防錯技（jì）術在（zài）齒輪類（lèi）零件加工中的應（yīng）用
2018-12-3 來源：西安（ān）法士（shì）特汽車傳動 中鋼集團西安重機 作者：糾永傑 黃引團
摘要： 本（běn）文結合齒輪類零件生產（chǎn）加工實際，采用 PFMEA 和防錯方法，以預防（fáng）為出（chū）發點進行工藝開發設計，在（zài）工藝開發過程中識別出潛在的缺陷發生的風險，並進行有效改善，最大可能的規避了質量問題的（de）發生，使（shǐ）生產質量水平得到了大幅（fú）的（de）提高。
關鍵詞： PFMEA；防錯；齒輪加工
0 引言
隨著技術的不（bú）斷發展，產品的更（gèng）新換代周期越來越短，同時顧客對產品質量的要求（qiú）也越來（lái）越高，麵對這（zhè）種形勢，企業要想在激烈的（de）市場（chǎng）競（jìng）爭中取得優勢，必須提升自身的質量觀（guān），將顧客（kè）的需求作為質量符合（hé）的標（biāo）準。以（yǐ）前“逐步改（gǎi）善”的質（zhì）量（liàng）模式（shì）已跟不上新形式的發展，製（zhì）造業的大（dà）多數企業都麵臨著質量升級的瓶頸。“
零（líng）缺陷”質量管理以極（jí）高的生產效率、極低的不良成本，體現了一個企業的管理水準和（hé）競爭力。
1 、零缺陷質量管理
在質量管理的（de）發展曆程上，20 世紀 60 年代，由（yóu）美國的菲利普（pǔ）·克勞士比最早提（tí）出“零缺陷”的口號。強（qiáng）調預防係統控製和過程控製，要求全體工（gōng）作人員“從開始就正確地進行工作”，“第（dì）一次就把事情做對”，使產品符合對顧客的承諾要求，從而保證產品質量和工作質量。
零（líng）缺陷理（lǐ）論在質量定義上，質量（liàng）是滿足顧（gù）客的需求（qiú）；在係統上是預防，預防產生質量；工作標準是（shì）零缺陷，堅信缺陷的（de）發（fā）生是有根源的，缺陷是可以避免的（de）。零缺陷理（lǐ）論被廣（guǎng）泛應用於製造過程（chéng）的改善，實踐經驗表明，通過預（yù）防，質量成本可（kě）以永久的降低。
設（shè）計時通過充分的風險辨識，尋找缺陷產生的根源，通（tōng）過有效的對風險進行預防和檢測，將生產運行中可能遇到的質量風險化解在初（chū）始階段，同時利用防錯方法來有效（xiào）避免缺陷（xiàn）的發生，最大程度消除產品在生產過程中（zhōng）可能發生的缺陷，直至（zhì）全製造過（guò）程達到一次合格的目標。
2 、過程失效模式與後（hòu）果分析（xī）
過程失效模（mó）式及後果（guǒ）分析（PFMEA）是一種綜合分析技術（shù），其目的是通過分（fèn）析和（hé）識別（bié）產品製造過程（chéng）中可能出現的失效模式，及這些失效模式可能引發的後果（guǒ），有的放矢地（dì）製定預防措施，從而最大限度的降低質量不過關的可能性，確保產品符合標準。PFMEA 內容包括識別與產品相關的過程潛在失效模式；評價對過（guò）程和顧客的（de）潛在影響；識別潛在製造或過程（chéng）失效模式；評價對顧（gù）客的影響；識別（bié）潛在製造（zào）或裝配（pèi）失效的原因，確定減少失效或找出失效條件的過程控製變量；對潛在失效模式（shì）分級，建立考（kǎo）慮糾正（zhèng）措施的優選（xuǎn）體係。PFMEA 的主要分析步驟：
①明（míng）確分析範圍；
②評價可能會造成產品質量不合格的問題，並（bìng）分析這（zhè）些問（wèn）題（tí）一旦出現可能對產品質量和客戶造（zào）成的潛在影響，同時對這些影響就嚴重程度進（jìn）行（háng）評級；
③針對每個（gè）潛在失效模（mó）式，盡量找到其失效原因和原（yuán）理，然後有針對性的製定預防措施；
④編製潛在失效模式分級表，優先控製可能會（huì）造成巨大不利影響的失效（xiào）模（mó）式；
