欧Ⅲ气缸盖铸件表面缺陷改进-模板

四气门缸盖铸件表面缺陷改进

公司倡导者项目倡导者财务专员黑带签字日期2008/04/162008/04/162008/04/162008/04/16

与欧Ⅱ气缸盖铸件2％的表面缺陷废品率相比，四气门缸盖铸件的该项指标高达14.13％，成为影响铸件质量和制约产能的主要瓶颈。采取有效手段迅速改进四气门缸盖铸件的表面缺陷，对于提升欧Ⅲ发动机铸件质量和产能具有重要意义。供应商输入流程输出用户项目指标单位现状目标值潜在最佳值表面缺陷废品率%14.1342项目授权书项目编号:项目名称:四气门缸盖铸件表面缺陷改进部门:黑带:DMAIC1、项目陈述2、项目范围3、现状及目标7、团队成员区分黑带绿带绿带核心成员核心成员团队成员部门技术科技术科质保科铸一车间技术科5、内、外部顾客需求四气门缸盖铸件的粘砂、气孔及砂孔是造成铸件报废，影响后道工序直通率的主要原因。6、项目预计收益A、硬性收益：按铸造厂年产四气门缸盖铸件18万件测算，表面缺陷废品率由14.3％降至4％，节约的直接成本为：180000×（14.13－4）％×130.5＝2379537元。B、软性收益：增加四气门缸盖铸件产量10％；减少后续工序的工时损失、能源及工具消耗；提高后续工序和整个生产环节的直通率。4.开始日期:2008年4月结束日期:

2008年9月D阶段目录D-1:项目选定D-2:与战略关系D-3:顾客及CTQD-4:项目范围D-5:Y及缺陷定义D-6:基线及目标陈述D-7:效果及成本预算D-8:人力组织D-9:推进计划DMAICD-1:项目选定进入奥运年，全面推广欧Ⅲ发动机势在必行。与欧Ⅱ气缸盖平均2％左右的表面缺陷废品率相比，2007年7－12月份的四气门缸盖表面缺陷废品率高达14.13％！成为影响铸件质量和制约产能的主要瓶颈。14.13%2%DMAICD-2:与战略联系公司经营战略部门经营战略BB项目把发动机打造成为集团前进发展的新动力市场需求

我国经济的持续高速发展，使得市场对重型车发动机的需求持续增长，ＥＧＲ的成功开发，更使市场供不应求。今年将确保完成发动机目标产量8.1万台，明年将挑战10万台新高。

提高欧Ⅲ产品的产能和质量，克服机型切换瓶颈，成为铸造厂当前生产经营的一大重点。

四气门缸盖铸件表面缺陷的改进，对提高气缸盖铸件的产能和质量具有极大的促进作用。DMAICD-3:顾客与CTQ用户外部顾客清理车间、机加工分厂内部顾客

粘砂、气孔和砂孔将直接影响四气门缸盖铸件的表面质量及产能，从而影响到欧Ⅲ发动机的质量和集团公司的产品声誉。

项目CTQ:综上所述，粘砂、气孔和砂孔是影响四气门缸盖铸件表面缺陷的主要形式。DMAICD-4:项目范围宏观流程图林州合鑫生铁树脂等机加工微观流程图制芯造型熔炼浇注四气门缸盖铸件流程均在项目组工艺可控范围内铸造DMAICD-5:Y及缺陷定义Y定义Y.四气门缸盖铸件表面缺陷废品率∶因表面缺陷引起的铸件废品率。表面缺陷主要包括粘砂，气孔和砂孔三种缺陷。影响三种缺陷的主要指标分别为浇注速度，砂芯灼减量和砂型硬度。通过柏拉图我们找出了占缺陷总数80%以上的重要因子DMAICD-5:Y及缺陷定义缺陷定义Y1.浇注速度快：当浇注速度超过20秒时，气缸盖铸件将产生粘砂缺陷。Y2.砂芯灼减量高：当砂芯灼减量高于2.5％时，

气缸盖铸件将产生气孔缺陷。Y3.砂型硬度低：当砂型硬度低于85时，气缸盖铸件将产生砂孔缺陷。小Y定义Y1.浇注速度：铁水充满型腔的时间。Y2.砂芯灼减量：砂芯经过高温灼烧后的失重率，是衡量砂芯在高温下发气总量的指标。Y3.砂型硬度：型砂在受到冲击成型后的表面硬度。DMAICD-6:基线及目标陈述BaselineEntitlement

项目的目标:

废品率4%

潜在最佳值:

