PFMEA與防錯(cuò)技術(shù)在沖壓制造過程中的應(yīng)用

徐永歡 李廣林

摘 ?要：在汽車行業(yè)沖壓自制件的制造和裝配過程，對生產(chǎn)工藝流程中的每個(gè)工序逐一進(jìn)行分析，找出所有潛在的失效模式、分析其可能的后果，并制定出適合汽車行業(yè)的評判準(zhǔn)則：嚴(yán)重度（S），探測度（D），頻度（O），風(fēng)險(xiǎn)等級（RPL）。同時(shí)把防錯(cuò)方法列入探測度的評判準(zhǔn)則中，真正做到前期防錯(cuò)，降低生產(chǎn)制造中的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)防不合格品的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)沖壓自制件的質(zhì)量零缺陷控制。最后，將建立的PFMEA與防錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用到具體實(shí)例中，從分析效果可知，此方法能達(dá)到制造過程缺陷的預(yù)防發(fā)生與預(yù)防遺漏的零缺陷質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：PFMEA;防錯(cuò)技術(shù);嚴(yán)重度;探測度;頻度;風(fēng)險(xiǎn)等級

引言

沖壓加工是借助于常規(guī)或?qū)Ｓ脹_壓設(shè)備的動(dòng)力，使板料在模具里直接受到變形力并進(jìn)行變形，從而獲得一定形狀，尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)。板料，模具和設(shè)備是沖壓加工的三要素。沖壓加工是一種金屬冷變形加工方法。所以，被稱之為冷沖壓或板料沖壓，簡稱沖壓。它是金屬塑性加工（或壓力加工）的主要方法之一，也隸屬于材料成型工程技術(shù)。

沖壓自制件的質(zhì)量問題是顧客關(guān)注的問題，影響到整車的安全和質(zhì)量。現(xiàn)在存在的問題是：批量生產(chǎn)過程零件質(zhì)量的不穩(wěn)定;前期未預(yù)測到的問題，在批量生產(chǎn)時(shí)頻繁發(fā)生，同時(shí)還遭到客戶抱怨，造成公司不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

過程潛在失效模式及后果分析作為預(yù)防缺陷的一個(gè)重要工具被應(yīng)用，這一點(diǎn)適用于產(chǎn)品誕生與產(chǎn)品使用的所有階段（設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、裝配、用戶使用、再生利用/廢品清理）。PFMEA的內(nèi)容主要包括加工方法的經(jīng)濟(jì)性、合理性、安全性、工序能力指數(shù)、質(zhì)量保證能力、工序自檢能力和設(shè)備維修等方面。

防錯(cuò)是一個(gè)預(yù)見性程序，用來預(yù)防和檢測會(huì)對消費(fèi)者造成負(fù)面影響并導(dǎo)致浪費(fèi)的各種缺陷。防錯(cuò)分為設(shè)計(jì)防錯(cuò)和過程防錯(cuò)兩大類，是制造質(zhì)量的一個(gè)重要保證。其目的是預(yù)防缺陷的發(fā)生或缺陷發(fā)生時(shí)對其診斷和處置以防止缺陷件繼續(xù)流到下道工序。

運(yùn)用防錯(cuò)技術(shù)與PFMEA相結(jié)合的方法，能實(shí)現(xiàn)前期控制產(chǎn)品的質(zhì)量，達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量零缺陷是本文研究的課題。

1 PFMEA技術(shù)

PFMEA作為提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性的一種系統(tǒng)化的活動(dòng)，可以推動(dòng)設(shè)計(jì)過程、制造過程進(jìn)行深層次的質(zhì)量改進(jìn)，是對上述過程中各個(gè)工藝流程步驟及連結(jié)的工作狀態(tài)進(jìn)行事先分析的一種方法，主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

1）識(shí)別并評估過程功能和要求;

2）識(shí)別并評估產(chǎn)品和過程的潛在失效模式;

3）評估每個(gè)失效模式可能產(chǎn)生的后果（對顧客），以及其嚴(yán)重程度;

4）識(shí)別每個(gè)失效模式的潛在起因及其發(fā)生可能性的大小;

5）找出減少失效模式發(fā)生或失效發(fā)生條件的控制變量，由此確定一個(gè)失效模式可控制程度，有時(shí)也稱為探測度（或稱不易探測度）;