⑤根據失（shī）效（xiào）模式影響的分析（xī）結果，找出（chū）係統中的薄弱環節，製定和實施各種改進措施，並跟蹤控製措施的實施情（qíng）況，更新失效模式分級表。
潛在模式的（de）綜合風險評估（gū）最終歸結為風險順序數（RPN），RPN 是嚴重度（S），頻度（O）和探測度（D）的乘積（jī），RPN 越高，意味著風險越大，它使我們能夠對問題的（de）輕（qīng）重緩急進（jìn）行排序（xù），但確（què）定“可接受”風險的時候（hòu）必須意（yì）識到優先級別的選取應當建立在（zài）對嚴重（chóng）度、發生頻度、探測度的（de）分析上，而不是通過 RPN 閥值來決定。 我公司對 RPN 的規定為：一般（bān）情況下，不管 RPN 的結果如何，當嚴重度 S>8 時，必須采取糾正措施。
PFMEA 應始終反映（yìng）最新水平及最近的相關措施，它是一個動態文件。PFMEA 是質量管理的升級，它將“持續改進”上升到“提前預防”。相關人員應更新自身思（sī）路，適應PFMEA
要求，最（zuì）大限度（dù）的避免質量風險（xiǎn）。
3 、防錯技術概述（shù）
PFMEA 找出了過（guò）程（chéng）中的潛在風險，但 PFMEA 自身並不是解決問題的工具，解決問題需（xū）要采取防錯技術，防錯（cuò）技術是指通過運用一些技術、裝置和標準，去（qù）預測、阻止或者發現差錯，以實現產品零（líng）缺陷的過程方法。防錯技術以人為本，預防為主，在缺陷發生之前就及時得到（dào）發現。
防錯技術具有以下特點：
①可以對產品全檢，但不增加操作者的勞動負荷；
②隻（zhī）有滿足規定的操作要求，作業過程才能繼續（xù）；
③差錯發（fā）現及時，可以（yǐ）快速（sù）糾正；
④設置成本低。
運用（yòng）防（fáng）錯方法除了消除產品缺陷、減少返工返修，提高產品（pǐn）合格率外，還能提高人員的（de）作業效率，縮短新員工的培訓周期（qī），提高換（huàn）型時間，改善作業安全性（xìng）等作用。根據防錯（cuò）的有效性，防錯可分成以下三個等級（jí）：
①不製（zhì）造缺陷：通過工藝設計，確保零件在製造過程中避免質量問題發生，對於可能發生的缺陷在預先得以設防，其中工藝工程師是建立防錯體係的主導者。
表 1同步器滑動齒套 PFMEA 分（fèn）析案例
表 2 同步器滑動齒套 PFMEA 分析案例
②不傳遞缺陷：缺陷在某個工（gōng）序產生並被當場發現，通過采用各種（zhǒng）技術（shù）方式（shì）防止缺陷流（liú）入下道工（gōng）序。
③不接受缺陷：此工序發現前道工序造成的缺陷（xiàn）。其中不製造缺陷是（shì）有效（xiào）性級別最高的，成本也最低。機加工過程中（zhōng）的防錯技術應用（yòng）主（zhǔ）要有零（líng）件夾緊定位防錯、斷刀監測、刀具識別、零件加工尺寸防錯、零件漏工序加工防（fáng）錯、零件類型防錯等幾種（zhǒng）類型。
防（fáng）錯的思路要遵循工業工（gōng）程中的 ECRS 原則。針對存在的問題，要盡可能從源頭上消除，如果不能消除，則考（kǎo）慮采用替代的方式，避免依賴於操作者的技能或責任心去防止差錯。在必須依賴於（yú）操作者的作業環境中，應盡量采用重組、合並等方法，簡化操作步驟，以減少差錯環節，同時采用檢測手段及（jí）時發現差錯。
綜上，生產線的防錯設計應基於（yú）過程失效（xiào）模式及後果分析（PFMEA）。在工藝規劃的初期，工藝方案一旦確定，由（yóu）工藝工（gōng）程師（shī）主導，質（zhì）量工程師、維修工程師、生產線調度等參加的工作小組，必須對每一道工序展開透（tòu）徹（chè）的工藝過程潛在失效模式分析，將所關心的每（měi）道工序中可能發生的（de）缺（quē）陷的危害（hài）性即嚴重（chóng）度、缺陷形成原因所決（jué）定的頻度、缺陷控製方法所決定的不可探測度等（děng）要素（sù）通過設定的標準予以量化，評判出各種（zhǒng）失效模式的風險等級，並提出相應的預防措施，據此作出詳盡的質量控製計（jì）劃（huá），對其（qí）中（zhōng）高風險的（de）工藝過程製訂周（zhōu）密的防錯計劃（huá）。