废品率2%降幅83.5％

项目的基线:

废品率14.13%（14.13-4）/（14.13-2）×100％＝83.5％GoalDMAICD-7:效果及成本预算HardSavingSoftSaving

共节约有效金额

XXX万元

RMB

按铸造厂年产四气门缸盖铸件XXX件测算，表面缺陷废品率由14.13%降低到4%，每件四气门缸盖铸件的生产成本为（9520－3846）×0.023＝130.5元。于是节约的直接成本为：

一是增加四气门缸盖铸件产量10％。二是减少清理车间及机加工分厂的工时损失、能源及工具消耗。三是提高了后续工序和整个生产环节的直通率，满足顾客交货期要求。DMAICD-8:人力组织BB:指导:

评审:部门2:质保科绿带:部门3:铸一车间核心人员:部门1:技术科核心人员:职责:工艺方案论证、实施

部门1:技术科绿带:贡献率:

60%贡献率:60%贡献率:40%贡献率:40%职责:工艺方案论证、实施

职责:快速改进落实控制职责:开展实验收集数据DMAICD-9:推进计划DMAIC项目已完成M阶段目录M-1:Y的测量系统分析M-2:Y的工程能力分析M-3:流程图M-4:C&E矩阵M-5:失效模式分析(FMEA)M-6:部分快速改善措施M-7:采取快速改善后的2ndFMEAM-8:M阶段效果确认M-9:M阶段小结DMAICM-1:Y的测量系统分析(离散型)测量内容：四气门缸盖铸件表面缺陷（离散数据）★[样本数量]：共30个★[测量环境]：★[测量者]：★[记录者]：★[测量方法]：目测，每个测量员测两遍（样本中有20件为表面缺陷铸件）

结论:本测量系统可信赖检验员自身评估一致性检验员验数符数百分比95%置信区间检验员13030100.00(90.50,100.00)检验员23030100.00(90.50,100.00)检验员3302996.67(82.78,99.92)每个检验员与标准评估一致性检验员验数符数百分比95%置信区间检验员1302996.67(82.78,99.92)检验员23030100.00(90.50,100.00)检验员3302996.67(82.78,99.92)检验员之间评估一致性验数符数百分比95%置信区间

302893.33(77.93,99.18)

所有检验员与标准评估一致性验数符数百分比95%置信区间

302893.33(77.93,99.18)≥80≥80DMAIC1、％P/TV=27.03%＜30％2、明显分类数=10＞5

测量内容：浇注速度测试★[样本数量]：共10个★[测量机器]：秒表★[测量者]：★[记录者]：★[测量方法]：用秒表分别对10箱四气门缸盖铸件测试浇注速度两次并记录结果★[判定基准]：％P/TV≤30％、明显分类数≥5M-1:Y1的测量系统分析(连续型)量具R&R

研究变异%研究变%公差来源标准差(SD)(6*SD)异(%SV)(SV/Toler)合计量具R&R0.183211.0992413.2827.03

重复性0.091290.547726.6213.47

再现性0.158840.9530711.5123.44C60.000000.000000.000.00C6*型数0.158840.9530711.5123.44部件间1.367538.2051899.11201.77合计变异1.379758.27849100.00203.57可区分的类别数=10>5结论:本测量系统可信赖<30DMAICM-1:Y2的测量系统分析(连续型)DMAICM-1:Y3的测量系统分析(连续型)DMAICM-2:Y的工程能力分析(离散型)数据收集说明:2007年1月到2008年4月之间，记录清理车间清理二组每月四气门缸盖铸件的表面缺陷数和入库数，共取了16个点。结论：流程稳定性较好，但能力较低，经计算，流程水平仅为2.1SIGMA，急需改善DMAICM-2:Y的工程能力分析(连续型)急需改进Ppk＝0.70Ppk＝0.91Ppk＝0.96DMAICM-3:流程图输入过程输出输入过程输出芯砂混制制芯整芯覆膜砂灼减量芯盒温度固化时间吹胺量组芯浸涂原砂水分树脂加入量固化剂加入量混砂时间Y21烘干砂芯转运整芯清洁度修补膏量粘结剂量组芯准确度Y2Y2Y2Y3Y2Y3Y2Y2涂料比重搅拌时间渗透深度烘干温度烘干时间风门开启状况天气状况DMAICM-3:流程图输入过程输出过程输出新砂加入量膨润土加入量加水量混砂时间1浇注熔炼型砂混制造型下芯合箱模型光洁度型砂强度型砂紧实率气冲压力铣浇口力组芯温度下芯时间合箱位置Y3Y3Y3Y3风量风压保温时间出炉温度浇道位置等候时间浇注温度浇注高度Y1Y1输入DMAICM-4:C&E矩阵RatingofImportance(1-10)1098KeyRequirementsY1Y2Y3TotalProcessImputsRating:0,1,3,91原砂水分090812树脂加入量090813固化剂加入量030274混砂时间030275覆膜砂灼减量090816芯盒温度030277固化时间090818吹胺量030279整芯清洁度0032410修补膏量0302711粘结剂量0302712组芯准确度0032413涂料比重03027RatingofImportance(1-10)1098KeyRequirementsY1Y2Y3TotalProcessImputsRating:0,1,3,914搅拌时间0908115渗透深度0908116烘干温度0908117烘干时间0908118风门开启状况0908119天气状况0908120新砂加入量0032421膨润土加入量0097222加水量0097223混砂时间0097224模型光洁度0032425型砂强度0097226型砂紧实率00972RatingofImportance(1-10)1098KeyRequirementsY1Y2Y3TotalProcessImputsRating:0,1,3,927气冲压力0097228铣浇口力0097229组芯温度0032430下芯时间0032431合箱位置001832风量3003033风压3003034保温时间9009035出炉温度9009036浇道位置9009037等候时间9009038浇注温度9009039浇注工变动90090对流程图选出的输入因子进行打分，初步筛选关键因子

