如何降低增壓缸體報廢率研究分析

滕傳勇 屈猛 王永宏

關(guān)鍵詞：降低；增壓缸體；報廢率；原因；失效；措施

0引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)健康有序發(fā)展，汽車用戶對于乘用車的需求不斷上升，一些汽車生產(chǎn)廠家緊跟時代潮流，推出了一系列頗受市場歡迎的車型，贏得了良好的市場口碑。而是否搭載了動力更強勁、經(jīng)濟(jì)性更好的增壓發(fā)動機，是很多車主選車的主要因素之一。但是對于廠商而言，增壓缸體流水線報廢率一直居高不下，給公司生產(chǎn)帶來了諸多不利因素。

眾所周知，裝配流水線是人與機器的有效組合，可以充分體現(xiàn)出設(shè)備的靈活性。它有機地組合了輸送系統(tǒng)、在線專機、配套設(shè)備和測試儀器，可達(dá)到對不同產(chǎn)品進(jìn)行裝配的要求，這是現(xiàn)代生產(chǎn)制造企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)的重要途徑。因此，對于如何降低增壓缸體流水線報廢率的研究成為了十分緊迫的一項任務(wù)。

1增壓缸體簡述

增壓缸體（TurbochargedCylinderBlock）是渦輪增壓發(fā)動機中的一個關(guān)鍵部件，它是指發(fā)動機中用于容納氣缸和活塞的結(jié)構(gòu)部分。增壓缸體的設(shè)計通常是為了承受更高的燃燒壓力，因為渦輪增壓會增加進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動機的輸出功率[1]。在渦輪增壓發(fā)動機中，增壓器會壓縮進(jìn)入的空氣，然后將其引導(dǎo)到缸體中的燃燒室，與燃油混合并燃燒，產(chǎn)生動力。

由于增壓過程中氣缸內(nèi)的壓力增加，因此缸體必須設(shè)計得足夠堅固，以承受這些壓力而不發(fā)生變形或損壞。增壓缸體通常由鑄鐵或鋁合金制成，這些材料具有足夠的強度和良好的熱傳導(dǎo)性能。鋁合金缸體因其輕質(zhì)和良好的熱膨脹匹配性而越來越受歡迎，這有助于減少發(fā)動機的整體質(zhì)量并提高熱效率。在制造過程中，增壓缸體的質(zhì)量控制和檢驗非常重要，以確保它們能夠滿足嚴(yán)格的工程標(biāo)準(zhǔn)，并在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的性能和耐用性[2]。

2提升增壓缸體合格率的常用措施

生產(chǎn)線出現(xiàn)增壓缸體報廢率增高，通常采用以下措施來提升合格率。

（1）設(shè)計優(yōu)化：改進(jìn)增壓缸體的設(shè)計，以減少制造缺陷和操作失誤的可能性。這包括優(yōu)化部件布局、提高材料的耐用性和可靠性[3]。

（2）工藝改進(jìn)：通過改進(jìn)制造工藝，如采用更先進(jìn)的鑄造技術(shù)、增加冷卻通道以減少熱應(yīng)力和變形，從而提高產(chǎn)品的合格率。

（3）質(zhì)量控制：加強生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制措施，如實施更嚴(yán)格的檢驗標(biāo)準(zhǔn)和流程，確保每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都符合質(zhì)量要求。

（4）員工培訓(xùn)：對生產(chǎn)人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)，提高他們對產(chǎn)品質(zhì)量意識的認(rèn)識，以及操作技能的熟練度。

（5）設(shè)備更新：采用更先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。這包括自動化設(shè)備、精密測量工具和故障診斷系統(tǒng)等。

（6）過程監(jiān)控：使用傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)來實時監(jiān)控生產(chǎn)過程，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。

（7）反饋機制：建立有效的反饋機制，收集來自生產(chǎn)一線和客戶的反饋，以不斷改進(jìn)產(chǎn)品和服務(wù)。

（8）預(yù)防性維護(hù)：實施預(yù)防性維護(hù)計劃，以減少設(shè)備故障和停機時間，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

（9）材料控制：確保使用的原材料和組件質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，避免因材料問題導(dǎo)致的產(chǎn)品不合格。

（10）環(huán)境控制：改善工作環(huán)境，減少污染和缺陷的產(chǎn)生，確保生產(chǎn)環(huán)境的穩(wěn)定和清潔。

以上這些常規(guī)措施，可以顯著提高增壓缸體的合格率，減少廢品率，提高生產(chǎn)效率和客戶滿意度。當(dāng)然針對某些具體問題我們還需要具體分析。本文針對某型號增壓缸體報廢率偏高問題，進(jìn)行了相關(guān)研究分析。