工（gōng）藝工程師借助工藝過程失效模式及後果分析（xī），從諸多（duō）的工藝過程中找到質量控製的薄弱環節，實施極具針對（duì）性的防錯計劃，保證（zhèng）生產線穩（wěn）定（dìng）可（kě）靠地製造出高品質的產品。
4 、防（fáng）錯技術在齒輪加工中的應用
齒輪是汽車傳動係統的基礎部件，在變速箱和車橋中大量（liàng）使用。在齒輪加工過程中，防錯技術的合（hé）理有效運用具有十分重（chóng）要的作用。由於齒輪零件的質（zhì）量直（zhí）接影響到變速箱（xiāng）總成的質量，為了避免出現更多的產品問題，齒輪加（jiā）工（gōng）車間應（yīng）該將防錯重點放在關鍵零部件的關鍵工序上（shàng），采取先進的防錯檢測方法，加強（qiáng）製造過程的控製，才能實現最終產品的零缺陷。
以某齒輪生產車間加工的鎖銷式同（tóng）步器滑動齒套插齒工序為例予以說明。同步器滑動齒套在變速箱內與驅動（dòng）齒輪和減速齒輪采（cǎi）用花鍵連接，齒套外齧合齒與驅（qū）動（dòng）輪或減速輪的（de）內齧合（hé）齒同步後相齧合。該齒套工藝流程為：鍛造毛坯—粗車（chē）成型—精車（chē）—鑽孔、倒角—插齒（chǐ）—倒圓角—去毛刺—熱處理—熱後（hòu）車撥叉槽—最終檢驗—塗油、入庫。其中插齒工（gōng）序包括（kuò）正、反兩麵插齒，因此零件裝反和漏工序是此工序高（gāo）風險的兩種失（shī）效模式。項（xiàng）目啟動初期，PFMEA 工（gōng）程（chéng）分析小組針（zhēn）對插齒特點並結合以往 PFMEA 製定經驗，製定了該工（gōng）序 PFMEA 分析表（見表 1），利用該（gāi）分析表提前發現了此工序存在（zài）的高風險失效模式。
由表（biǎo） 1 可知，此工序的零（líng）件裝反存在失效風險（RPN=96），必須製定有效措施防止此失效發生。工程（chéng）分析小組在機床夾具旁邊安裝一個距離電磁感應開（kāi）關，如圖 1 所示，使機床能夠識別工件是（shì）否裝（zhuāng）夾（jiá）正確，裝夾時（shí）如果工件裝反，在機床啟動時，機床報警，提示工件裝（zhuāng）反，消除撞機造成的影響。
同時通過在後工序的製動控製來實現漏插齒失效（xiào）模式（shì）的探測，工程分析小組采（cǎi）用在後工序夾具上增加防錯銷，如果漏插齒工序，則後（hòu）工序無法加工（gōng），從而杜絕漏工序失效模式的發生（shēng）。通過采取以上措（cuò）施，將此工序的頻度由 4 降 至（zhì） 1，RPN 值 由96 降至 24 （見表（biǎo） 2），可認為采取的措施有效。
5 、結語
防錯不（bú）僅是一項係統工（gōng）程，而且是實現“零缺陷”的有效手段，更是以預防為主的零缺陷質量（liàng）管理體係中的核心組成部分。在進行（háng）生產線設計時，隻（zhī）有在正確評估各種失效模式的風險程度，準確地對關鍵工序、關鍵步驟進行防錯設計（jì），才能取得事半功倍的效果。
此外，生產線防錯經驗的及時總結，以製（zhì）造工程師牽頭，質量工程師、維修工程師和生產線調度、班組長等多方參（cān）與組成的工作小組，定期共同審核過程失效模式及後果分析，通（tōng）過（guò）回顧生產線運行（háng）狀況，總結生產現場的最新經驗，及時修訂 PFMEA，依此對防錯係（xì）統進行重新評（píng）估，以決定（dìng）增加必要的防錯裝置，優化防錯機（jī）構，不斷改善整個防錯係（xì）統，才能逐（zhú）步實現“零缺陷”的質量目標（biāo）。
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