东风康明斯发动机连杆小头售后故障改进分析

laoxiang21

　　本文通过对连杆小头售后故障的检测和统计，进而分析影响连杆小头售后故障的主要因素，并采取相应的改进措施，最终将连杆小头的售后故障率从7013PPM降低到了2024PPM，实现了产品质量的提升。
　　几年前，东风康明斯发动机有限公司的连杆小头售后故障率达到7013PPM，对企业造成了一定的经济损失和声誉影响。对此，我们通过连杆小头售后故障的检测和统计，进而分析影响连杆小头售后故障的主要因素，并采取了相应的改进措施，最终将故障率降低到了2024PPM，达到了预定目标。
　　连杆售后故障的定义和统计
　　1．定义
　　连杆小头售后故障主要表现形式是发动机在运行一段时间后，小头衬套异常磨损、脱落，最终导致连杆小头端断裂。如图1所示，某柴油发动机公司在一段时间内，对连杆小头售后故障的统计为7713PPM。
　　

　　2.统计方法
　　连杆售后故障的统计可以采用多种办法，这里主要介绍其中两种分析改进效果较好的方法。
　　（1）方法一 连杆售后故障统计的第一种方法需要两个基本的数据，一是连杆每月的销售量，二是连杆每月的售后故障数。而后累计每月的销售数量及售后故障数，最终将累计售后故障数除以累计销售量，即可随时得到连杆售后故障率（见表）。其故障赔偿趋势分析如图2所示。
　　

　　（2）方法二 连杆售后故障统计的第二种方法也需要上述两个基本数据，以及连杆每月的销售量和每月的故障数。与第一种不同的是，这里需要跟踪在一个月生产的连杆中，后续每月针对这一月生产的连杆出现的故障数，而后得出连杆售后故障率。用软件工具MINITAB可以提供这一方法的计算，如图3所示。
　　（3）两种方法的优缺点 这两种方法均能直接反映连杆每月在用户中的表现，第二种方法还有如下明显的优点：一是，能够体现不同时期生产的连杆在用户那的表现；二是，能够体现连杆在使用多长时间后出现故障；三是，这一方法在计算连杆售后故障率时还考虑到以后还有可能出现的故障。
　　

　　连杆小头售后失效分析
　　1.6sigma分析方法
　　6sigma方法主要分为五个阶段：定义、测量、分析、改进和控制。漏斗效应图如图4所示，
　　

　　2.连杆小头售后故障分析
　　（1）售后失效形态 连杆小头售后失效形态大约有小头断裂、小头衬套磨损、小头衬套打转以及小头衬套开裂等，如图5所示。
　　（2）衬套失效过程分析 根据连杆在发动机中的受力情况以及对返回的失效件观察，我们对连杆小头故障的失效模式进行了分析。连杆小头衬套失效过程大致可以分为两种：一是，连杆衬套在连杆衬套底孔中打转或脱离→连杆衬套裂、碎→连杆小头失效；二是，连杆衬套磨损→连杆衬套裂、碎→连杆小头失效。
　　（3）售后失效原因 连杆小头售后失效的原因较为复杂，从整个系统上考虑，大致可以分为三方面，分别为：连杆的加工质量；发动机的运行状态；用户的使用。我们这里仅从连杆的制造质量上分析连杆总成的质量对连杆小头售后故障的影响。
　　连杆总成的质量包括很多方面，主要包括原材料的质量和连杆的加工质量两方面。连杆原材料的质量主要分为杆体材质和衬套材质。对于原材料对质量的影响较为复杂，有很多研究部门对其进行研究，也形成了比较体系的成果。我们这里主要考虑连杆加工质量对连杆小头售后故障的影响。
　　