6）為預(yù)防/糾正措施和控制建立一套優(yōu)先順序級系統(tǒng)，并采取建議措施;

7）書面總結(jié)上述分析結(jié)果。

PFMEA應(yīng)該關(guān)注到產(chǎn)品或總成內(nèi)的每一個(gè)零部件，尤其是關(guān)鍵和設(shè)計(jì)安全問題的零部件或過程，更應(yīng)當(dāng)受到優(yōu)先關(guān)注。順利實(shí)施PFMEA程序的重要因素之一，就是及時(shí)性，是“事前”行為，而不是“事后”操作，是進(jìn)入實(shí)施前的最后一步。事前花時(shí)間認(rèn)真地做好PFMEA可以低成本地對設(shè)計(jì)、制造、裝配進(jìn)行修改和充實(shí)，從而減輕事后修改的危機(jī)，減少或消除因設(shè)計(jì)缺陷而帶來的更大損失，最大限度地保證產(chǎn)品的安全性。

2防錯(cuò)技術(shù)

絕大部分缺陷是由于差錯(cuò)造成的，這些差錯(cuò)可能來源于產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案、生產(chǎn)制造過程、用戶使用不當(dāng)。具體分為以下兩類：設(shè)計(jì)差錯(cuò)與制造差錯(cuò)。

設(shè)計(jì)差錯(cuò)：由于設(shè)計(jì)人員的失誤造成的差錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品缺少應(yīng)有的功能或參數(shù)不合理，這類差錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的固有缺陷。

制造差錯(cuò)：由于人員、設(shè)備、環(huán)境等生產(chǎn)要素的偶然變化引起的這些差錯(cuò)。常見缺陷種類：零件被損、零件顛倒、零件搭配錯(cuò)誤、零件配合不佳、檢驗(yàn)失效、錯(cuò)誤的零件、錯(cuò)誤的尺寸、不能裝配。

3 PFMEA與防錯(cuò)技術(shù)結(jié)合

嚴(yán)重度是潛在失效模式對顧客影響效果的嚴(yán)重程度;頻度指具體的失效起因下發(fā)生的可能性;探測度描述了現(xiàn)行的系統(tǒng)無法識(shí)別失效模式或原因的可能性[1]。每個(gè)指標(biāo)的估分都從“1”到“10”。實(shí)際操作中，不一定非要10分制，可以是自成規(guī)律，但必須保證評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一致性。

風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)RPN[2]是嚴(yán)重度S、頻度O和探測度D的乘積：RPN=S×0×D，取值在1到1000之間，該值越高，失效的風(fēng)險(xiǎn)越大。

風(fēng)險(xiǎn)矩陣：綜合考慮嚴(yán)重度、頻度、探測度，主要用于評估風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級（RPL：Risk Priority Level）的方法（見圖1），分為1級、2級、3級，其中1級風(fēng)險(xiǎn)最高，2級次之，3級最低，它確定了行動(dòng)的優(yōu)先級，是目前公司對失效模式風(fēng)險(xiǎn)是否需要采取措施的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

沖壓PFMEA是采用系統(tǒng)的方法，按照沖壓工藝流程（見圖2）識(shí)別整個(gè)制造過程中可能造成產(chǎn)品早期失效甚至危害操作人員安全的潛在失效模式并分析其原因。而防錯(cuò)技術(shù)則是想出各種辦法使上述原因不存在或者有效地降低失效模式出現(xiàn)的幾率。

首先針對高嚴(yán)重度、高RPN值的項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)防/糾正措施的工程評價(jià)[3]。特別是當(dāng)嚴(yán)重度S≧8和風(fēng)險(xiǎn)等級RPL=1時(shí)，制造過程的設(shè)計(jì)人員馬上要采用防錯(cuò)技術(shù)，降低頻度0和探測度D。只有采用防錯(cuò)技術(shù)才能使出現(xiàn)差錯(cuò)的可能性大大降低，同時(shí)使探測度D降到4以下。防錯(cuò)方案要綜合考慮并運(yùn)用預(yù)防與檢查兩大防錯(cuò)方法，具體措施有：零件和工裝夾具的重新設(shè)計(jì)、工藝的調(diào)整、定位銷、零件的顏色區(qū)分、報(bào)警裝置（電檢測、顯示屏、傳感器）、計(jì)數(shù)器、限位開關(guān)、暗燈、工具和輸送鏈、百分之百檢驗(yàn)及檢具、標(biāo)識(shí)、語言描述、選裝件和選裝單的培訓(xùn)、排序、校核單等。