DMAICM-4:C&E矩阵

通过柏拉图我们找出了占80%的重要因子DMAICM-5:失效模式分析(FMEA)过程步骤/输入潜在的失效模式潜在的失效后果SEV潜在的原因OCC当前的控制方法DETRPN保温时间保温时间不足浇注速度过快8未按规定时间保温4工艺规定264出炉温度出炉温度偏高浇注速度过快8未按规定温度出炉3热电偶测温372浇道位置浇道位置不合理浇注速度过快8设计不合理

8

设计把关3192

等候时间等候时间不足浇注速度过快4未按规定时间等候4无580浇注温度浇注温度过高浇注速度过快8未按规定温度浇注5

热电偶测温4160

浇注工技能浇注高度过高浇注速度过快8操作工不熟练3无6144原砂水分原砂水分偏高砂芯灼减量偏高8原砂未烘干4首检送检4128树脂加入量树脂加入量偏高砂芯灼减量偏高8称量不准未按规定添加24称工艺规定5580160

过程步骤/输入潜在的失效模式潜在的失效后果SEV潜在的原因OCC当前的控制方法DETRPN覆膜砂灼减量灼减量偏高砂芯灼减量偏高8覆膜砂不合格3进厂检验248固化时间固化时间不足砂芯灼减量偏高8未按规定操作4工艺规定5160搅拌时间搅拌时间不足砂芯灼减量偏高6未按规定搅拌

5

工艺规定4120渗透深度渗透深度过深砂芯灼减量偏高8涂料比重太低6比重计测量3144

烘干温度烘干温度过高烘干温度过低砂芯灼减量偏高8

温控仪失灵未按规定烘干25温控仪测温45

64200烘干时间烘干时间不足砂芯灼减量偏高8未按规定烘干5

工艺规定5200

风门开启状况风门未开砂芯灼减量偏高8未按规定烘干3

工艺规定6144

天气状况砂芯吸潮砂芯灼减量偏高8气候潮湿4回炉396过程步骤/输入潜在的失效模式潜在的失效后果SEV潜在的原因OCC当前的控制方法DETRPN膨润土加入量加入量过低砂型硬度低88电子称失灵未按规定添加33

