零件的熱處理變形有可能會(huì)導(dǎo)致零件的軸向尺寸變動(dòng)，因此我們對(duì)零件進(jìn)行了熱變形試驗(yàn)，每一個(gè)編號(hào)零件記錄下熱前尺寸，熱處理完畢后，記錄下相應(yīng)的熱后尺寸，得出變形量，如表1所示。

(1)由以上變形試驗(yàn)結(jié)果分別分析尺寸變形對(duì)加工不穩(wěn)定的影響。工藝熱前留的端面余量是0.15，如果工人調(diào)整好刀補(bǔ)，使得車削量是0.15，正好保證卡簧槽尺寸達(dá)到中差27.29，如表1第3組數(shù)據(jù)所示，此時(shí)54.14經(jīng)車完后尺寸是54.14-0.15=53.99進(jìn)入公差合適，33.56經(jīng)車削后尺寸是33.46+0.15=33.61進(jìn)入公差合適;工人調(diào)試好首件后，程序以此調(diào)整好的刀補(bǔ)加工，我們來(lái)分析不合格的零件，27.3最終產(chǎn)品圖尺寸公差是(+0.03，-0.046)，那么小于27.104或者大于27.18的零件都不合格。尺寸的分布情況如圖3所示，零件超差率為43%。同理，其他幾個(gè)軸向尺寸也都有類似的超差問題存在。

(2)從表4還可以看出，錐面熱后會(huì)產(chǎn)生一定的縮量，縮量最大有0.04，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，工藝上錐面留量一般在0.15左右。經(jīng)過熱處理變形，車削余量在0.11左右，余量過小，不能完全去除表面殘留的黑皮，影響了表面質(zhì)量。

圖3  數(shù)據(jù)分析

圖4  熱變形試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2. 法的因素

工藝編制不符合尺寸鏈規(guī)則：在熱后車工序中，由于定位面在內(nèi)花鍵的端面，只有21(+0.03，-0.08)是直接保證的，其他的3個(gè)尺寸是間接保證的，如53.98±0.06這個(gè)尺寸是由33±0.02以及21(+0.03，-0.08)這兩個(gè)尺寸間接保證，根據(jù)尺寸鏈規(guī)則：閉環(huán)尺寸鏈公差等于各個(gè)開環(huán)尺寸鏈公差之和，即 0.04+0.11>0.12，因此53.98這個(gè)尺寸有超差的可能性。同理，其他幾個(gè)尺寸也要同時(shí)保證，顯然難以達(dá)到。

3.測(cè)的因素

熱后及熱前檢測(cè)卡簧槽安裝距使用的檢具塞板(見圖5)，由于卡簧槽的定位面比較小，又由于用平面塞板檢測(cè)圓柱體，接觸面積小，導(dǎo)致卡板不易放平。引起測(cè)量誤差，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工人及檢驗(yàn)人員反饋，此塞板嚴(yán)重影響了尺寸測(cè)量的精確性。

圖5  檢具塞板

圖6  工藝調(diào)整

圖7  專用檢具

方案論證并固化工藝

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果及分析，工藝初步采取以下措施，如圖6所示。

1. 由表1可以看出，這3個(gè)尺寸的變形量都是往車量增加的方向變形，因此，工藝熱前給熱后的留量都改為0.1，同時(shí)，給卡簧槽的右端面及33.6尺寸的右端面各留0.1的余量，在熱后車這道工序時(shí)，基準(zhǔn)在內(nèi)花鍵的端面，直接保證的尺寸21(+0.03，-0.08)壓縮公差變成20.98±0.03，53.98±0.06由熱前尺寸33±0.02與20.98±0.03間接保證，根據(jù)尺寸鏈原則，完全可以滿足;另外通過車槽右端面保證尺寸27.3，車右端面保證尺寸33.6;由于熱后錐面尺寸會(huì)縮小0.03左右，因此為了保證熱后0.15的車量，熱前給熱后留0.18的余量。

2. 改進(jìn)檢測(cè)卡簧槽的熱前及熱后塞板，采用一種用于檢測(cè)圓柱面軸向尺寸的專用檢具，如圖7所示。此檢具能夠與定位端面緊密貼合，測(cè)量準(zhǔn)確，而且設(shè)計(jì)成半圓型，能夠?qū)崿F(xiàn)零件在機(jī)床上的在線檢測(cè)，增強(qiáng)了檢具的可靠性和通用性。

按更改后的工藝設(shè)計(jì)臨時(shí)工藝，并進(jìn)行工藝驗(yàn)證：隨機(jī)選取30件零件，按照下發(fā)的臨時(shí)工藝進(jìn)行加工，熱后車完進(jìn)行檢驗(yàn)，工人調(diào)試好首件后，對(duì)30件零件進(jìn)行連續(xù)加工，全程未進(jìn)行刀具補(bǔ)償，對(duì)每件零件進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果顯示，所有的尺寸均符合公差要求，而且尺寸分布非常均勻，如圖8所示(其中縱坐標(biāo)為尺寸的公差范圍值)，說(shuō)明過程加工能力非常穩(wěn)定。

經(jīng)過驗(yàn)證后，目前已對(duì)所有此類型的零件工藝進(jìn)行整改并持續(xù)進(jìn)行跟蹤，目前為止，加工比較穩(wěn)定，無(wú)異常發(fā)生。

圖8  隨機(jī)選取30件零件，尺寸符合公差要求

結(jié)語(yǔ)

針對(duì)副箱驅(qū)動(dòng)齒輪加工過程中尺寸不穩(wěn)定的現(xiàn)象，我們進(jìn)行了跟蹤，并利用魚刺圖對(duì)此進(jìn)行了分解，根據(jù)零件的現(xiàn)場(chǎng)加工試驗(yàn)，分別從零件熱處理變形、工藝編制和檢具等方面給出了原因分析，并針對(duì)這些原因給出了相應(yīng)的解決方案。結(jié)果顯示，更改后的方案能夠完全滿足零件加工，提高了加工的精確性和穩(wěn)定性。于是，我們對(duì)所有的類似產(chǎn)品的工藝進(jìn)行了更改，從根本上解決了車間現(xiàn)場(chǎng)加工不穩(wěn)定的現(xiàn)象，提高了加工的效率，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。