因而在產(chǎn)品制造前期就應(yīng)運(yùn)用防錯(cuò)技術(shù)，通過PFMEA手段強(qiáng)制執(zhí)行，達(dá)到最終質(zhì)量的零缺陷。

4應(yīng)用實(shí)例

沖壓自制件在制造過程中存在很多缺陷，如零件起皺或開裂、模具內(nèi)部卡料、零件變形等質(zhì)量缺陷。下面針對沖壓制造過程利用PFMEA與防錯(cuò)技術(shù)分析。

在沖壓制造過程中，先用PFMEA分析，如圖3所示。其中零件起皺或開裂、模具內(nèi)部卡料、零件變形問題只是通過專人檢查，屬于制造差錯(cuò)，無法達(dá)到零缺陷，這三項(xiàng)的RPL都等于1，其中一項(xiàng)的嚴(yán)重度達(dá)到8。在嚴(yán)重度相當(dāng)高、又頻繁發(fā)生的情況下，要達(dá)到質(zhì)量要求，必須采取相應(yīng)的防錯(cuò)措施，舉例如下。

1）模具生產(chǎn)過程中壓機(jī)封閉，人員在壓機(jī)外無法觀測、識(shí)別模具內(nèi)部是否卡料，因此模具內(nèi)部廢料滑落通道區(qū)域增加紅外線感應(yīng)器，將感應(yīng)器程序編寫添加到壓機(jī)程序中，模具端連接到模具ID檢測感應(yīng)器，如果產(chǎn)生廢料堆積，12#感應(yīng)器信號燈常亮報(bào)警，壓機(jī)無法動(dòng)作，杜絕此類問題再次發(fā)生。因此，探測度由8降為2，風(fēng)險(xiǎn)等級由1降為2。如圖4。

2）板料定位工具，在上料小車上增加精定位、激光線、定位桿等輔助定位工具，這些工具的疊加使用，并形成標(biāo)準(zhǔn)化流程文件，在根源上避免了板料放偏導(dǎo)致零件縮頸開裂缺陷的產(chǎn)生。因此，探測度降為6，頻度降為3，風(fēng)險(xiǎn)等級由1降為2。如圖5。

3）質(zhì)檢輔助工裝，對于一些特殊結(jié)構(gòu)零件，員工觸摸的質(zhì)檢方式極易造成壓凹變形缺陷的零件，設(shè)計(jì)增加質(zhì)檢輔助工裝，避免了零件的報(bào)廢。因此嚴(yán)重度可降為5，風(fēng)險(xiǎn)等級由1降為3，。如圖6。

5結(jié)束語

以質(zhì)量保證為特征的質(zhì)量管理模式已不能滿足汽車行業(yè)的要求，質(zhì)量不是通過人為檢驗(yàn)出來的，質(zhì)量也不是單純運(yùn)用PFMEA就能前期控制的，必需把相應(yīng)的防錯(cuò)技術(shù)融入其中，才能達(dá)到質(zhì)量的零缺陷控制。本文提出的PFMEA與防錯(cuò)技術(shù)相結(jié)合的方法，對實(shí)現(xiàn)沖壓自制件零缺陷質(zhì)量控制具有指導(dǎo)和借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1]奚立峰，徐剛.PFMEA在過程管理中的應(yīng)用[J].工業(yè)工程與管理，2002，（l）：37-39.

[2]Dahlgaard JJ，Kristensen K.Kanji G K.Fundamentals of Total Quality Management[ M].London： Chapman&Hall，1998： 55-66.

[3]戴姆勒勒萊斯勒·福特·通用汽車公司.潛在失效模式及后果分析參考手冊.2001，（3）：55-57

作者簡介：

徐永歡，女，內(nèi)蒙古錫林郭勒盟人，本科，上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司中級工程師，從事沖壓PFMEA和防錯(cuò)技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用推廣工作。

李廣林，男，山東淄博人，本科，上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司中級工程師，從事設(shè)備FMEA和防錯(cuò)技術(shù)改進(jìn)提升工作。