定期检验量具工艺规定33

7272加水量加水量过高加水量过低砂型硬度低88水压不稳未按规定添加53定量加水416096混砂时间混砂时间不足砂型硬度低7未按规定混砂4

工艺规定384

型砂强度型砂强度偏低砂型硬度低8膨润土加入量不足混砂时间不足55

检验44160160型砂紧实率紧实率过高紧实率过低砂型硬度低8加水量过高加水量过低

55

检验44160160

气冲压力气冲压力不足砂型硬度低8

气压不稳2压力表显示3

48铣浇口力铣浇口力不平稳砂型硬度低6浇口附近型砂偏干5

气吹390通过FMEA对上述因子进行分析，筛选出14个仍然比较重要（RPN值高于100分）的输入因子,它们对Y是否真的有影响，我们将采取部分快速改善措施后再作2ndFMEA的分析和验证DMAICM-6:部分快速改善措施NO过程步骤改善项目当前控制方法对策实施LIST（具体内容）负责人完成日期1加水量加水量过高加水量过低定量加水自动加水装置丁树良5月18日2原砂水分原砂水分过高首检送检每天不定时抽检蒋锡教5月15日3渗透深度渗透深度过深比重计测量制订标样王伟春5月15日4固化时间固化时间不足工艺规定配置时间继电器丁树良5月15日5风门开启状况风门未开工艺规定设置简易摇臂刘宏有5月18日6搅拌时间搅拌时间不足工艺规定规定连续搅拌王伟春5月18日7树脂加入量树脂加入量偏高工艺规定设置树脂定量筒王伟春5月18日进行上面的改善，并将上面改善的方案进行控制，实现快赢DMAICM-7:采取部分改善后的2ndFMEA过程步骤/输入潜在的失效模式潜在的原因当前的控制方法RPN建议采取措施SEVOCCDETRPN浇道位置浇道位置不合理设计不合理设计把关192工艺改进773147浇注温度浇注温度过高浇注温度过低未按规定测温测温记录160每天检查测温记录853120原砂水分原砂水分偏高原砂未烘干首检送检160每天不定时抽检84396树脂加入量树脂加入量偏高树脂加入量偏低未按规定添加工艺规定160树脂定量筒83372固化时间固化时间不足未按规定固化工艺规定160配置时间继电器83372搅拌时间搅拌时间不足未按规定搅拌工艺规定120规定连续搅拌65260渗透深度渗透深度过深涂料比重太低比重计测量144制订标样84396过程步骤/输入潜在的失效模式潜在的原因当前的控制方法RPN建议采取措施SEVOCCDETRPN浇注工技能浇注高度过高浇注工不熟练无144设置标高835120烘干时间烘干时间不足未按规定烘干工艺规定200烘干时间记录854160烘干温度烘干温度过高烘干温度过低未按规定烘干温控仪200每天检查温控仪853120风门开启状况风门未开未按规定烘干工艺规定144设置简易摇臂83372加水量加水量过高加水量过低水压不稳定量加水160自动加水装置84264型砂紧实率紧实率过高紧实率过低加水量过高加水量过低

检验160160每天增加抽检次数4次844128型砂强度型砂强度偏低膨润土加入量不足混砂时间不足抽检160160每天增加抽检次数4次844128DMAICM-8:M阶段小结通过两次FMEA，找出了7个仍然比较重要的输入因子它们对Y是否真的有影响我们将在下一阶段进行进一步的分析和验证X1:浇道位置X2：浇注工变动X4：烘干温度X5：烘干时间X3：浇注温度X7：型砂紧实率X6：型砂强度DMAICM-9:M阶段效果确认

至5月底，四气门缸盖铸件表面缺陷废品率已降至10.34％通过部分快速改善及管控措施，Y的现状如下：DMAICM-9:M阶段效果确认Ppk＝1.10Ppk＝1.08Ppk＝0.86有所改进Y1的过程能力急待提高DMAICA阶段目录A-1:数据收集计划A-2:多变量分析A-3:浇道位置因子分析A-4:浇注工变动因子分析A-5:浇注温度因子分析A-6:烘干温度和烘干时间因子分析A-7:型砂强度和型砂紧实率因子分析A-8:快速改善A-9:A阶段效果确认A-10:A阶段总结DMAICA-3:浇道位置因子分析变量名称类型分析工具Y1浇注速度计量型1、正态性检验2、等方差检验3、One-WayANOVAX1浇道位置计数型数据收集说明检验浇道位置是否对浇注速度的均值有显著影响。(H0：u1=u2，H1：u1≠u2）分别测试两种浇道位置状况下的浇注速度值（两组各15个）。Y的正态性检验:P值均＞0.05数据呈正态分布。DMAICA-3:浇道位置因子分析浇注速度VS浇道位置单因子方差分析:浇注速度与浇道位置来源自由度SSMSFP浇道位置144.4144.4139.140.000误差2831.771.13合计2976.17S=1.065R-Sq=58.30%R-Sq（调整）=56.81%

