提高缸体试漏一次合格率的有效技术措施

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　　南汽工厂的NSE缸体生产线是目前国际上比较先进的发动机生产线，缸体的水套和油道的泄漏测试（简称“试漏”）采用的是行业内比较先进的质量流量法，试漏一次合格率曾经是一个长期困扰我们的难题，本文通过一个典型的质量攻关案例，详细介绍如何解决该问题。
　　生产线介绍
　　NSE缸体线的机加工采用了三个加工中心组和两条自动线的组合。共有17道加工工序，缸体的水套和油道的泄漏测试（OP60）安排在粗加工和精加工之间，此外，缸体在试漏前要进行清洗。试漏工序是由5个工位组成的（见图1）。
　　

　　缸体试漏检测
　　在这里，我们要普及两个概念：一是泄漏测试。主要是指用一定的手段将试漏物质加到被检测产品器壁的一侧，用仪器或某一种方法检测出试漏物质的泄漏量或者泄漏点（NSE缸体的泄漏量的工艺要求详见表1）；二是一次合格率。我们把一次性通过检测的合格品的比例称为“一次合格率”。泄漏测试的结果容易受到一些外来因素的影响，造成误判。
　　检测流程
　　测试过程分为VEX-储气缸充气阶段 、工件充气阶段 、测量阶段、排气阶段。具有测量精度高和测量速度快的特点。其测量原理主要有四个方面，分别如下（图2）：
　　

　　1， VEX-储气缸充气阶段：这个阶段打开Y1阀，按调压器设定的压力向VEX-储气缸充气。
　　2， 工件充气阶段：这时关闭调压器，Y1阀，打开Y2阀，将压缩空气从VEX-储气缸放到工件中，并达到压力平衡。
　　3， 测量阶段：关闭其它阀，只打开Y3阀，如果工件有泄漏，VEX中的压缩空气会经过传感器补充到工件中，最终流向环境。质量流量传感器就可以直接测出这个泄漏量。
　　4， 排气阶段：测量结束后，将工件中的气体排出。
　　我们把缸体试漏一次合格率的目标值设定为98%。当前存在的现状是：2011年7-9月份缸体生产线的试漏一次合格率一直不理想，分别为94.1%、95.2%、94.7%。其不良后果是：增加返工量，产生无效劳动，导致效率低下，浪费严重。我们对泄漏测试一次不合格的原因类别进行了排列统计，发现“合格件被误判”的比例为91.21%，位居第一位。如果解决该问题，就可以大幅度提高缸体试漏一次合格率。
　　小组成员通过头脑风暴法，针对试漏合格件被误判的原因展开了讨论，并制成如下鱼刺图（见图3），共列出10条末端因素。
　　

　　针对上述末端因素，我们制定了要因确认计划表（见表2），确认过程如下：
　　

　　◆末端因素一（封堵装置状态异常）的确认过程：我们对设备进行点动操作，通过控制电磁阀，分别检查各个控制封堵装置的气缸是否运动到位。经过检查，气缸状态良好，无异常情况。结论是非要因。
　　◆末端因素二（流量传感器不准确）的确认过程：我们首先对流量传感器进行了标定，标定结果合格。同时，使用标准件10次重复试漏，泄漏值数据重复性很好。结论是非要因。
　　◆末端因素三（密封件状态不一致）的确认过程：我们经过检查比对，现场密封件状态确实存在不一致的情况，新旧密封件同时在使用，使得不同的缸体密封状态不一。统一更换新密封件后，但合格率无明显提高。结论是非要因。
　　◆末端因素四（操作不准确）的确认过程：OP60的设备操作人员均接受过专业培训，熟悉工艺文件，具备操作资格。结论是非要因。
　　◆末端因素五（毛坯状态不一致）的确认过程：我们对五个批次每批次30件工件，同一时间段集中上线加工，统计分析这150件工件的试验结果，发现一次合格率无多大变化，毛坯一致性良好。结论是非要因。
　　◆末端因素六（定位孔位置度差）的确认过程：我们对缸体定位孔的位置度进行检查，连续跟踪15天的检查记录，统计分析确认位置度处于良好状态。结论是非要因 。
　　◆末端因素七（测量时间不合理）的确认过程：我们正常测试工艺的测量时间为4秒，调整测量时间，针对同一台缸体测试10次，我们发现测量时间变化，但泄漏值无明显变化。结论是非要因。
　　◆末端因素八（工件自身不同表面温差大）的确认过程：1）我们对10台缸体的进行跟踪，发现缸体自身不同表面（见图4）之间存在温差，其中最高温度面为排气面，最低温度面为后端面，其两者的温差我们认为是缸体自身不同表面的最大温差；2）在工件和环境的温差保持不变的情况下，我们通过改变同一工件不同表面间的温差来跟踪工件泄漏值的变化。以水套泄漏值为例，我们从50次试验得到的关系曲线（见图5），并从中发现：在其它条件不变的情况下，各表面之间温差越大，泄漏值越大。结论是要因。
　　◆末端因素九（工件与环境温差大）的确认过程：我们对2011年11月16日之前的1000组数据进行分析，以水套泄漏值为例，得到如下关系图（见图6），我们发现工件与环境的温差越大。最后的结论是要因。
　　◆末端因素十（温度补偿设置不合理）的确认过程：我们根据得出的温差与泄漏值的关系，泄漏值随工件与环境的温差增大而增大。以油道泄漏值为例，我们通过线性分析优化温度补偿（见图7），导致缸体试漏一次合格率显著提升。结论是要因。
　　

　　我们最终确认，工件自身不同表面温差大、工件温度与环境温差大、温度补偿设置不合理是导致缸体试漏合格件被误判的三个主要原因。针对这些要因，我们通过研究制定了相应的对策表（见表3）。
　　

　　针对此的措施实施主要有两个方面：
　　对策实施1：在清洗机后增加冷却通道，延长工件冷却的时间，充分降低工件各表面温差，缩小与环境的温差。具体步骤如下：
　　步骤a：根据实际情况确定冷却方案在冷却方式上具有以下两种方案: 增加恒温冷却通道和增加鼓风冷却通道。结合生产实际，由于季节的变化导致温差较大，恒温冷却失去意义，选择鼓风冷却是为了使得工件的温度与室温尽可能接近（见图8）。因此，我们选择增加鼓风冷却通道。
　　步骤b：布置通道。我们在清洗机出料口后增加了U形鼓风冷却通道（见图9）。
　　步骤c：落实区域管理。为了新增加的工艺冷却通道便于管理，将其纳入OP50的区域管理范围。
　　对策实施2：优化温度补偿设置。对策一实施完毕后，我们统计分析了1000组测试数据（见图10），寻找最新温度补偿曲线，并在JWFROEHLICH试漏机上对泄漏值进行温度补偿（见图11）。
　　

　　

　　在效果检查环节，主要查看温差情况及温度补偿情况。对策一实施后，工件与环境温差、工件各表面温差均显著下降（见图12），工件与环境温差小于5℃，工件各表面温差小于3℃。我们通过温度补偿，将温差对泄漏值的影响调整到最低（见图13），达到了优化目的。
　　

　　上述措施实施后，缸体试漏一次合格率的月度统计值均超过98%，达到了质量目标。
　　结束语
　　我们通过增加冷却通道、优化温度补偿设置等措施，大幅度提高了缸体试漏一次合格率，降低了成本消耗，同时也提升了生产效率。