彭代強(qiáng) 張 建 朱文兵 杜金城 王彥軍

(中國兵器裝備集團(tuán)自動化研究所，四川 綿陽 621000)

某武器分系統(tǒng)共有5個單體構(gòu)成，箱體零件作為01單體最重要的1個部分，承擔(dān)著系統(tǒng)的綜合信息處理功能。該箱體使用材料為鑄造鋁合金，鑄鋁的密度比鑄鐵和鑄鋼小，而比強(qiáng)度則較高[1]，因此在承受同樣載荷條件下，采用鋁合金鑄件，可以減輕結(jié)構(gòu)的重量[2-3]。但該箱體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，機(jī)械加工工序多，加工過程報廢率高，質(zhì)量不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品今后的批量生產(chǎn)。為了解決該質(zhì)量隱患，項目改進(jìn)小組決定對箱體的機(jī)械加工過程進(jìn)行工藝分析，降低箱體加工的報廢率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 分析原因

經(jīng)現(xiàn)場查看箱體的不合格品，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生報廢的工序均為內(nèi)表面安裝板卡的長槽加工工序。由于箱體整體結(jié)構(gòu)內(nèi)表面多、加工內(nèi)長槽的工藝方法選擇受限，因此在箱體的機(jī)械加工工藝卡片上明確箱體內(nèi)長槽的加工方式為線切割。而鑄鋁件線切割產(chǎn)生缺陷的原因較多[4]，為找出內(nèi)長槽線切割產(chǎn)生報廢的原因，項目改進(jìn)小組集思廣益，認(rèn)真分析，通過運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法，從人、機(jī)、料、法及環(huán)5個方面認(rèn)真梳理，共列出了8條原因，同時小組成員對原因進(jìn)行了分析，并一一列舉在因果圖上(見圖1)。

由分析可知，導(dǎo)致箱體加工檢驗合格率低的末端因素共有如下8個：

(1)操作人員水平低。

(2)編程程序出錯。

(3)設(shè)備沒定期保養(yǎng)。

(4) 鑄鋁檢驗不達(dá)標(biāo)。

(5) 箱體結(jié)構(gòu)不合理。

(6) 加工工藝不合理。

(7) 零件裝夾不合理。

(8) 現(xiàn)場加工環(huán)境不達(dá)標(biāo)。

小組成員針對8項末端原因逐一進(jìn)行要因確認(rèn)，最終確定影響箱體合格率低的因素是箱體結(jié)構(gòu)不合理和加工工藝不合理。

從箱體內(nèi)長槽尺寸圖(見圖2)可以看出，箱體內(nèi)長槽的間距尺寸精度為±0.1 mm，槽深度為173.5±0.1 mm。該內(nèi)長槽結(jié)構(gòu)采用常規(guī)的銑削加工無法實現(xiàn)，如采用插床加工，長槽精度又無法滿足要求[5]，整體加工的工藝方法選擇受限，因此該長槽采用了線切割加工的方式。而線切割加工尺寸精度較高且切割面積較大的鑄鋁件容易產(chǎn)生切割缺陷，從而造成箱體加工出現(xiàn)質(zhì)量問題[6-7]。

經(jīng)查看箱體的機(jī)械加工工藝過程卡片，箱體的加工工藝路線大致為：鑄造箱體外形→粗精銑箱體外形→線切割箱體內(nèi)長槽→加工各處孔→鋁氧化→噴漆→刻字→填漆。由于內(nèi)長槽尺寸精度要求較高，且深度為173.5±0.1 mm，因此工藝上采用線切割加工的方式。而鑄鋁件本身存在不同程度的氣孔等缺陷(鑄造件的正?，F(xiàn)象)[8-10]，內(nèi)部導(dǎo)電性較差，線切割設(shè)備電極絲在“走絲”的過程中如果遇到這類缺陷，且切割面積較大的情況下，就會出現(xiàn)“跳絲”現(xiàn)象[11]，造成長槽臺階出現(xiàn)裂紋或缺損，從而無法達(dá)到內(nèi)長槽的加工工藝要求。

2 制定對策

小組針對以上分析得出的主要原因制定了對策表，見表1。

表1 要因分析對策表

3 實施對策

在實際加工過程中，我們嚴(yán)格按照PDCA循環(huán)階段要求，根據(jù)選用的對策采取了相應(yīng)的措施，具體實施如下：

對策一：優(yōu)化箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過分析箱體的結(jié)構(gòu)和裝配要求，在不影響功能和使用的前提下，運(yùn)用TRIZ物理矛盾與分離原理的方法，將箱體結(jié)構(gòu)由整體鑄造更改為外殼鑄造+內(nèi)部鋁件安裝的方式，箱體圖紙拆分為鑄造箱體(材料牌號：ZL1010A)、導(dǎo)軌塊(材料牌號：2A12/H112)和螺釘3個部分，最終用螺釘將導(dǎo)軌塊安裝在鑄造箱體上。

對策二：優(yōu)化加工工藝

在箱體結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，通過分析箱體的工藝編制路線，運(yùn)用TRIZ物理矛盾與分離原理的方法，優(yōu)化加工工藝，將箱體導(dǎo)軌塊(即“長槽”部位)的加工方式由線切割更改為銑削加工同時采用孔距精準(zhǔn)定位，提高箱體和導(dǎo)軌塊的安裝起始尺寸和孔距精度(±0.02 mm以內(nèi))，保證導(dǎo)軌塊組裝后平面度控制在0.1 mm內(nèi)。通過首件加工驗證，實現(xiàn)了導(dǎo)軌塊的銑削加工和箱體的螺釘連接安裝(箱體組裝首件見圖3)。

4 效果檢查

經(jīng)過對分系統(tǒng)箱體機(jī)械加工開展工藝技術(shù)研究，將箱體從設(shè)計和工藝上進(jìn)行優(yōu)化后，箱體經(jīng)首件驗證，內(nèi)部各處長槽美觀、一致，沒有出現(xiàn)裂縫和缺損。組合噴漆后，外觀噴漆效果與之前的整體鑄造基本一致，導(dǎo)軌塊組裝后整體平面度在0.1 mm以內(nèi)，且長槽的表面粗糙度較之前的6.3 μm提高到3.2 μm，更利于后期裝配使用(首件噴漆實物見圖4)。

在后續(xù)的63件箱體加工完成后，經(jīng)過本單位質(zhì)量部門檢驗，加工尺寸和精度滿足圖紙要求，全部合格，合格率100%，目標(biāo)達(dá)成。

5 結(jié)語

本文通過分析箱體機(jī)加工藝過程，找出了鑄造箱體線切割加工報廢產(chǎn)生的原因，運(yùn)用TRIZ物理矛盾與分離原理的方法，采用工藝驗證、首件確認(rèn)的方式，確定了合理經(jīng)濟(jì)的工藝方案，使箱體零件的機(jī)加合格率提高到100%，加工效率提高了40%，單件的機(jī)加工成本降低了20%，對類似箱體的加工工藝研究具有一定的參考價值。