應(yīng)用QC方法提高電纜整流罩的一次交檢合格率

王 爽 辛 紅 王 琦 胡傳威

（航天材料及工藝研究所，北京 100076）

電纜整流罩簡(jiǎn)稱電纜罩，覆蓋在發(fā)動(dòng)機(jī)電纜外側(cè)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起到熱防護(hù)作用，對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和使用壽命起到十分重要的保障作用。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，某型號(hào)電纜罩近半年連續(xù)4個(gè)批次的一次交檢合格率僅有40.83%，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的交付進(jìn)度。為此，航天材料及工藝研究所成立QC小組，以“提高電纜罩一次交檢合格率”為課題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)攻關(guān)。

1 現(xiàn)狀調(diào)查和分析

為了找出電纜罩一次交檢合格率低的癥結(jié)所在，QC小組采用分層法，按產(chǎn)品批次、缺陷內(nèi)容和缺陷部位等3個(gè)層次，分別進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的調(diào)查分析。

（1）步驟1。QC小組采取系統(tǒng)抽樣法，對(duì)某型號(hào)4個(gè)不同批次（共計(jì)289件）電纜罩產(chǎn)品的一次交檢合格率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)一次交檢合格率的平均值僅為40.83%，反映出不同批次電纜罩的一次交檢合格率均比較低。

（2）步驟2。為了調(diào)查電纜罩一次交檢合格率低的原因，QC小組按照尺寸、力學(xué)性能、屏蔽性能等缺陷內(nèi)容進(jìn)行分類，對(duì)其中的171件一次交檢不合格產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)查，運(yùn)用排列圖，發(fā)現(xiàn)82.46%的一次交檢不合格產(chǎn)品問題均表現(xiàn)在尺寸缺陷。

（3）步驟3。為了更準(zhǔn)確地找到癥結(jié)所在，QC小組按尺寸缺陷部位，對(duì)其中的141件尺寸缺陷產(chǎn)品進(jìn)行深入分析，并繪制統(tǒng)計(jì)表和折線圖。通過對(duì)圖表進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，電纜罩搭接面銑削及矩形孔銑削尺寸不合格率累積百分比達(dá)到85.82%，這也是造成電纜罩一次交檢合格率低的主要癥結(jié)所在，見圖1。

圖1 電纜罩一次交檢合格率低的因素圖

通過對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，QC小組將活動(dòng)目標(biāo)設(shè)定為：將電纜罩一次交檢合格率從40.83%提高到70%以上。目標(biāo)設(shè)定的依據(jù)如下：銑搭接面不合格、銑矩形連接孔不合格是導(dǎo)致本次問題的主要原因，根據(jù)以往的機(jī)械加工經(jīng)驗(yàn)，如果解決了該問題的80%，則產(chǎn)品合格率可提高到：40.83%+(1-40.83%)×82.46%×85.82%×80%=74.33%，而QC小組活動(dòng)制定的目標(biāo)值為70%，從理論上可實(shí)現(xiàn)。

2 問題原因分析與要因確認(rèn)

2.1 原因分析

QC小組針對(duì)問題癥結(jié)，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法，按“5M1E”畫出因果圖，經(jīng)過分析后找出9條末端因素，見圖2。

圖2 銑搭接面和銑矩形連接孔不合格原因分析因果圖

2.2 要因確認(rèn)

QC小組針對(duì)圖2中列出的造成電纜罩銑搭接面不合格和銑矩形連接孔不合格的9條末端原因，按照要因確認(rèn)的方法及標(biāo)準(zhǔn)，制定要因確認(rèn)計(jì)劃表（表1），逐項(xiàng)進(jìn)行驗(yàn)證確認(rèn)，并對(duì)確認(rèn)結(jié)果與癥結(jié)進(jìn)行影響程度分析，最終定位了導(dǎo)致電纜罩銑搭接面不合格和銑矩形連接孔不合格的2條主要原因。

