對(duì)捷達(dá)鐘形殼毛坯口部充不滿現(xiàn)象的分析與工藝改進(jìn)

文/楊妍，時(shí)立國(guó)，井振海，魏云龍，聶海雁·遼寧錦華機(jī)電有限公司精鍛公司

對(duì)捷達(dá)鐘形殼毛坯口部充不滿現(xiàn)象的分析與工藝改進(jìn)

文/楊妍，時(shí)立國(guó)，井振海，魏云龍，聶海雁·遼寧錦華機(jī)電有限公司精鍛公司

楊妍，從事鍛件產(chǎn)品的工裝量具設(shè)計(jì)和工藝制定等開(kāi)發(fā)工作，主要涉及的產(chǎn)品有汽車萬(wàn)向節(jié)系列毛坯鍛件、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)平衡軸鍛件、履帶芯鐵等。

我公司生產(chǎn)汽車萬(wàn)向節(jié)用的各種鐘形殼、軸、叉、餅類及異形件毛坯。近年來(lái)，隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，我們生產(chǎn)的萬(wàn)向節(jié)鐘形殼鍛件品種多達(dá)二百余種。鐘形殼是安裝在汽車傳動(dòng)軸兩端起轉(zhuǎn)向作用的重要的安全零部件，屬于帶柄部的杯形件，內(nèi)孔深度大，成形困難（圖1）。若加工工藝稍不合理，就會(huì)出現(xiàn)各種缺陷，造成廢品。

圖1 鐘形殼

2011～2012年，我公司捷達(dá)鐘形殼類鍛件生產(chǎn)批量逐漸加大，累計(jì)生產(chǎn)產(chǎn)品163409件，不合格品總數(shù)為7434件，生產(chǎn)的捷達(dá)鐘形殼產(chǎn)品口部不滿造成的不合格產(chǎn)品為4283件，占總不合格品的比例較大，產(chǎn)品質(zhì)量成本居高不下。在汽車行業(yè)整體價(jià)格降低，原材料成本逐年增加，利潤(rùn)空間逐年減小的情況下，為了減少該產(chǎn)品口部不滿造成的不合格產(chǎn)品的數(shù)量，滿足顧客在成本和價(jià)格上的要求和期望，使公司在同行業(yè)中處于有利位置并站穩(wěn)汽車萬(wàn)向節(jié)市場(chǎng)，我們通過(guò)工藝改進(jìn)，降低了捷達(dá)鐘形殼毛坯因口部不滿造成的不合格品的數(shù)量。

現(xiàn)狀調(diào)查

通過(guò)對(duì)2011～2012年捷達(dá)鐘形殼毛坯的不合格品（包括廢品、返工返修品）情況進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析，口部不滿不合格品占不合格品總數(shù)的57.61%，且均為廢品，料大以及桿長(zhǎng)雖然數(shù)量也不少，分別占比17.89%和11.57%，但均為返工品，因?yàn)榭梢苑倒ず笤倮?，所以造成的質(zhì)量損失并不大，若解決了產(chǎn)品因口部不滿造成的質(zhì)量缺陷，質(zhì)量損失率將有大幅度降低。

原因分析

技術(shù)人員采用多方論證方法對(duì)捷達(dá)鐘形殼口部不滿問(wèn)題進(jìn)行分析，從人、機(jī)、料、法、環(huán)等五個(gè)方面找出了以下可能造成口部不滿的原因：

⑴由于上崗人員培訓(xùn)不到位，導(dǎo)致了員工操作不熟練，質(zhì)量意識(shí)不強(qiáng)。

⑵模具表面老化、模具潤(rùn)滑不良、設(shè)備能力不足。

⑶原材料表面氧化皮厚，毛坯料斜口大。

⑷因?yàn)榧訜嵩O(shè)備的原因，坯料加熱溫度不一致。

⑸工裝設(shè)計(jì)中工位匹配不合理。

⑹設(shè)備潤(rùn)滑油凝固。

經(jīng)過(guò)對(duì)影響口部不滿的全部因素進(jìn)行分析論證之后，我們又進(jìn)一步進(jìn)行了工藝試驗(yàn)，在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)以下兩點(diǎn)主要原因：⑴由于預(yù)鍛工序采用正擠壓擠出頭部及桿部，終鍛工序沖孔反擠出杯形，而反擠壓特點(diǎn)是中部變形位移最大，底部次之，由于模壁摩擦力的影響，金屬向上流動(dòng)不暢，造成口部不易充滿。這種情況的原因就是工裝設(shè)計(jì)中工位匹配不合理。⑵現(xiàn)場(chǎng)使用手提式的測(cè)溫儀檢測(cè)捷達(dá)鐘形殼產(chǎn)品時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控，溫度低于始鍛溫度時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)容易導(dǎo)致溫度的不一致，會(huì)造成鍛件口部不易充滿。

工藝改進(jìn)

