浅谈气缸盖生产工艺的PDCA循环

2010-02-13刘治忠

装备制造技术 2010年4期

刘治忠

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州545005）

PDCA循环，也叫戴明循环，是由美国质量管理专家戴明首先提出来的。在PDCA循环中，P指计划（Plan），确定活动计划目标；D指执行（Do），实地去实施计划中的内容；C指检查（Check），总结执行计划中的结果，根据效果，找出问题；A指行动（Action），即对总结检查的结果进行处理，把成功的经验加以肯定并适当推广，使之标准化；失败的教训加以总结，避免再次发生。未解决的问题，放到下一个PDCA循环当中。PDCA循环作为全面质量管理体系运转的基本方法，其实施需要搜集大量的数据资料，并综合运用各种管理技术和方法。一个PDCA循环一般都要经历以下步骤：

（1）分析现状，发现问题；

（2）分析问题中各种影响因素；

（3）分析影响问题的主要原因；

（4）针对主要原因，采取解决的措施（例如为什么要制定这个措施，达到什么目标，在何处执行，由谁负责完成，什么时间完成，怎样执行等等）；

（5）执行，按照措施计划的要求去做；

（6）检查，把执行结果与要求达到的目标进行对比；

（7）标准化，把成功的经验总结出来，制定相应的标准；

（8）把没有解决或新出现的问题，转入下一个PDCA循环中去解决。

如果把整个项目的工作做为一个大的PDCA循环，那么各个问题的解决就是小的PDCA循环，每循环一次，解决一部分问题，大环带动小环，有机地构成一个运转体系。PDCA循环应用以QC七种工具为主的统计处理方法，以及工业工程（IE）中的工作研究方法，作为进行工作和发现并解决问题的工具，这些工具适用于解决生产实践中的问题。

在五菱柳机动力公司的某项目中，我们运用PDCA循环，通过对气缸盖生产线的现场观察、数据采集、分析研究和对策实施等步骤，并结合国外先进技术，通过增加少量设备和刀具并对生产线进行局部调整，特别是重要工序的改进，如气门座锥面和导管孔的精加工工艺的改进，改进后加工的次数减少，缩短了加工的节拍，提高了生产运转率。

1 气缸盖精加工的核心工序

气缸盖是构成发动机的骨架之一，是发动机配气机构和冷却系统的安装基础，其内、外安装着发动机的一些主要零件和附件，承受各种载荷。因此，气缸盖必须要有足够的强度和刚度。另外，气缸盖在缸体上部密封燃烧室，并与活塞顶部一起形成燃烧室，经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。气缸盖上还装有进、排气门座和气门导管，用于安装进、排气门。

气缸盖中的气门导管，是发动机配气机构的主要零件之一，起导向作用，保证气门作直线往复运动。为了保证导向，导管应有一定的长度，气门导管的工作温度也较高。气门导管和气门的润滑是靠配气机构飞溅出来的机油进行的，因此易磨损。为了改善润滑性能，气门导管、气门座常用铁基粉未治金制造。气门座、导管内、外圆面加工后压入气缸盖，然后再精加工气门座工作锥面、导管内孔。气缸盖中的气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸，为确保发动机运转平稳，要求气门座与气门具有很好的密封性。因此，在气缸盖生产中，气门座锥面和导管孔的精加工工序是气缸盖加工中的核心工序。尺寸精度和位置精度要求很严格，气门座45°锥面对导管孔的跳动允差只有0.04 mm。

1.1 生产瓶颈的出现

随着公司465型汽油机气缸盖的正式投产，生产量每月都有大幅度增长，如何通过缩短各工序的生产节拍来提高生产运转率，便成为了一个应重点考虑和解决的问题。纵观整条气缸盖生产线，当时设计生产节拍要求为3.5 min／件，而加工中心各工序平均约10 min／件，大大超过了设计节拍，严重影响了气缸盖生产线的生产率。

经过对现场的观察分析，有9道工序超过了设计节拍，只能通过增加设备、刀具，改进或增加夹具来均衡工序节拍；另一途径则是通过改进加工工艺，来减少工步，缩短节拍。

1.2 问题的解决

本次生产线的调整，主要是在原有的气缸盖生产线基础上进行，增加3台立式加工中心、6台SZ12台钻、1台摇臂钻床，改造摇臂轴孔加工机床3台。其中3台立式加工中心，主要用于原加工中心工序降低节拍。5台台钻与原有的3台台钻（不要底座）布置于2个2 m长的铸铁工作台上，构成一个台钻机群，形成一条钻小孔、倒角、攻螺纹的流水作业线，以减少更换刀具及工件输送的耗时。改造3台摇臂轴孔加工机床，主要是由原来的单轴改为双轴，以减少机动时间一半。3台立式加工中心，因为被水泡浸过和其他的一些原因，不能正常运转，需一定的资金进行维修。