2.2.1 產(chǎn)品臺(tái)階根部未進(jìn)行清根

小組成員在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于加工所用砂輪棒有圓角，臺(tái)階根部大多有圓角，致使測(cè)量尺寸時(shí)無法測(cè)到根部，癥結(jié)尺寸數(shù)據(jù)與合格尺寸相比普遍偏小，需要返修，導(dǎo)致一次交檢合格率低。為此，小組成員開展試驗(yàn)來驗(yàn)證清根對(duì)加工精度的影響，在不改變?cè)瓉砩a(chǎn)條件的情況下，取10塊試片作為試驗(yàn)件進(jìn)行搭接面銑削工序，要求搭接面厚度為（2±0.2）mm，長(zhǎng)度為（13±0.3）mm。對(duì)比記錄每塊試片清根與不清根時(shí)的搭接面厚度和長(zhǎng)度尺寸，并繪制成散點(diǎn)圖，見圖3，計(jì)算得出兩者存在強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，可見產(chǎn)品臺(tái)階根部未進(jìn)行清根是導(dǎo)致電纜罩銑搭接面不合格和銑矩形連接孔不合格的主要原因。

表1 要因確認(rèn)計(jì)劃表

圖3 清根和合格率的關(guān)系圖

2.2.2 銑削進(jìn)給量參數(shù)過大

銑削時(shí)，進(jìn)給量參數(shù)過大可能造成毛坯織物崩邊、加工應(yīng)力集中，影響加工精度。為了驗(yàn)證這種想法，QC小組對(duì)生產(chǎn)的289件產(chǎn)品的進(jìn)給量參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，顯示有89%的癥結(jié)尺寸超差產(chǎn)品存在進(jìn)給量過大情況，可見銑削進(jìn)給量參數(shù)過大是導(dǎo)致電纜罩銑搭接面不合格和銑矩形連接孔不合格的主要原因。

3 制定對(duì)策

3.1 對(duì)產(chǎn)品臺(tái)階根部進(jìn)行清根處理

（1）對(duì)策方案。電纜罩產(chǎn)品原有工藝流程并未進(jìn)行清根處理，由于加工所用砂輪棒有圓角，產(chǎn)品搭接面位置大部分存在圓角，QC小組擬在原磨銑工序后，增加端銑刀清根工序，對(duì)臺(tái)階位置進(jìn)行清根處理。

（2）對(duì)策目標(biāo)。清根處理后，產(chǎn)品臺(tái)階位置無圓角，癥結(jié)尺寸合格率不小于80%。

（3）對(duì)策評(píng)價(jià)。為了更好地對(duì)提出的對(duì)策方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，小組成員根據(jù)產(chǎn)品特征尺寸設(shè)計(jì)了立銑刀，對(duì)產(chǎn)品拐角處進(jìn)行清根處理試驗(yàn)，以驗(yàn)證清根流程優(yōu)化對(duì)產(chǎn)品尺寸的影響。由表2可以看出，優(yōu)化流程后，產(chǎn)品臺(tái)階位置均無圓角，搭接面厚度全部合格，寬度相差值由0.11mm減小為0.04mm。試驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)策可行。

3.2 優(yōu)化銑削進(jìn)給量參數(shù)

（1）對(duì)策方案。原有加工過程中，銑削參數(shù)一般由加工人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，有很大的隨意性和盲目性，經(jīng)小組成員討論后決定對(duì)銑削進(jìn)給參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以提高銑削精度。

（2）對(duì)策目標(biāo)。開展工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定產(chǎn)品的最優(yōu)進(jìn)給量參數(shù)，選用最優(yōu)參數(shù)進(jìn)行加工后，癥結(jié)尺寸合格率不小于80%。

（3）對(duì)策方案設(shè)計(jì)及實(shí)施。小組成員通過開展參數(shù)因子試驗(yàn)，摸索電纜罩的最佳銑削試驗(yàn)參數(shù)，電纜罩銑削參數(shù)包括主軸轉(zhuǎn)速（S）、每齒進(jìn)給量（f）、軸向切削深度（ap）和徑向切削寬度（ae），按照表3的試驗(yàn)參數(shù)水平，共設(shè)計(jì)了9組試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4，表中T為電纜罩銑矩形孔一次交檢合格率上升值，從表4可直接看出，第5號(hào)試驗(yàn)結(jié)果最好，若分別用A、B、C、D代表S、f、ap、ae，其運(yùn)行參數(shù)可用A2B3C1D2表示。

