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文档简介
云南昆船第一机械有限公司 三分厂精加QC小组降低密集式烤房风机叶轮加工不合格率一、前言本次QC小组活动针对密集式烤房热风循环设备的风机叶轮生产过程中不合格率较高这一问题进行了分析解决,通过刃磨刀具进而控制加工变形,最终实现了活动目标。期间充分运用QC活动理论指导实践,依照PDCA循环法来安排试验步骤,并采用正交试验法来优化试验过程,进行数据处理,选取合理的球头铣刀几何角度,改善刀具的切削性能,减小了风机叶轮加工变形。进而降低了不合格品率,保证了产品的性能可靠。 二、QC小组概况 课题名称降低密集式烤房风机叶轮加工不合格率小组名称三分厂精加QC小组小组类型现场型成立时间2007.5注册时间2007.5注册编号200716活动时间2007.52007.12姓 名性 别组内职务文化程度职 称组 内 分 工高建国男技术顾问大 专工 程 师技术支持、提供便利江 伟男组 长本 科助理工程师组织协调、撰写报告方建春男副组长大 专技 术 员试切验证、数据记录谭福莲女组 员本 科助理工程师试切验证、数据记录孔维浩男组 员大 专技 师统计分析数据刘海风女组 员本 科助理工程师调查分析、资料收集徐 华女组 员中 专高级技师实施对策、刃磨刀具三、选题理由四、现状调查 为了明确风机叶轮在加工过程中的不合格品情况及不合格率,查2007年1月至2007年4月期间的不合格品记录,统计数据如下表所示。2007年14月份风机叶轮不合格品统计表月 份1月2月3月4月合计叶轮生产量180150200220750加工变形548926叶片直径超差21216内孔直径超差10225端面平行度超差21126合 计106131443不合格率5.6%4%6.5%6.4%5.7%由统计数据可知,2007年14月份共生产750件风机叶轮,其中产生不合格品共计43件,不合格率为5.7%. 对2007年14月所产生的共计43件不合格品进行统计,并根据统计作出不合格品排列图,进一步明确不合格品产生的主要原因。不合格项目频 数累计数百分比累计百分比加工变形262660.5%60.5%叶片直径超差63214%74.5%内孔直径超差53711.5%86%端面平行度超差64314%100%26 从不合格品分布情况来看,风机叶轮加工变形占不合格品总量的60.5%,是造成风机叶轮不合格品产生的主要原因。五、设定目标通过现状调查可知,风机叶轮加工变形占不合格品总量的60.5%,如果解决了叶轮加工变形即可减少不合格品的产生,降低不合格率。具体可降至:(160.5%)5.7%=2.25%.因此,经小组成员讨论并考虑其他不确定因素,设定本次QC小组活动的目标为:降低风机叶轮加工不合格率至3%以下。六、目标可行性分析设定了本次QC活动的活动目标,要实现这一目标必然需要具备相关的硬件和软件条件,使目标的实现有可能且可行。团队力量硬件设施领导重视a、 风机叶轮加工所用设备为五轴联动加工中心C40U,性能先进;a、 有质量部驻分厂的三座标测量机G-90CS一台,检测便利。分厂领导经常检查指导QC小组活动,并直接参与了本次活动。a、 小组成员有能力胜任各自分工;b、 生产现场有多位经验丰富的师傅可请教。可以达到目标值风机叶轮不合格品率高的主要原因是加工变形占60.5%,只要加工变形得以解决,则不合格品率可降为(1-60.5%)5.7%=2.25%3%。数据分析 根据前面的现状调查和目标可行性分析可知,解决风机叶轮加工变形这一问题即可明显降低不合格品率。因此,将控制加工变形作为降低不合格品率的突破口。加工变形的概念及数据采集风机叶轮的三维空间曲面形状是由设计者通过规定叶轮的剖面型值来确定的,并采用三坐标测量机来检测其质量情况。所谓加工变形即就是指:通过三坐标测量机检测,叶轮的剖面型值超出了设计要求所给定的公差范围。查2007年14月因加工变形所产生的26件不合格品检测记录。发现,这些叶轮的各叶片在叶梢至叶根方向030mm的区域内均发生了1.30.7mm的加工变形量。而设计要求叶轮的加工变形量不得超出的公差范围,因此,要控制加工变形就是要将加工变形控制在公差范围内。七、原因分析要解决加工变形这一问题,必须通过原因分析找出问题产生的根源所在。鉴于问题出现在生产加工过程中,初步分析必定是加工过程中某一因素波动所导致的,因此对加工过程中各相关因素进行逐一分析,找出症结所在。图71 原因分析鱼刺图八、要因确认通过图71所示的原因分析鱼刺图,从人、机、料、法、环五个方面列举出了引起风机叶轮加工变形大的可能原因,但哪些因素是要因?