提高100吨履带起重机臂节直线度

1、提高100吨履带起重机臂节直线度山东电建二公司重机公司进取QC小组选题背景：PR90履带起重机为我公司自主研发的高科技产品，于2004年12月通过型式试验，2005年4月通过制作评审，五项技术获国家专利，多项技术达到国际先进水平。在此基础上，我公司正在制作100吨履带起重机，为提高机械起重性能，公司成立多个QC小组，开展技术攻关活动，我们进取QC小组就是其中一个。一、 小组概况表1 小组概况表小组名称进取QC小组成立日期2005-3-15发布人李志强所在部门重机公司课题类型攻关型组 长姚 强注 册 号2005-GD-1注册日期2005-3-15成员人数9人TQC教育学习情况学习时间超过36小时

2、活动次数 18次活动时间3.15-11.29小组成员姓 名性 别年 龄文化程度职务及职称小组职务组内分工姚 强男27专 科生技部副主任组 长组织活动宋宪纯男37本 科公司副总经理组 员技术顾问孟 侠女33本 科生技部副主任组 员收集资料孔凡俊男59本 科高 工技术顾问对策实施李志强男26本 科生技部副主任组 员调查分析刘长勇男34高 中焊接班长组 员对策实施安世银男44高中机加工班长组 员对策实施沙慧勇男29高中车 工组 员对策实施李修峰男24高中焊 工组 员对策实施 制表：孟侠 时间：2005.3.16二、课题选择主、副臂各臂节的直线度和最长臂的直线度，为臂长的11000。” （GB/T14

3、560-93 150t以下履带起重机技术条件规定）国家标准臂节制作必须要有工装，单个臂节在工装上组焊后，直线度0.51000，整体组装后最长臂的直线度0.71000，优于国家标准。公司精品指标存在问题90t履带起重机，单个臂节直线度一次验收直线度0.51000（符合公司精品指标）的仅占40%；主、副臂各臂节和最长臂的直线度均小于11000。选定课题提高100t履带起重机臂节直线度注释：直线度定义见附件一。三、现状调查现状1： PR90履带起重机的一次验收直线度统计如下：表2 PR90履带起重机的一次验收直线度统计表序号项 目数量检查总数百分比1单个臂节直线度0.51000 820402单个臂节

4、直线度0.510000.81000之间 10503单个臂节直线度0.8100011000之间2104整体组装后最长臂的直线度为11000 制表：孟侠 时间：2005.3.17结论：单个臂节直线度0.51000的占40%，0.51000的占60%,整体组装后最长臂的直线度为11000。现状2：小组查阅了PR90履带起重机主、副臂单个臂节直线度在0.510000.81000之间及0.810000.81000的（共12节）的测量记录，偏差问题统计如下： 表3 影响PR90履带起重机臂节直线度的缺陷统计序号项目存在缺陷频次1主臂9米标准节接头销孔中心间距上下尺寸不一致14接头外形尺寸R偏大1接头销孔尺

5、寸偏大1臂节放置不当变形12主臂3米标准节接头销孔中心间距上下尺寸不一致6接头销孔尺寸偏大13主臂6米标准节接头销孔中心间距上下尺寸不一致9销轴直径尺寸偏小14副臂3米标准节接头销孔中心间距上下尺寸不一致1主弦杆直线度超差15副臂6米标准节接头销孔中心间距上下尺寸不一致4制表：孟侠 时间：2005.3.22表4 主臂、副臂标准节的直线度偏差问题分类统计表序号项 目频次累积频次累积频率1接头销孔中心间距上下尺寸不一致343485%2接头销孔尺寸偏大236903其他销轴直径尺寸偏小13792.5接头外形尺寸R偏大13895主弦杆直线度超差13997.5臂节放置不当变形140100%制表：孟侠 时间