表2 清根前后的加工變形試驗(yàn)結(jié)果

表3 銑削試驗(yàn)參數(shù)水平

表4 參數(shù)因子試驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果

（4）結(jié)果分析。由于參數(shù)因子試驗(yàn)不是采用所有因素及水平位級(jí)的全面組合，其正交表中所列組合并不一定包含最優(yōu)組合，因此需要進(jìn)一步對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。小組分別計(jì)算各因素水平結(jié)果之和、極差，從表5中極差R值可以看出，各因素對(duì)結(jié)果影響的重要程度依次是f→S→ae→ap，其中A2B3C3D2水平之和最大，運(yùn)行效果最佳。綜合評(píng)定后，考慮到ap對(duì)該種材料影響最小和效率問題，在A2B3C1D2和A2B3C3D2兩種方案中選擇后者，即小組成員將最佳運(yùn)行參數(shù)確定為每齒進(jìn)給0.1 mm/z，其余參數(shù)按照主軸轉(zhuǎn)速1600 r/min、軸向切削深度7mm、徑向切削寬度1.25mm設(shè)定。

表5 各因素水平之和與極差

表6 對(duì)策表

圖4 對(duì)策實(shí)施前圓角示意圖和清根刀軌示意圖

3.3 制定對(duì)策表

根據(jù)要因確認(rèn)及對(duì)策評(píng)價(jià)，小組成員按照“5W1H”原則制定了對(duì)策表，見表6。

4 對(duì)策實(shí)施

QC小組根據(jù)造成電纜罩銑搭接面和銑矩形連接孔不合格的2個(gè)主要原因，并結(jié)合對(duì)策表中所列出的2條實(shí)施對(duì)策，在生產(chǎn)線中隨機(jī)抽取60件的電纜罩產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)策實(shí)施，相對(duì)于原有工藝，增加了臺(tái)階根部清理工序，優(yōu)化了銑削參數(shù)。

實(shí)施一：增加臺(tái)階根部清根處理工序。利用UG軟件，采用單向清根驅(qū)動(dòng)方式對(duì)產(chǎn)品臺(tái)階位置進(jìn)行清根處理，刀具選用3.1節(jié)對(duì)策評(píng)價(jià)中的立銑刀，如圖4所示。對(duì)策實(shí)施后，觀察60件產(chǎn)品的臺(tái)階根部，均無圓角，同時(shí)對(duì)這60件產(chǎn)品的搭接面尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，搭接面尺寸合格率達(dá)到85%以上，對(duì)策目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

實(shí)施二：將3.1節(jié)對(duì)策評(píng)價(jià)試驗(yàn)中得到的整體最優(yōu)加工組合參數(shù)應(yīng)用到實(shí)際加工過程中，并對(duì)60件產(chǎn)品的矩形臺(tái)階孔進(jìn)行了數(shù)據(jù)跟蹤，見表7。電纜罩兩側(cè)矩形安裝孔要求的加工公差為0.1～0.4mm，測(cè)量結(jié)果顯示，精度基本從0.3mm降低至0.2mm，合格率達(dá)95.83%，對(duì)策目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

表7 工裝優(yōu)化后矩形安裝孔尺寸測(cè)量數(shù)據(jù)表

5 對(duì)策實(shí)施結(jié)果

為了考察對(duì)策實(shí)施后整體的效果，小組成員對(duì)生產(chǎn)的60件電纜罩的一次交檢合格率進(jìn)行跟蹤，并繪制統(tǒng)計(jì)表和折線圖（見圖5），通過對(duì)缺陷內(nèi)容和缺陷部位占比情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，癥結(jié)問題發(fā)生的頻次從85.82%減低至16.67%，電纜罩的一次交檢合格率由