3增壓缸體報廢問題查驗

根據(jù)某汽車工廠機加工生產(chǎn)線反映，該生產(chǎn)線增壓缸體報廢率的標(biāo)準(zhǔn)要求為小于等于0.09%，與小于等于0.05%挑戰(zhàn)目標(biāo)仍有差距。同時，根據(jù)生產(chǎn)線裝配原則，裝配所需的零部件必須按要求的產(chǎn)品圖樣和技術(shù)文件制造，并經(jīng)過檢驗合格后才能投入使用。項目團(tuán)隊首先通過觀察報廢產(chǎn)生的故障表現(xiàn)，使用柏拉圖分析（圖1），進(jìn)而得出止口槽崩占比為75%。

與此同時，又根據(jù)缸體止口槽加工工藝流程，羅列出生產(chǎn)設(shè)備并統(tǒng)計每臺設(shè)備止口槽月度超差數(shù)，使用排列圖快速、準(zhǔn)確鎖定精鏜曲軸孔工位是產(chǎn)生止口槽崩的主要設(shè)備（圖2），占比為81%。其次，在上述的統(tǒng)計分析中，根據(jù)各方面的數(shù)據(jù)得出，增壓產(chǎn)品報廢率高的主要原因在于線鏜專機止口槽崩，但是想要進(jìn)一步降低生產(chǎn)線的報廢率，就需要進(jìn)入深入的剖析，分析具體的原因所在，同時給出解決的方法措施。

4增壓缸體報廢率原因分析

4.1精鏜刀片補償機構(gòu)失效

汽車發(fā)動機由眾多的大、小零部件組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其裝配技術(shù)的好壞將直接影響發(fā)動機的性能、壽命和質(zhì)量。因此，對于增壓產(chǎn)品報廢率高的問題，任何微小因素都不能忽略。而根據(jù)線鏜機補償失效的原理可以推斷出，增壓產(chǎn)品報廢率高的原因與鏜刀補償機構(gòu)失效有直接的關(guān)系。因為線鏜機補償原理是由機械手通過調(diào)整刀片安裝底座實現(xiàn)的（圖3）。在實際操作中，可以通過手動確認(rèn)機械手以及刀片底座是否可調(diào)，確認(rèn)其與刀具磨損是否有直接關(guān)聯(lián)。而且根據(jù)對E-ZSET扭矩的測量，清潔夾爪重新安裝后，測量其扭矩，結(jié)果在要求范圍內(nèi)（圖4）。

經(jīng)過驗證得出，在更換完刀片安裝基座E-ZSET后，其刀片磨損情況得到改善。因此也能夠斷定，刀片安裝基座失效導(dǎo)致了補償機構(gòu)的失效，加劇了刀片的磨損，進(jìn)而誘發(fā)增壓產(chǎn)品報廢率高。而且這種現(xiàn)象較為常見，對于增壓缸體的報廢率有較大的影響，是工作人員必須面對且迫切解決的問題。

4.2刀具壽命監(jiān)控不合理

精鏜曲軸孔工位刀具壽命監(jiān)控是對刀具壽命值設(shè)定及進(jìn)行刀具換刀的重要手段，刀具壽命監(jiān)控設(shè)置的不合理，則會導(dǎo)致磨損較大的刀片繼續(xù)使用，從而造成加工質(zhì)量問題，即曲軸孔崩邊、止口槽崩邊等[4]。在對增壓缸體流水線研究中發(fā)現(xiàn)，刀具壽命設(shè)置不合理，無法在合理的刀具壽命到達(dá)時停止加工，刀具出現(xiàn)異常磨損時，產(chǎn)品質(zhì)量也因此存在隱患。為了進(jìn)一步驗證此項結(jié)論，又利用現(xiàn)有監(jiān)控手段，發(fā)現(xiàn)刀具壽命不足200件，而其停止值設(shè)置為300件。跟蹤發(fā)現(xiàn)，工件出現(xiàn)崩邊及曲軸孔直徑偏小時，其刀具壽命基本在100多件，由此可以斷定刀具壽命監(jiān)控不合理是增壓缸體報廢率高的一個重要因素。

4.3刀具加工參數(shù)不合理

刀具加工參數(shù)的設(shè)置直接關(guān)系到刀具的磨損情況，合理區(qū)間的參數(shù)設(shè)置不僅能夠避免刀具的過度折損，還能提高其加工質(zhì)量。因此，可以通過MCR驗證，對刀具參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以此進(jìn)一步得知是否可以通過減小刀具磨損提升刀具壽命。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，在MCR驗證不同優(yōu)化后的刀具加工參數(shù)后，刀片磨損明顯減輕。由此可以判定，刀具加工參數(shù)不合理是增壓缸體報廢率高的原因之一。

4.4刀片材質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)