⑴針對(duì)上述的原因分析，在查閱大量相關(guān)資料后，對(duì)正擠壓、反擠壓和復(fù)合擠壓時(shí)金屬變形機(jī)理及流動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行了仔細(xì)的分析。通過(guò)分析研究，由于預(yù)鍛凹模設(shè)計(jì)型腔與產(chǎn)品的外形相似，當(dāng)進(jìn)行終鍛時(shí)（即反擠壓時(shí)）（圖2），導(dǎo)致金屬變形時(shí)分四個(gè)區(qū)域，即制動(dòng)區(qū)、變形區(qū)、不變形區(qū)和過(guò)渡區(qū)。一方面形成產(chǎn)品口部的制動(dòng)區(qū)金屬不易流動(dòng)，而且金屬流動(dòng)過(guò)程中又與模壁產(chǎn)生較大摩擦力、制動(dòng)區(qū)位移較大；另一方面，因存在著過(guò)渡區(qū)和不變形區(qū)，在凸模向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于這兩個(gè)區(qū)域的變形阻力大，制約著制動(dòng)區(qū)金屬向上流動(dòng)的速度。因此，導(dǎo)致產(chǎn)品在最終成形時(shí)口部不易充滿。

基于以上分析結(jié)果，為了使制動(dòng)區(qū)金屬流動(dòng)速度加快，必須減少過(guò)渡區(qū)和不變形區(qū)的形成趨勢(shì)，并且使制動(dòng)區(qū)的位置更接近產(chǎn)品最終成形時(shí)的口部位置。在終鍛成形加工時(shí)，過(guò)渡區(qū)和不變形區(qū)已減少，且制動(dòng)區(qū)的位置上移，變形區(qū)與模壁的接觸面積減少，更有利于金屬的流動(dòng)（圖3），減少了產(chǎn)品口部不滿的產(chǎn)生。

圖2 終鍛過(guò)程模擬

圖3 改進(jìn)后的終鍛過(guò)程模擬

⑵為確保產(chǎn)品始鍛溫度符合規(guī)定要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的連續(xù)監(jiān)控，經(jīng)過(guò)選型和采購(gòu)，使用了SCIT-IM固定式紅外線測(cè)溫儀，此測(cè)溫儀能連續(xù)監(jiān)控鍛造時(shí)材料的加熱溫度，料溫一旦超出設(shè)定的加熱溫度，測(cè)溫儀會(huì)自動(dòng)報(bào)警，將不合格件剔除，避免了因加熱溫度不一致導(dǎo)致在鍛造時(shí)產(chǎn)品口部不滿問(wèn)題的發(fā)生。

改進(jìn)效果

效果對(duì)比

2013年捷達(dá)鐘形殼毛坯的不合格品疵病情況統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表1。捷達(dá)鐘形殼口部不滿問(wèn)題經(jīng)改進(jìn)后比以前顯著降低，達(dá)到了目標(biāo)值（10%）的要求，鐘形殼口部不滿不合格品占不合格品總數(shù)的比例由57.61%降到了9.83%。改進(jìn)后，此產(chǎn)品的不合格率也大大降低，捷達(dá)產(chǎn)品不合格率改進(jìn)效果見(jiàn)表2。

直接經(jīng)濟(jì)效益

2013年我公司共生產(chǎn)此產(chǎn)品221723件，口部不滿占總不合格品的比例為9.83%，比2011～2012年生產(chǎn)此產(chǎn)品時(shí)口部不滿不合格品率降低了47.78個(gè)百分點(diǎn)，經(jīng)改進(jìn)后共節(jié)約：[(改進(jìn)前口部不滿產(chǎn)品數(shù)量÷改進(jìn)前產(chǎn)品動(dòng)工數(shù)量×改進(jìn)后產(chǎn)品動(dòng)工數(shù)量)－改進(jìn)后口部不滿產(chǎn)品數(shù)量]×產(chǎn)品單價(jià)=[(4283÷163409×221723－317)]×20.56 =112965.44元。

間接經(jīng)濟(jì)效益

因工裝改進(jìn)，減少了產(chǎn)品成形過(guò)程與模具模壁的摩擦，模具壽命得到了進(jìn)一步的提高。2013年共生產(chǎn)了捷達(dá)鐘形殼產(chǎn)品221723件，按原有模具壽命計(jì)算，需使用模具101套，現(xiàn)使用模具72套，共節(jié)約模具29套，按每套價(jià)值1552.53元計(jì)算，共節(jié)約價(jià)值45023.37元。模具壽命的提高，也減少了工人更換模具的時(shí)間，生產(chǎn)效率有了很大提高。

2013年共計(jì)生產(chǎn)捷達(dá)鐘形殼產(chǎn)品221723件，共計(jì)節(jié)約成本157988.81元，產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率都有了提高。此次工藝改進(jìn)，提升了產(chǎn)品質(zhì)量又降低了產(chǎn)品成本，使公司在模具消耗、產(chǎn)品成本、供貨周期等方面更有競(jìng)爭(zhēng)力，能更好的滿足客戶的要求。此工藝的改進(jìn)很快在類似產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到應(yīng)用，取得了顯著效益。

結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)我公司生產(chǎn)的捷達(dá)鐘形殼毛坯在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品口部不滿，不合格品率居高不下的問(wèn)題，分析并確定了產(chǎn)生缺陷的原因，采取了有效的措施，并運(yùn)用到生產(chǎn)加工中。此次改進(jìn)降低了產(chǎn)品不合格率，節(jié)省了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

表1 2013年捷達(dá)鐘形殼不合格品統(tǒng)計(jì)表

表2 捷達(dá)產(chǎn)品改進(jìn)前后不合格品率對(duì)比表