工业工程毕业论文

湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文毕业设计论文课题名称汽车模具细长型顶出器加工变形原因分析与工艺改善研究课题来源东风汽车模具冲压技术有限公司生产实际专 业工业工程班 级T713-6学 号05学生姓名陈竟亮指导教师阮景奎 陈杰完成日期2011年5月28日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密 ，在_年解密后适用本授权书。不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘 要东风汽车模具冲压技术有限公司生产顶出器时，发现加工变形量很大。顶出器不能符合加工精度的要求，因此要对现有的加工变形进行原因分析和工艺改善。提高产品质量，保证能够符合使用要求。本文将针对以上的要求找到现在存在的问题，进行改善，保证产品质量。本文通过采用全面质量管理、戴明环等理论，运用PDCA循环法和系统的方法，从东风汽车模具冲压技术有限公司质量管理的现状中，找出公司质量管理存在的问题。分析企业改善质量管理体系所面临的主要冲突和不利因素，找到解决主要冲突和不利因素的方法以及推行改进后质量体系的策略，把分析结果和所采取措施纳入整个系统的策划中，实施系统改进。通过改进措施来解决实际存在的问题，达到改进完善质量管理系统的目的。本文在质量管理体系的改进过程中主要运用了系统研究的方法和理论。由于生产管理中常用鱼骨图进行系统分析，定性地说明各种影响因素与最终问题之问的因果关系，本文应用层次分析法的思想，确定各种影响因素对最终问题的影响程度，进而确定解决问题的重点内容。本文的改善将帮助东风汽车模具冲压技术有限公司提高产品质量，扩大市场份额，提升企业核心竞争力，同时本论文的研究也为类似的制造型企业在面临质量危机时，如何提高自身竞争力提供一定的参考价值。关键词：原因分析，工艺改善，质量管理AbstractIn Dongfeng DieStamping technologies Co., Ltd product, it is found that the deformation of ejector in machine processing is very big. It is difficult to meet the accuracy requirements so that the existing machining deformation causes must be analyzed. The process must be improved, so as to improve the quality of products and meet the requirement. In view of the above problems according to the requirements must be improved to ensure the quality of the products.On the base of the theory of total management and Daiming Wheel，using the PDCA and system way，also the Quality Management System requirement，and the experience of Dongfeng Die Stamping technologies Co., Ltd and another mechanical seal maker，deeply study the troubles of the company，and the related corrective action，prepanng the stratagem of how to improve on Quality Management System，and how to evaluate the performance of the different department and how to prompting the employeeThis article have a deeply description of the all the element of the Quality Management System，the how to choose strategy of improve on the Quality Management System，documentation system，the key performance indicator and how to Operation under the requirement of the modified Quality Management SystemFishbone Diagram is used in system analyzing in the operation management to express the relationship of causes and effects