哪些因素是非要因?我们不得而知。所以必须对所列举的可能因素进行去伪存真,找出要因,也就是问题的根源所在。序号末端因素确认方法确 认 过 程确认人确认结果结 论1操作未按工艺现场确认确认操作者是否严格执行工艺规程高建国执行良好非要因2责任心不强现场确认确认操作者作业态度是否严谨高建国责任心强非要因3机床精度丧失现场测试经设备管理部门技术人员进行检测江 伟方建春精度良好非要因4主轴转速不恒定转速稳定非要因5刀具失效现场确认肉眼观察,刀具球头部分严重磨损,出现崩刃现象,后刀面出现溃蚀,表面涂层剥落,易引起切削挤压。江 伟方建春刀具失效是要因6冷却液浓度不合理专人检测经冷却液供应商检测,其浓度为6.5,在可用范围内。孔维浩浓度正常非要因7铸造毛坯内应力过大调查确认查质量控制记录,铸件均按工艺充分进行退火和时效处理。谭福莲刘海风毛坯正常非要因8工艺不合理对比确认经多次加工确认较合理,且批产前期未发生工艺引起的质量问题。刘海风徐 华工艺合理非要因9切削用量选取不当查阅资料现场验证切削参数是根据刀具和工件材料确定的经多次切削试验综合选取的。江 伟孔维浩切削用量合理非要因10检测不准确试验验证为得到准确数据,重复测量,增强数据可信度。谭福莲刘海风检测准确非要因11底部支撑不当现场确认用杠杆百分表压叶面,三个支撑顶子共施压使叶面顶起0.05mm。江 伟孔维浩支撑合理非要因12周围设备引起床身振动现场确认周围设备停转,进行试切验证,问题仍存在。谭福莲影响不大非要因13照明不足影响装夹找正现场确认机床工作腔内左右均装有照明灯,光线充足。徐 华照明良好非要因表81 要因分析确认刀具在加工过程中由于磨损会发生锋利程度、刃口形状等性能的变化。结合生产经验,刀具的磨损经常会引起所加工零件产生挤压变形。因此,确认刀具磨损为引起风机叶轮加工变形大的主要原因。九、制定对策1.制定对策表确认了风机叶轮加工变形的主要原因是由于刀具磨损引起的,将问题的焦点集中到刀具上来,依此来制定解决问题的对策,并制定对策表。要 因对 策目 标方 案地 点责任人完成时间刀具失效使用切削性能良好的刀具提高刀具切削性能,减少切削挤压变形方案一:更换新刀具方案二:刃磨刀具物资管理部生产现场江 伟方建春孔维浩徐 华2007.8根据对策表,制定了两个实施方案,需进行方案的比较分析,优选出一个最佳方案。2.方案可行性分析方案的实施还受到其他客观条件的限制,因此需对方案的可行性进行必要评估分析。方案评估项方案一:更换新刀具方案二:刃磨刀具方案分析评估方案分析评估实施条件查已无库存刀具,亦无可替代刀具有新购置的磨刀中心,且操作者已具有较高的水平。实施周期购买新刀具,采购周期至少1个月试验时间长,成功后仅需12小时难易程度实施简单选取刀具参数有技术难度实施成本约2600元/把,成本高废品再利用,成本低现有条件利用程度现有条件利用程度低充分利用现有设备,提高设备利用率可靠性新刀使用发生磨损,问题会重现可从根本上解决问题能力提升无提升极大提高QC小组队伍分析解决问题的创新能力综合得分1527方案选择不选此方案选择此方案注:表中 5分 3分 1分显而易见,选择方案二刃磨刀具更为合理可行。十、实施对策刃磨刀具的相关客观条件已经具备,但面临的主要问题是:如何选择合理的刀具角度等几何参数,使其满足使用要求?根据查阅资料和生产经验,影响刀具使用性能的主要几何参数有球头中心前角、第一后角、第二后角和容屑槽角度。由于涉及到技术保密,刀具制造厂商不予提供刀具原始参数,因此要选择合理的几何参数,必须进行试验探索。由于各个参数之间既相互关联又对刀具性能的影响程度各有不同。在试验过程中若按传统选择方法,先固定一个参数, 再选另一参数,这种选择方法既带有一定的偶然性,又费事,且得不到满意结果。采用正交试验法确定刀具几何参数,可以缩短试验周期,节约时间、资金。 图10-1 球头铣刀1. 制定因素水平表确定试验因素为: A中心前角;B第一后角;C容屑槽角度,单位均为度()。根据工件材料和操作经验,确定三因素的变化范围,即各因素的水平值为: A0/3/6; B11/12/13;C20/25/30。水平 因素中心前角(A)第一后角(B)容屑槽角度(C)101130231225361320表101 因素水平表可知,本试验为三因素/三水平,因此选用正交表进行试验。2. 实施正交试验表10-2中9次试验分别用试验号表示;3个因素分别用A、B、C 符号表示;水平用1、2、3表示。按上述试验顺序号,认真操作,将试验结果记录于表102。