6、：2005.3.22结论：从饼分图看出，接头销孔中心间距上下尺寸不一致占总缺陷的85，是造成臂节直线度超差的主要问题。四、设定目标1.目标测算：从现状调查可知，PR90履带起重机单个臂节直线度一次验收不能达到公司要求的占60%，而销孔中心间距上下尺寸不一致是造成单个臂节直线度超差的主要问题（占85），如果能够解决该问题，一次验收符合公司精品指标要求的将达到：60%×85%+40%=91%。小组成员在上一台履带起重机制造时，积累了一定的经验，完全有能力解决这个问题。考虑到其它因素影响，我们设定目标如下。2.设定目标：单个臂节在工装上组焊后，一次验收达到公司精品指标要求的 （直线度臂长的

7、0.51000的）在90%以上。五、原因分析图2 原因分析系统图焊接人员水平不等不同人员焊接焊接质量差工装预留焊接空间狭小焊缝收缩量不一致销孔中心间距上下尺寸不一致对口间隙大焊接时工装上下变形量不一致工装不合适机床检修保养不及时机床设备老化接头尺寸值偏差大加工人员读数不准确部件尺寸偏差下料人员读数不准确测量工具未及时校验测量工具不准确主弦杆下料长度不同相贯线切割机、无齿锯操作不熟练下料工具操作不当 制图:李志强 时间：2005.3.26末端原因： 1.焊接时工装上下变形量不一致 2.焊接人员水平不等 3.工装预留焊接空间狭小 4.对口间隙大5.机床检修保养不及时 6.加工人员读数不准确7.下料

8、人员读数不准确 8.测量工具未及时校验9.相贯线切割机、无齿锯操作不熟练六、要因确认确认1：焊接时工装上下变形量不一致确认方法确认人确认时间确认标准现场测量李志强、刘长勇2005.4.2偏差0.5mm我们采用（如图3）工装焊接臂节，在焊接主弦杆与接头时（如图4），焊缝收缩产生很大的拉力，工装左侧立面与右侧立面受到相对的拉力（如图5），两侧向中间方向变形，由于底部与上部变形量不一致，导致臂节上部距离与下部距离不一致，从而使组装后的臂节直线度差（如图6所示）。图3 图4 图5 图6 对此，小组对部分标准节（2节6米主臂标准节、2节3米主臂标准节、3节9米主臂标准节、2节6米副臂标准节、1节3米副臂

9、标准节）进行了现场测量，数据如下：表5 现场测量主、副臂标准节变形量统计表测量项目L1（单位mm）L2 （单位mm）偏差（单位mm）6米主臂标准节5998.560001.5599960001.03米主臂标准节2999.530011.5300030011.09米主臂标准节8999.59000.51.089999000.51.58999.59000.51.06米副臂标准节599960001.05998.560001.53米副臂标准节300030011.0制表：孟侠 时间：2005.4.2从上表可以看出，工装上下变形量存在偏差，偏差在1.0-1.5mm范围内，0.5mm的确认标准值。结论：焊接时工装

10、上下变形量不一致是要因。确认2：焊接人员水平不等确认方法确认人确认时间确认标准现场焊接试验李志强、刘长勇2005.4.6收缩量偏差0.5mm我们对四个焊接臂节的焊工进行了现场焊接操作试验，焊接同规格的主弦杆与接头，分别测量点焊时及焊接后两种状态下接头的中心距，结果如下：表6 焊工焊接变形量偏差统计表焊工点焊时接头的中心距（单位mm）焊接后接头的中心距（单位mm）收缩量（单位mm）最大偏差（单位mm）李XX300029991.00.2张XX300029991.0王XX30002998.91.1赵XX30002999.10.9 制表：孟侠 时间：2005.4.6四名焊工所施焊焊缝虽收缩量不一致，但