between various factors and the problem qualitatively，It expresses the influencing force of each cause to the problem with the method of quantitative analysis based on the qualitative analysisSo the most important aspect in solving the problem can be focused on.The improving of this article can help Dongfeng Die Stamping technologies Co., Ltd to increase the market share of the automotive products of the company and improve the capacity of the competition，and also can be a reference case for the other similar companyKeywords： Cause analysis；Process improvement；Quality management目 录摘 要I目 录III第一章 绪 论11.1 本课题的来源、目的及意义11.1.1课题来源11.1.2课题目的21.1.3课题意义21.2 课题背景及国内外研究现状及发展趋势31.2.1课题背景31.2.2模具制造中高速切削研究现状及趋势41.2.3课题国内外研究现状及趋势61.3 本课题研究的主要内容7第二章 加工精度达不到要求的原因分析82.1 QC小组概述82.2 现状的调查92.3目标设定112.4查找原因122.4.1 PDCA循环的分析应用122.4.2 因果图分析应用132.5 确定主要原因172.6可行性分析18第三章 加工变形以及残余内应力原因分析203.1 加工变形原因分析203.2 主要措施203.2.1校直工作203.2.2 工件装夹203.2.3 跟刀架，中心架的使用调整203.2.4合理选择车刀的几何形状213.3 顶出器加工前工作213.4加工残余内应力分析213.5 小结22第四章 制定改善方案及效果报告234.1 针对要因，制定对策234.2 实施对策244.3新工艺方案和原来的工艺方案对比254.4 效果确认28第五章 总结与展望305.1 总结305.2 展望31致 谢32参考文献3335第一章 绪 论1.1 本课题的来源、目的及意义1.1.1课题来源本课题来源于东风汽车模具冲压技术有限公司，该公司是国内汽车业目前最大的模具制造企业之一，它不仅承担了东风公司大部分的模具加工任务，还为国内众多汽车厂家加工模具，成为汽车产品开发、制造不可或缺的重要环节，在业界享有较高美誉度，被誉为“中国汽车模具之都”。东风汽车模具冲压技术有限公司从1969年创建之初就代表了国内同行业最高水准，在此后三十多年里一直站在中国汽车模具工业最前沿，在上个世纪八十年代近十年时间执行业之牛耳，其发展历程浓缩了中国汽车模具业的发展道路并引领行业技术的走势。东风汽车模具冲压技术有限公司先后经历了上个世纪七十年代至八十年代仿型铣加工技术为支撑的仿型铣时代、九十年代的低转速数控铣时代和今天的高速铣加工时代，其服务配套对象也由卡车逐步向轿车延伸和拓展。现在，东风汽车模具冲压技术有限公司已经具备强大的汽车模具、检具设计制造、冲压件生产和焊装以及汽车产品开发能力，主导产品有汽车冷冲模、检验夹具、汽车主模型、汽车零部件、模具标准件等。在行业技术高地的争夺中，东风汽车模具有限公司近年先后导入了CAE技术、CAD技术、NC数控编程技术、激光切割技术、产品逆向工程开发技术和最新热处理等工艺技术，引进了国内最先进的数据库管理系统，其核心技术向国际水平和国际标准不断靠近。2001年11月，东风汽车模具有限公司模检具产品通过ISO9001：2000标准认证，汽车产品通过中国汽车产品委员会的第三方认证；2002年1月和2月，公司又分别通过中国汽车产品认证委员会质量体系认证中心QS9000和中国机械工业环境管理体系认证中心ISO14001认证。早在1996年，东风汽车模具有限公司开发应用的车身覆盖件模具CAPP/CAM集成系统通过国家科委验收并获得1997年中国汽车工业科技进步成果奖；1997年为东风神龙汽车公司制造的20个零件和69套模具分别在东风公司和中国汽车工业协会获奖。拥有30多年制造经验的东风汽车模具有限公司，近年开始面临国内众多模具企业尤其是一些合资、民营模具企业的严峻挑战。作为传统的国有企业，其原有的设备优势、区域优势、政策优势正在逐步丧失。为此，东风汽车模具有限公司在2003年12月完成公司化改造，从二汽模具厂到东风汽车模具厂到今天的东风汽车模具有限公司，从体制上为其事业发展奠定了基础。新公司提出“模具做精做优、零件做强做大”的发展战略，在模具生产上实现设备精、技术精、人员精、质量精，继续巩固和扩大传统优势；同时利用现有模具开发能力优势，不断开发新产品，增加企业效益，初步形成主辅并举、经营多元化的新格局。