　　从连杆小头售后失效机理来看，在连杆小头售后失效之前，连杆最初出现的现象有两种：一种是连杆衬套磨损；另一种是连杆衬套在连杆小头孔内打转。从这两种最初的失效现象出发，我们从一条连杆线的实际生产出发探讨出现这两种失效的原因。
　　从连杆线实际加工质量出发，我们经过讨论、验证，得出4个比较关键而且有利于改进的影响因素，即：连杆小头底孔直径；连杆衬套孔直径；连杆衬套油槽尺寸；连杆衬套与连杆底孔的贴合程度。
　　连杆小头底孔孔径过大，过盈量不足，衬套与小头底孔贴合不好。如果小头底孔孔径过小，衬套压入时容易被切削，也影响贴合。连杆衬套孔径的大小影响到衬套与活塞销之间的润滑油膜，对润滑不利，润滑不好容易造成衬套的非正常磨损。连杆衬套油槽的尺寸影响到润滑，润滑不利也会造成连杆衬套的非正常磨损。在连杆衬套负载的时候，如果连杆衬套与连杆底孔贴合不好，一方面负荷靠连杆衬套来承载，而衬套在没有连杆底孔的支撑下容易开裂。另一方面，如果连杆衬套与连杆底孔贴合不好，容易引起衬套在底孔内转动。
　　

　　其中，连杆衬套与连杆底孔的贴合程度是影响连杆小头故障最重要的因素。
　　（4）衬套贴合度检查 对于连杆衬套与连杆小头底孔的贴合程度，一般都有明确的量化要求，但是目前在国内，连杆衬套与连杆小头底孔贴合情况的检测，基本采用目测的方法。在锯开连杆衬套或连杆小头孔壁后，取出连杆衬套，观察连杆衬套外表面，判断连杆衬套与连杆小头孔贴合是否符合要求。这一方法存在以下缺点：不能随时跟踪连杆衬套与衬套底孔贴合情况；不能精确地反映贴合的真实情况；不能进行定量分析；破坏性检查成本较高。
　　在这里介绍一个既容易操作，又能量化检测结果的检测方法。在锯开连杆衬套或连杆小头孔壁后，取出连杆衬套。观察时采用一种带有小格的透明纸，将其剪成连杆衬套展开后的形状，贴在连杆衬套外壁上。而后进行观察，用记号笔将贴合好的地方的小格涂上，最后统计涂黑小格的个数，得出衬套与连杆小头孔贴合得的比例，这样就可以定量地进行分析。检测方法和结果如图6所示。
　　在国外还有一些其他的检测方法，如超声波检测等。用这些仪器检测最显著的一个优点就是可以随时检查连杆衬套与连杆小头孔的贴合情况，根据情况调整设备及工装，有效地保证连杆衬套与连杆小头孔的贴合，从而保证连杆和发动机的质量。
　　在我们进一步的分析中发现，连杆小头底孔直径和连杆衬套孔直径、连杆衬套油槽尺寸这三项的过程能力很差，不合格的概率很高。它们的过程能力分别为0.6、0.6和0.73。另一个影响连杆衬套与连杆底孔的贴合程度的关键因素是由压装设备问题造成的。
　　连杆小头售后失效改进与控制
　　找到了连杆小头售后故障的主要原因后，我们便可以对症下药，一个一个地解决问题。
　　在连杆小头售后故障改进中，我们根据寻找到的关键影响因素，分别提高了连杆小头底孔、连杆衬套孔和连杆衬套油槽的过程能力，分别将CPK从0.6、0.6和0.73提高到了1.0以上。随后，我们对连杆衬套压装设备进行了大修，完成了我们的改进工作。最终，我们将连杆衬套小头售后故障从7700PPM值降低到2042PPM值。
　　改进后，我们固化改进成果，形成了控制计划（见图7）。
　　

pierreyou

改进后连杆小头故障率2,042PPm，也就是每500台有1起故障。按照康明斯的销量，这故障率也够恐怖的。

wuhen2013

是啊，这也太夸张了，就该不会这么高的故障率吧，而且连杆小头也应该不这易损坏吧