11、最大偏差为仅0.2mm，（1.1-0.90.2mm）0.5mm。结论：焊接人员水平不等是非要因。确认3：工装预留焊接空间狭小确认方法确认人确认时间确认标准现场验证刘长勇、李修峰2005.4.18是否存在焊接困难组图7 主臂标准节和副臂标准节接头焊接图上图为焊接主臂标准节和副臂标准节接头时的工作场景组图，可以看出，工装预留的焊接空间非常狭小，主臂接头到工装底面距离仅有260mm，副臂接头到工装底面距离仅460mm。焊接困难，特别是焊接接头与主弦杆的下部时，焊枪摆动的角度受到了限制，影响了焊接质量，致使焊缝的收缩量不一致。结论：对口间隙大是要因。确认4：对口间隙大确认方法确认人确认时间确认标准焊接

12、实验姚强、孔凡俊2005.4.16减小对口间隙收缩量偏差随之缩小2005年4月16日，由三名焊接人员采用同样的焊接方式，各焊接一组对口间隙分别为2.5mm、7.5mm的接头及主弦杆，测量数据如下：表7 不同对口间隙焊缝收缩量统计表对口间隙点焊时接头与主弦杆的总长(mm)焊接后接头与主弦杆的总长(mm)焊缝收缩量(mm)每组收缩量比较(mm)第一组2.5mm150.0149.50.50.97.5mm150.0148.61.4第二组2.5mm150.0149.50.51.27.5mm150.0148.31.7第三组2.5mm150.0149.50.50.77.5mm150.0148.81.2对口间

13、隙7.5mm比对口间隙2.5mm焊缝收缩量大（0.71.2mm）对口间隙2.5mm时，三组的焊缝收缩量一致（均为0.5mm）对口间隙7.5mm时，三组的焊缝收缩量在1.21.7mm之间，差值很大 制表：姚强 时间：2005.4.16结论：对口间隙大是要因。确认5：机床检修保养不及时确认方法确认人确认时间确认标准查阅了2004年10月到04年12月机床保养计划及保养记录李志强安世银2005.4.12一保、二保均在计划日期前后三天内完成目前主要使用机床4台，我们查阅了2004年10月到12月（PR90履带起重机臂节制作期间）的机械保养计划及保养记录，保养情况如下：表8 所使用机床04年10到12月

14、维护保养情况统计表序号机械名称一保二保计划保养日期实际保养日期保养人计划保养日期实际保养日期保养人1C6140车床10.1010.10沙慧勇11.1011.9沙慧勇12.1012.12沙慧勇2CW6136车床10.1210.11安世银11.1211.12安世银12.1212.10安世银3B690刨床10.1610.17安世银11.1611.16安世银12.1612.16安世银4铣床10.1810.18沙慧勇11.1811.18沙慧勇12.1812.18沙慧勇 制表：李志强 时间：2005.4.12所使用机械均在保养计划前后三天内完成。结论：机床检修保养不及时是非要因。确认6：加工人员读数不准确

15、确认方法确认人确认时间确认标准现场测试李志强、安世银2005.4.26读数误差±0.02mm4月26日对四位机加工人员的读数准确性进行了现场测试，接头尺寸读数偏差在0.02mm范围内，得知他们的读数非常准确，右图为现场测试的照片。结论：加工人员读数不准确非要因。确认7：下料人员读数不准确确认方法确认人确认时间确认标准现场测试孔凡俊、刘长勇2005.4.20读数误差2mm4月20日我们要求5名下料人员使用5米卷尺、15米盘尺分别测量一根3000mm主弦杆，读出测量数据，统计如下： 表9 下料人员读数测试统计表人员测量数据(mm)偏差值(mm)人员测量数据(mm)偏差值(mm)测量工具：

16、 5米卷尺测量工具：15米盘尺李XX30000李XX30000张XX29982张XX29973王XX30011王XX30022赵XX2999.50.5赵XX30000孙XX29991孙XX2999.50.5偏差在0-3mm范围内 制表：孔凡俊 时间：2005.4.20计数偏差在03mm范围内，大于2mm的确认标准值。结论：下料人员读数不准确是要因。确认8：测量工具未及时校验确认方法确认人确认时间确认标准核对测量工具检定周期、及检定证书孔凡俊安世银2005.4.29使用测量工具均经检验并在有效检定周期内4月29日，我们对现使用测量工具检定情况进行了核实，所使用测量工具均是在2003年集中购进，分