东风汽车模具有限公司近年还提出“拓展两个市场”的思路，在东风传统市场之外拓展新市场。通过提升产品质量和诚信服务，公司已于国内十余家整车企业建立了业务关系，业务覆盖东北、华北、华南以及西北等地区，形成以沈阳、武汉、上海、广州等大城市为中心向周边辐射的业务网络。2003年，东风汽车模具有限公司对外承接的业务量已占总业务量的百分之六十以上。2003年7月，东风与日产合资成立东风汽车有限公司并提出55万辆的宏伟规划，为东风汽车模具有限公司的发展提供了前所未有的发展空间。2004年，合资公司第一个重要产品开发项目JA项目已经落户东风汽车模具有限公司，毫无疑问，东风汽车模具有限公司今后还将承担更多更重要的模具项目，在合资公司的快速发展中获得更大的发展1。我将针对东风汽车模具冲压有限公司制造车间实际的汽车模具细长型顶出器加工变形，对所遇到的技术问题和加工难点进行科学整理、归纳和完善，以期最终形成加工件的尺寸变形在0.3mm以下的要求。1.1.2课题目的一方面通过对加工工艺和工人的工作情况的试验，针对加工变形过大的原因分析，完成加工的技术要求，用以指导现场的加工生产实践，达到提高工作的效率和难度、获得公司规定要求的加工变形尺寸的目标；另一方面通过本次的毕业设计，我们充分的了解了模具的加工情况以及加工毛坯时要注意的问题，对加工的工艺有了进一步的认识。在加工余量大的毛坯是应该注意的问题以及加工过程中怎么样去解决加工热量的及时散出和工件的内应力的消除。从而解决产品的加工精度不高的问题。1.1.3课题意义汽车模具细长型顶出器加工变形就东风汽车模具冲压技术有限公司，通过现场调研发现存在如下主要问题：1.工人的责任心不强，技术水平低。2.机床台面不平，无冷却液。3.加工余量大，工件细长，工件残留的内应力大。4.冷却方式不好，工艺方案不太合理。基于上述原因，对汽车模具细长型顶出器加工变形研究已势在必行。通过对汽车模具细长型顶出器加工变形，不但能够缩短生产周期，降低制造成本，提高加工精度，延长刀具寿命，而且依据此次的原因分析得出的结论，可以建立或完善一套合理的加工工艺，从而更大程度上提高工件的精度水平，获取更大的经济利益。同时，工人也在改进的过程中认识到了改善带来的巨大经济效益，使得以后的工作改善可以得到更多人的理解和大力的支持。每次的工艺改善和现场管理的改进，都会使得工作效果和以前相比有很大的提升。由于工人的文化水平有限，不愿意放弃以前的工作习惯和加工的程序，更不愿意接收新的改进方案，他们认为改进就是说的好听，不一定会带来什么很好的效果，麻烦而且不经济。现在经过这样一次合理的改善之后，车间的工人慢慢的知道了新的知识和改善的确带来了很好的效果，他们慢慢习惯了改善，从而使得他们也会自觉的主动地参与改善。如果公司其他部门也需要改善时，就不会出现改善的阻力，而是大家的共同参与，这样会大大加快公司的发展。改善在工厂是十分需要的，没有改善就没有质量的提升和生产效益的提高，失去了产品质量和生产力，公司也就失去了竞争力和市场。改善让工人们明白了公司发展的意义，以后的改善就会很容易，公司的产品的质量也会大大的提升，工人的工资也会有所改善，这样的一个良性的循环势必会给公司带来更好的发展潜力。1.2 课题背景及国内外研究现状及发展趋势1.2.1课题背景东风汽车模具冲压技术有限公司在加工顶出器时，由于各方面的原因导致加工精度达不到要求。在现场的生产中无法完成下一项的功能工作任务，要求在有限的时间内完成改善。通过我个人的改善尽力公司做出合理有效的改善。我在指导老师和同学共同努力，集思广益，从中学习所需要的知识来完成本次的改善任务。经过我一段时间的下场实地的测量，其中最大变形量为11mm，而现在的加工要求精度为0.3mm，显而易见其变形量严重的超过了规定的加工精度要求。在东风汽车模具冲压技术有限公司领导的大力支持下，校方老师和厂方老师的指导下，改善工作已经全面的启动了。重点是通过各方面的努力，运用各种分析方法来改进加工中不合理的地方使变形量在0.3mm以下。我的工作是不光要从工业工程理论方面来解决现有的问题，也要从加工工艺方面来提高加工的质量。作为一名即将毕业的大学生，所学专业是工业工程，有幸来东风汽车模具冲压技术有限公司来做此课题改善。1.2.2模具制造中高速切削研究现状及趋势高速加工是面向21世纪的一项高新技术，它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征，在航天、汽车、模具制造、光电工程和仪器仪表等行业中获得越来越广泛的应用，并已取得了重大的技术经济效益，是当代先进制造技术的重要组成部分。一般来说能称为高速加工中心的，其切削速度和进给速度为常规的10倍左右，也就是说主轴的转速超过20000r/min，甚至能达到60000r/min；切削速度达到60m/min，甚至120m/min。不仅如此，为了降低辅助时间要求能在瞬间达到高速和在高速行程中瞬间准停。对于多轴联动的加工中心而言，同时要求在最短的时间内实现自动换刀，并最大限度地缩短切削-切削的时间。回转工作台和叉形主轴的运动速度，要高出传统传动方式56倍。要满足上述要求，就需要主机在具有高动、静刚度的同时，还要配备高性能的功能部件，如高速电主轴、直线电机、转矩电机、高速自动换刀机构和控制系统等。高速加工中心主要功能部件的发展现状和趋势1.