因素试验号A中心前角B第一后角C容屑槽角度试验结果记录最大变形量(mm)表面粗糙度11 (0)1 (11)1 (30)1.300.821 (0)2 (12)2 (25)0.851.631 (0)3 (13)3 (20)0.600.842 (3)1 (11)2 (25)1.001.652 (3)2 (12)3 (20)0.303.262 (3)3 (13)1 (30)0.506.373 (6)1 (11)3 (20)1.200.883 (6)2 (12)1 (30)0.103.293 (6)3 (13)2 (25)0.256.32.753.51.9计算方法举例说明:A=1.30+0.85+0.6=2.75 ;B=1.30+1.0+1.2=3.5; A=A/3=2.75/3=0.92;Ri=各因素A,B,C的,值中最大值减最小值。RA=0.92-0.48=0.44。1.81.252.11.451.352.10.921.170.630.60.420.70.480.450.70.440.750.07表102 试验数据记录分析考虑到试验的主要目的是解决加工变形,表面粗糙度只是作为考察切削挤压程度的另一参照而已,实际上在加工过程中表面粗糙度远远能够满足设计要求,因此,分析试验结果时,只考虑主要要解决的问题加工变形,而不再对表面粗糙度进行数值分析。3.分析试验结果1) 直观分析通过9次试验以及结果记录,直观可得表10-2中第8次试验风机叶轮最大变形量最小,为0.10mm。但它只是9次试验中结果最好的一次,是否是最佳刀具几何参数还必须通过进一步的数值计算分析来确定。2) 极差计算运用数值统计分析原理,可以算出、 、各值。各因素试验后的指标值会影响极差值的大小,极差值的大小反映了一个因素在水平1、2、3不同值时其试验结果的差异。极差越大表明该因素值的改变对试验结果影响就越大,因素所处的位置也就愈重要,从表10-2中计算极差值大小排列顺序为。所以这次试验因素主次顺序为BAC,亦就是说,对于加工中出现的变形,刀具的后角影响最大,其次是前角,而容屑槽的影响最小。 比重关系如图10-2所示。图10-2 各因素对结果影响的主次关系图3) 作趋势图因素的主次已知后,为了更清楚地展示各因素水平改变时对偏差值影响的程度,提取表10-2中的、各值,以、值为纵坐标,水平值为横坐标,三个因素分别为三条折线,作出水平与变形值趋势图,如图103所示。图10-3 水平与加工变形量趋势图分析从图103:折线A随取值的增大变形量呈下降趋势,显然,其值取6时变形量最小;折线B变化幅度最大,说明第一后角的变化对叶片加工变形的影响最大,其值取12时变形量最小;折线C的变化幅度最小,且处于较低的位置,这也验证了图102的结论容屑槽角度对叶片加工变形的影响最小。4. 确定最优水平组合根据以上对试验数据的处理,根据趋势图10-3选择折线最低点的水平值,即A3、B2、C1 这组参数是各因素的最佳水平组合。即取球头铣刀的中心前角为6,第一后角为12,容屑槽为30。小结: 在本次刀具刃磨试验中,运用正交试验法极大的减少了试验次数,将原本需进行次的试验减少为9次,用较少的试验次数就能取得了多因素多水平试验结果,节省了时间、人力物力、经济效益明显。同时,每一次实验的步骤遵循了PDCA循环,即进行刃磨前制定的参数组合计划(P);然后按确定的参数刃磨刀具(D);刃磨后进行试切验证(C);最后进行总结提高(A),准备下一次试验。实践证明,正交试验法是一种值得推广的非常好的实验手段。十一、效果验证1.活动目标实现情况通过正交试验法得到了刀具合理几何角度,为了验证试验结果,进行了多次试切加工,发现按试验所得几何角度刃磨得到的刀具切削性能有较大提升。所加工零件经三座标测量机检测,其加工变形量能够控制在设计要求的公差范围内,确保降低不合格率目标的实现。对2007年811月所加工的1140件风机叶轮进行质量统计,因为加工变形这一问题的解决,风机叶轮的零件平均不合格率降至2.33%,实现了本次QC小组活动所设定的目标。时 间活动前(1-4月)8月9月10月11月合计(活动后)叶轮生产量(件)7502703002803001150不合格数(件)43695626不合格率5.7%2.2%3%1.8%2%2.3%为了更进一步检测零件的质量性能,经设计和调试人员对风机进行安装运转,并测取风机的总风量,风量损耗,风压,风速等运行参数,能够满足设计要求。2. 直接经济效益1)通过对磨损刀具进行刃磨节约了采购成本和维护成本。按购买新刀每把2600元,参照当前生产节奏,月平均生产量1150/4=287.5件,平均每加工60件就要更换一次刀具计算,月
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