17、别于2004年2月、2005年2月进行了集中检验，最后一次检验时间为下表：表10 测量工具校验统计表工具名称检定时间证书编号检定周期检定单位检定证书50米钢卷尺2005.2.16L08-2005087612个月山东省计量科学研究院0-150mm游标卡尺2005.2.6L02-200518740-500mm高度游标卡尺2005.2.6L02-20051866300mm直角尺2005.2.16L03-20050616外径千分尺2005.2.16L02-20051870内径百分表2005.2.16L02-20051863 制表：孔凡俊 时间：2005.4.29所使用测量工具均按时检验并在有效检验周期

18、内。结论：测量工具未及时校验是非要因。确认方法确认人确认时间确认标准无齿锯下料试验和相贯线切割机操作使用技术问题提问孔凡俊刘长勇2005.4.30无齿锯下料偏差2.5mm提问内容回答准确确认9：相贯线切割机、无齿锯操作不熟练表11 无齿锯下料尺寸统计表人员下料要求长度（mm）下料实际长度(mm)偏差值(mm)李XX3003000张XX2964王XX3022 制表：孟侠 时间：2005.4.30无齿锯下料最大偏差为4mm，2.5mm的确认标准值，对相贯线切割机正确使用方法掌握不足。主要原因是下料工人为新入厂的学员，还没有熟练掌握新的下料工具的使用方法和要领。结论：相贯线切割机、无齿锯操作不熟练是

19、要因。七、制定对策针对主要原因，小组成员制定了相应的对策表：表12 对策表序号要 因对 策目 标措 施地 点责任人完 成时 间1工装预留焊接位置狭小1.设计增加新工装。 2修改焊接工序。新老工装结合使用，完成整个焊接过程。1.新工装能够实现旋转360°功能，臂节和两端工装组合后的整体可以在工装两端的支架上旋转。1、 2.腹杆的焊接全部实现平焊。1.小组成员共同讨论，确定新工装设计方案，报生技部审批。2按图纸进行下料、组对、焊接，完成新工装的制作。铆焊车间李志强姚 强刘长勇安世银05.5.202焊接时工装上下变形量不一致改进焊接工艺。焊接完成后后，主、副臂标准节接头销孔中心间距上下尺寸

20、偏差主、副臂标准节接头销孔中心间距上下尺寸偏差0.75mm1.在原有工装上将四根主弦杆与接头点焊后，从工装上取下，采用自动焊方式完成主弦杆与接头间焊缝。2.修改工序，新、旧工装结合使用，完成整个焊接过程。铆焊车间李志强刘长勇安世银05.7.293对口间隙大修改设计对口间隙改为2.5mm1.和设计部门协商改为2.5mm。2.以变更文件形式下发到有关单位。设计室李志强姚 强05.5.104下料人员读数不准确举办培训班1培训时间不低于6课时。2考试成绩均在90分以上1.编制培训计划。2.利用周末时间进行培训。3.进行考试，汇总考试成绩，评价培训情况。生产技术部铆焊车间孔凡俊05.6.105相贯线切割

21、机、无齿锯操作不熟练制表：李志强 时间：2005.5.1八、对策实施 对策实施一：设计新工装。新工装要解决的问题即是臂节和两端工装组合后的整体可以在工装两端的支架上旋转，实现所有腹杆均能平焊的目的。为此，小组成员经过认真的讨论，提出在原有工装设计基础上，增加两个工装支座，支座上加旋转轮的方案，以达到臂节和两端工装组合后的整体可以在工装上旋转。该方案的设计如下图所示：5月6日，新设计工装的图纸初稿及有关性能计算工作完成，我们将此方案上报生技部，经过有关技术人员核算，批准我们的设计方案。5月10日，根据设计，小组成员开始加工制作新工装，19号新工装制作完成，并经过性能验收。原工装两工装结构对比(图