如果把解决气缸盖生产瓶颈问题，做为一个大的PDCA循环，那么以上各个问题的解决，就是小的PDCA循环，每循环一次，解决一部分问题，使气缸盖生产运转率不断提高。

下面着重介绍“气门座锥面和导管孔的精加工工艺”的改进，根据PDCA循环的方法，将其工作思路和工作流程阐述如下。

2 工作思路和流程

2.1 分析现状找出原因

现状是该工艺在卧式加工中心，以缸盖罩结合面和两个定位销孔定位；加工工步为：先半精加工导管孔至Φ 6.8 mm，再精加工合Φ7H7和气门座45°锥面，生产节拍为10 min／件，而目前生产节拍要求为3.5 min／件。为了保证整条生产线的节拍，该工序不得“三班倒”。

2.2 分析影响因素或原因

从“人、机、料、法、环”几因素分析得知，由于导管内孔尺寸精度要求高，受设备设计能力和切削角度、深度、加工参数以及刀具性能的限制，精加工导管孔之所以要半精、精加工，是因为以缸盖罩结合面和两个定位销孔定位，由于气门座孔和导管孔相对定位基准存在位置误差，而铰刀比其他的刀具对不均匀的加工余量更敏感（因为它比镗刀刀杆的刚性小得多），如果一次性加工，由于加工余量不均匀，很难达到规定的精度。所以说，工件定位方法对其加工精度影响很大。实践证明，以这种方法定位，需分两次加工气门导管孔。为了降低生产时间，提出了减少一个工步的想法。因此，通过减少导管孔的加工余量，来减少加工工步，成为解决问题的有效途径。

2.3 找出主要影响因素

主要影响因素有两方面：

（1）卧式加工中心不适合加工导管孔；

（2）工件定位方法对其加工精度影响影响很大。

2.4 针对主要原因，制定措施计划

根据造成生产节拍长的主要原因，参照国内外先进技术，制订相应的措施和计划：

（1）在设备方面，改用立式加工中心。计划是修复现有的、被水浸泡过的3台立式加中心。

（2）用修复好的立式加中心加工，可以改变工件定位方法，主要工作就是夹具的设计和制造。

改变工件定位方法后，能否减少一个工步——这是这次改进的预计效果。

由此可见，每个措施和计划，都是一个PDCA循环，这样一层一层地解决问题，一环扣一环，小环保大环，推动大循环。这里，大环与小环的关系，主要是通过计划指标连接起来，上一级的循环，是下一级循环的依据，下一级的循环，是上一级循环的落实和具体化。各个小循环不断推动上一级循环，使各项工作有机地组织起来，实现总的预定目标。

2.5 执行和实施计划

（1）修复3台水泡浸过的立式加工中心。为了充分利用加工中心资源，均衡工序节拍，还需配用3台数控转台。

（2）参照日本先进加工工艺，需要设计和制造一套以缸盖罩结合面和导管外圆定位的夹具，通过夹具的专用定心套筒，以及通过控制机床工作台的行程，使导管和相应气门座纵向轴线与机床主轴线严格重合，从而使这道工序加工余量的不均匀性减少，导管内孔的加工余量也可以减少了。经过多次试加工和检测，加工前的气门导管内孔由Φ（6.5）mm改为Φ（6.7）mm。

这一步要做好计划的交底和落实。落实包括组织落实、技术落实和物资材料落实等。

2.6 检查计划执行结果

气门座锥面和导管孔的精加工工艺，改进的预计效果是减少一个工步。改进后的工艺与旧工艺的区别，主要是工件定位方法的不同，由于加工余量减少，从原来的0.5 mm减到了0.3 mm。所以改进后的工艺以缸盖罩结合面和导管外圆定位，一次性铰气门导管孔Φ7H7和镗气门座锥面，是可行的；比原工艺减少一个工步，缩短了此工序的生产节拍。

经工艺验证，用这种定位方法一次性加工，能达到原工艺两次加工的相同精度，质量比以前稳定，返修率下降了5%。

2.7 总结成功经验，制定相应标准

气门座锥面和导管孔的精加工工艺，改进成功的经验是显而易见的。在工艺未改进前，该工序（铰气门导管孔和镗气门座锥面），工序生产节拍十多分钟。经过改进，每件465气缸盖8个气门导管，加工每个气门导管减少一工步，每加工一件气缸盖可减少工时约4 min，同时减少一把刀具。这次改进，对解决工序瓶颈问题、减少刀具费用和提高产量，具有十分重要的意义。