刀片材質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)，是提升刀片耐磨耐磨的關(guān)鍵因素。因此通過TCR驗證，分析多組刀片的磨損狀態(tài)，進(jìn)一步得出刀具的材質(zhì)與結(jié)構(gòu)形態(tài)和刀具磨損的關(guān)系。同時還發(fā)現(xiàn)了，加大刀片前角，可提高刀刃鋒利性；而且當(dāng)?shù)镀馁|(zhì)由TPMT090204FPKCU10更改為TPGT090204LPWT2200后，刀片硬度提高，耐磨性更好。

5如何降低增壓缸體報廢率

5.1維修調(diào)整補償機械結(jié)構(gòu)

針對精鏜刀片補償機械結(jié)構(gòu)失效的問題，可以有以下幾種解決方法。

（1）購買新備件進(jìn)行更換，但其購買周期長，且經(jīng)濟(jì)性較差。

（2）學(xué)習(xí)補償機械結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行維修調(diào)整，但是存在人工調(diào)整失敗的可能。

（3）進(jìn)行技術(shù)改造、優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)，但面臨著資金投入大、周期長的問題。

通過對這3種方案的有效性、可實施性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性分析，項目團(tuán)隊認(rèn)為第2種方案最為可行，但返修備件結(jié)構(gòu)能否成功并不能確定。因此，第1種和第3種方案也要同時進(jìn)行，即對補償機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修調(diào)整的同時，聯(lián)系供應(yīng)商以最快速度采購備件，以保證能夠有效解決故障[5]。

項目團(tuán)隊在解決該問題的過程中也總結(jié)出，針對某一個問題的解決措施往往是多種的，但一定要選擇出最適合的解決方案，要充分考慮實效與成本壓力。另一方面，設(shè)備終究是由人來調(diào)校的，不斷提高調(diào)校技術(shù)水準(zhǔn)也是一個行之有效的方法，可以為企業(yè)減少諸多不必要的成本。

5.2設(shè)置“報警值”

針對刀具壽命監(jiān)控不合理，可以通過設(shè)置刀具壽命“停止值”，即更改PMC設(shè)置“報警值”。在80件報警之后，按照每10件抽檢一件的措施檢查止口槽加工情況，過程中如有崩邊則換刀片。直至刀具完成200件壽命后下刀，確認(rèn)曲軸孔邊緣及止口槽無崩邊避免缺陷流出。

此種方法在于縮小數(shù)值抽檢范圍，讓流水線工作更趨于標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)。在充分調(diào)配生產(chǎn)因素的基礎(chǔ)上降低成本，對比此前可能多耗費一些時間，但對于降低增壓產(chǎn)品的報廢率具有重要的推動力。

5.3優(yōu)化刀具參數(shù)

針對刀具加工參數(shù)不合理的問題，可以通過前期的驗證，根據(jù)經(jīng)驗值對刀具參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在發(fā)現(xiàn)刀片磨損有所緩解之后，開啟“工程變更驗證申請單”對刀具加工參數(shù)進(jìn)行驗證。參數(shù)的設(shè)置是一個不斷優(yōu)化的過程，即便是在此次將增壓產(chǎn)品的報廢率降到了合理區(qū)間，也要不斷記錄探索、總結(jié)分析，不斷優(yōu)化，以此提高刀具加工參數(shù)的性價比，實現(xiàn)最優(yōu)利用率。

5.4優(yōu)化刀片結(jié)構(gòu)和材質(zhì)

針對刀片材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形態(tài)的問題，可以通過加大刀片前角、提高刀刃鋒利性和降低刀片切削力進(jìn)行優(yōu)化，并通過TCR表對3款優(yōu)化刀片進(jìn)行驗證。另外，雖然優(yōu)化后的第2種和第3種新刀片就價格而言優(yōu)勢明顯，但工件單件制造成本（CPU）還需根據(jù)刀片壽命來定。因此3個方案都必須進(jìn)行驗證，也是在這3種方案中尋找最具性價比、時效性的解決方案。同時，也不能一味購買，要在借鑒的基礎(chǔ)上加大研發(fā)力度，實現(xiàn)自己的解決方案。

6結(jié)束語

增壓發(fā)動機是為汽車提供動力的核心部件，其裝配生產(chǎn)過程對其生產(chǎn)效率和質(zhì)量都起著至關(guān)重要的作用，因此對于降低增壓缸體報廢率的研究，能夠讓相關(guān)人員對于增壓缸體流水線有更為深刻的認(rèn)識，也在各方面的細(xì)節(jié)中不斷趨于完美。特別是對于增壓缸體報廢率主客觀因素的分析中，哪些是重點，哪些是難點，如何進(jìn)行改進(jìn)，本篇文章都給予了深刻的總結(jié)分析。同時，我們要清醒地認(rèn)識到當(dāng)下工藝流程中還有哪些不足，不斷提高流水線的工藝水準(zhǔn)，不斷追求更低的報廢率。