22、9)两者之间主要差别在于新工装在此部位增加了工装支座及旋转轮，这样臂节和两侧工装整体可以在支座上旋转。对策目标检查：通过新工装，臂节和两侧工装整体可以在支座上自由旋转，达到所有腹杆均平焊的目的。对策实施二：改进焊接工艺针对工装上下变形量不一致，我们采取在原工装上将四根主弦杆与接头点焊，然后取下，采用自动焊机焊接主弦杆与接头焊缝的方法。热处理设备及热处理设备参数、焊机及焊机参数完全一致。这样焊接完成后，四根主弦杆及接头一体两侧的销孔间距完全相同。工艺改进后前后工序对比：(组图10)改进前工序：（全部工序均在原工装上完成） 焊接主弦杆与接头及所有腹杆点焊所有腹杆点焊主弦杆与接头改进后工序：（工序1

23、在原工装完成，工序2从原工装上取下焊接，工序35在新工装上完成） 从原工装上整体取下点焊好的主弦杆与接头，采用自动焊机焊接主臂接头与主弦杆之间的焊缝。将焊接好的四根主弦杆及接头连接在新工装上。在原工装上点焊主弦杆与两端的接头 旋转工装，完成整个臂节腹杆的焊接。焊接时，所有焊口均旋转到平焊位置焊接。点焊连接A与B两根主弦杆之间的腹杆。然后旋转工装，分别点焊B与C、C与D、D与A主弦杆之间的腹杆。对策目标检查：新的臂节制作完成后，我们对部分标准节（10节）进行了验收，接头销孔中心间距上下尺寸L1、L2偏差统计如下：表13 主、副臂标准节上下尺寸L1、L2偏差统计表测量项目偏差（mm）目标值（mm）

24、结论6米主臂标准节（2节）0.20.75达到了目标值0.33米主臂标准节（2节）0.10.29米主臂标准节（3节）0.40.30.46米副臂标准节（2节）0.20.23米副臂标准节0.1 制表：孟侠 时间：2005.4.2偏差值在0.10.4mm之间，完全符合0.75mm的目标值。对策实施三：修改对口间隙针对对口间隙大的问题，5.10我们与设计人员沟通。原对口间隙为7.5mm的设计意图主要是为了便于主弦杆与接头的装配，接头先固定在工装上，穿进主弦杆一端后，向此端一推后，另一端即可穿入，然后把主弦杆与两端接头的间隙调整为平均值（7.5 mm），然后点焊。图示1（接头先固定在工装上） 图示2（将主

25、弦杆插入一端接头，不留间隙） 图示3（主弦杆旋转，与另一端接头对齐） 图示4（调整两端间隙均为7.5mm） 修改方案：将间隙更改为2.5mm，两端同时穿入接头，然后将接头与主弦杆整体固定在工装上，调整好两端间隙2.5mm，再点焊。经验证，同样能达到目的。图示1（接头插入主弦杆,整体移到工装上端）图示2（整体移到销轴插入位置） 图示3（插入销轴,固定好,调整两端间隙均为2.5mm）对此，我们提出设计变更申请，将对口间隙改为2.5mm，已经得到设计室的批准。设计变更如右图：对策目标检查：对口间隙改为2.5mm后，焊缝的收缩量明显减小，而且收缩量基本一致，对解决接头销孔中心间距上下尺寸不一致起到了重

26、要作用。对策实施四：举办培训班5月底，我们编制了培训计划，5月28日和6月4日（周六），利用周末休息时间举办了下料及尺寸测量培训班，主要对测量工具的使用方法及读数方法以及相贯线切割机、无齿锯等切割设备的使用方法及安全操作规程进行了培训。附培训照片和考试成绩：表14 培训考试成绩表人员成绩人员成绩人员成绩沙慧勇100孙久龙100闫化响99宋兆江98王东平95陈 刚96李修峰100李道海95张树明99张 伟98孙启新98张洋洋98李仁泉96马绪柱100李茂广96制表：孔凡俊 时间：2005.6.5对策目标检查：通过培训，下料人员均能够按照规定要求，正确读数并熟练使用无齿锯和相贯线切割机。九、效果检