平均值（基于合并标准差）的单组95%置信区间水平N平均值标准差-------+---------+---------+---------+--浇道位置11520.8331.097(----*-----)浇道位置21523.2671.033(-----*----)-------+---------+---------+---------+--21.022.023.024.0合并标准差=1.065影响显著P=0.82＞0.05标准差无明显差异浇注速度差异明显DMAICA-10:A阶段总结Y’sX’s检验结果结论浇注速度班组P=0.407>0.05影响不显著浇道位置P=0.000<0.05有显著影响浇注工变动P=0.934>0.05影响不显著浇注温度P=0.001<0.05有显著影响砂芯灼减量烘干温度P=0.000<0.05有显著影响烘干时间P=0.000<0.05有显著影响砂型硬度型砂强度P=0.000<0.05有显著影响型砂紧实率P=0.000<0.05有显著影响DMAICA-10:A阶段总结

结论:经过本阶段分析，浇道位置、浇注温度、烘干温度和烘干时间、型砂强度和型砂紧实率对Y的影响显著，是关键因子。通过快速改善，浇道位置因子对控制浇注速度、改进铸件粘砂起到了很大的作用，而其余因子对Y的影响程度以及各因子间的交互作用，我们将在改善阶段通过DOE及回归等手段进行定量分析和改善。DMAICI阶段目录I-1:改善计划I-2:浇注温度因子回归分析I-3:Y2的RSM设计及工艺参数优化I-4:Y3的RSM设计及工艺参数优化I-5:Taguchi稳健设计I-6:I阶段效果确认I-7:I阶段总结DMAICI-1:改善计划Y’sX’s改善方向浇注速度浇注温度回归砂芯灼减量烘干温度进行DOE分析

RSM优化改善烘干时间砂型硬度型砂强度进行DOE分析

RSM优化改善型砂紧实率DMAICI-1:改善计划Y’sX’s改善方向浇注速度浇注温度回归砂芯灼减量烘干温度进行DOE分析

RSM优化改善烘干时间砂型硬度型砂强度进行DOE分析

RSM优化改善型砂紧实率DMAICI-2:浇注温度因子回归分析回归分析目标:

经过A阶段检验，浇注温度因子对Y1浇注速度的影响显著。因此，我们将在本阶段通过回归分析的方法，来找出其影响关系曲线和最佳工艺参数值。浇注温度（℃）137013701370137013701375137513751375137513801380浇注速度（秒）23.522.521.022.522.023.523.024.023.523.024.024.5浇注温度（℃）138013801380138513851385138513851390139013901390浇注速度（秒）23.523.023.524.024.524.524.023.523.522.523.023.0浇注温度（℃）13901395139513951395139514001400140014001400浇注速度（秒）24.022.021.021.021.521.520.019.521.020.020.5DMAICI-2:浇注温度因子回归分析回归分析:浇注速度（秒）与浇注温度（℃）回归方程为浇注速度（秒）=129-0.0771浇注温度（℃）方差膨自变量系数系数标准误TP胀因子常量129.4628.004.620.000浇注温度（℃）-0.077140.02022-3.820.0011.000S=1.19613R-Sq=30.6%R-Sq（调整）=28.5%多项式回归分析:浇注速度（秒）与浇注温度（℃）回归方程为浇注速度（秒）=-258473+543.9浇注温度（℃）-0.3810浇注温度（℃）**2+0.000089浇注温度（℃）**3S=0.597293R-Sq=83.7%R-Sq（调整）=82.2%DMAICI-2:浇注温度因子回归分析结论：综合线性、二次、三次的拟合线图分析，我们得到理想的多项式回归方程为：浇注速度（秒）=-22340+32.37浇注温度（℃）-0.01171浇注温度（℃）**2。通过预测区间，我们得到理想的浇注温度工艺范围为:1375℃～1390℃。多项式回归分析:浇注速度（秒）与浇注温度（℃）回归方程为浇注速度（秒）=-22340+32.37浇注温度（℃）-0.01171浇注温度（℃）**2S=0.591419R-Sq=83.6%R-Sq（调整）=82.5%DMAICI-3:Y2的RSM设计运行序中心点区组烘干温度烘干时间砂芯灼减量111180.0001.500002.51211220.0001.500002.47311180.0002.500002.33411220.0002.500002.455－11171.7162.000002.366－11228.2842.000002.517－11200.0001.292892.528－11200.0002.707112.36901200.0002.000002.311001200.0002.000002.301101200.0002.000002.301201200.0002.000002.311301200.0002.000002.31DMAICI-3:Y2的RSM结果分析结论：所有的线性及平方项对Y2的影响都显著，而其中平方项的影响显著性不低于线性项的影响程度。我们得到的响应曲面回归方程为：砂芯灼减量=2.306＋0.03652烘干温度-0.05328烘干时间＋0.06512烘干温度**2＋0.06763烘干时间**2＋