27、查 11月12日， 100吨履带起重机的20节臂节焊接完毕。臂节直线度验收记录我们对其直线度逐件进行了测量验收，验收情况如上（臂节直线度验收记录），并对所有臂节的直线度进行了统计，如表15所示：表15 PR100履带起重机臂节直线度统计表 序号项 目数量检查总数百分比精品率1单个臂节直线度0.2100010205095%2单个臂节直线度0.210000.41000之间7353单个臂节直线度0.410000.51000之间2104单个臂节直线度0.510000.71000之间15 制表：孟侠 时间：2005.11.12仅有一节臂节直线度未达到要求，其缺陷统计如下：表16 活动后臂节直线度的缺陷统

28、计序号项目存在缺陷频次1主臂9米标准节接头销孔尺寸偏大1主弦杆直线度超差1臂节放置不当变形1接头外形尺寸R偏大1制表：孟侠 时间：2005.11.12以上资料充分证明：小组按照对策实施后，臂节的直线度大大提高，一次验收达到公司精品指标要求的达95%，活动目标完全实现。经济效益概算：1、 PR90履带起重机因直线度偏差大而用于修整的材料费、人工费、机械费共5.2万元。 F15.2万元2、 而本次臂节直线度仅有一节需修整，修整费用为5.2÷12=0.43万元；新工装制作成本费用为 2.2万元F20.43+2.2=2.63万元3、综合经济效益： FF1F25.22.632.57万元。社会效

29、益： 100吨履带起重机臂节的直线度提高，对提高其起重性能起到了关键作用，为公司创品牌、占市场打下坚实的基础。十、巩固措施 1. 将新工装纳入公司100吨履带起重机加工制作正式工装。2. 2005年11月26日通过设计部门现场验证，已将对口间隙正式调整为2.5mm，并出具新的设计图纸（编号为PR100HJ009B）。十一、总结及下一步打算1.总结：通过本次QC小组活动 专业技术方面：我们对焊接变形的知识有了更深入的了解；管理技术方面：我们运用统计工具的能力有了很大提高。2.下一步打算：活动的成功，更加坚定了我们的信念，我们将一如既往的持续开展活动，不断提高产品质量，创顾客满意品牌。我们的下一个

30、活动课题是：改进100吨履带起重机臂节接头的加工工艺。附件1 臂节直线度的定义图示2直线度是控制零件上被测要素的不直程度，被限制的直线有：平面内的直线，回转体的素线，平面等的交线，空间的轴线（图示1）等。臂节直线度属于空间的轴线，在任意方向上最大的直线度。图示1图示2图示3如图示2、图示3所示：直线度为；臂长为L；上部尺寸为L1；下部尺寸为L2；尺寸A为上部尺寸L1和下部尺寸为L2差值的一半，即A（L2L1）÷2；21，345，两个三角形又都有一个角是直角两个三角形为相似三角形即直线度与臂长的比值和臂节上部尺寸、下部尺寸的差值成正比。也就是说，臂节的直线度是由理想的上下尺寸的偏差决定

31、的。但实际的上下尺寸偏差可能有很多方面引起，像接头销孔中心间距上下尺寸不一致、接头外形尺寸R偏大、接头销孔尺寸偏大、销轴直径尺寸偏小、臂节放置不当变形等，都会导致实际的上下尺寸产生偏差。2.57万元，附件2 QC成果认证书目 录一、 小组概况······························

32、;···············1二、 选题理由·································

33、83;···········2三、 现状调查·····································&

34、#183;·······2四、 设定目标·········································

35、;····3五、 原因分析············································

36、83;4六、 要因确认············································ 5七、 制定对策··

37、3;··········································10八、 对策实施············································