主轴系统：对于高速加工中心而言电主轴已成为机床的核心部件，由于在高速加工领域中多采用小直径的铣刀（直径仅0.12mm），而要满足150m/min以上的切削速度就要求提高主轴的转速。目前，主轴转速在2000040000r/min的加工中心已经越来越普及，如瑞士Mikro公司的XSM400U。该设备的主轴转速已达到54000r/min，为了适应高转速所产生的温升、振动和位移，主轴轴承采用陶瓷轴承、磁力轴承和空气轴承替代了传统轴承；同时对主轴高转速带来的温升、位移和振动进行测量、修正和补偿，以确保主轴系统的高速度和高精度。目前德国的Kugler公司已生产出采用空气轴承的主轴最高转速达160000r/min的5轴高精度铣床，德国Fruanhofer正在研制300000r/min的高速主轴。2.进给系统：对于高速加工中心而言，高的切削速度固然是主导因素，然而要实现真正的高效加工，提高进给速度和降低辅助时间尤为重要。由于直线电机技术的迅猛发展，其速度高、加速度大、定位精度和跟踪精度高及行程不受限制的优势已充分体现在高速加工中心上，如德国德马吉公司的DMC75Vinear型高速加工中心，其快速进给速度已达到90m/min，加速度达到2g，相应的定位精度和重复定位精度也有大幅度提高，目前直线电机的发展已经提高到120m/min，甚至200m/min，加速度达到6g，当然如此高的加速度情况下提高机床的刚度就显得尤为重要。对于多轴联动的高速加工中心、回转工作台和叉形主轴的摆动和回转是通过转矩电机实现的，它就和直线电机一样采用了直接驱动的方式来实现高转速和高加速度，其能达到的角加速度是传统蜗轮蜗杆传动的6倍，加速度可达到3g。直线电机和转矩电机在高速加工中心上的组合应用为高速度、高精度和高的表面质量加工模具提供了最佳条件。3.辅助系统：作为高速加工中心重要部件之一的自动换刀装置（ATC）的高速化也相应成为高速加工中心的重要技术指标。快速自动换刀技术是以减少辅助加工时间为主要目的，在尽可能短的时间内完成刀具自动交换的技术方法，如采用机械凸轮机构的自动换刀装置，其速度要大大高于液压和气动换刀装置。日本SODIC公司生产的MC450立式加工中心所采用的换刀机构，刀-刀时间仅0.6s。同时为了提高自动换刀时间还采用了如多主轴换刀、双主轴换刀和多机械手换刀等方式，如奥地利ANGERG公司生产的多主轴加工中心，实现了切削-切削时间仅0.4s；德国CHIRON公司采用多机械手的换刀机构实现了切削-切削换刀时间仅1.5s。自动换刀机构的发展有力地推动了高速加工的实现。4.CNC控制系统要实现高速加工必须配以高性能的CNC控制系统，因为它是决定机床加工速度、精度和加工件表面质量等性能的重要因素。首先在加工高精度空间曲面时，复杂的刀具轨迹需要庞大的加工程序，因此，程序段处理时间的长短是决定CNC控制系统工作效率的重要指标。目前如海德汉的iTNC530数控系统，对程序段的处理时间可达0.5ms。除缩短程序处理时间外，控制系统还具有能以纳米的分辨率进行工作的Nurbs和样条插补功能，以便在高速加工的情况下获得高的加工精度和表面质量。另外，其还必须能与不同厂家的CAD/CAM系统进行连接，尤其对5轴联动加工，巨大的数据程序可以通过CAD/CAM系统经网络以很高的速度传送到控制系统上，最大限度的缩短调整时间和编程时间。国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展2。1.2.3课题国内外研究现状及趋势就国内情况来说，模具加工发展于国外相对落后，普遍存在着设备及技术落后的问题，往往是从国外引进了制造设备，而工艺设备则是由国内厂家来做的，由于技术水平与国外的有一定的差距，造成了产品的质量与生产效率相对较差的严重问题，而国外则由于模具设备与工艺装备相匹配，生产的产品与效率一直领先于国内水平。在加工毛坯时，由于工人的工作技术水平，机器的精密程度的制约和加工工艺的编制不太合理等制约，使得加工件的尺寸存在较大的加工变形。我国模具行业发展的良好状况,最大的优势是我国模具市场发展空间巨大。同时指出了模具行业存在的不可忽视的问题,在地域分布上存在不平衡性,我国模具工业与发达国家相比仍有较大的差距,这主要表现在产品质量、品牌建设、标准化、设计水平和人才培养等方面都存在严重不足。近10年来，中国的模具工业一直以每年15%的增长速度快速发展，中国的模具工业步入了高速发展时期。中国汽车市场的模具需求量已达到200多亿元，但国内汽车冲压模具行业年生产能力只有80亿90亿元，中国汽车工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大动力。另外，2005年国家颁布的整车特征特性（限制进口、关键零件本土生产）政策，也为模具企业增加了生产轿车外覆盖件模具的机会。总的来说，中国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小；而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具、轿车覆盖件模具等高档模具仍有很大发展空间。中国汽车模具企业今后的发展方向，应该注重产品结构的调整和定位，进一步提升模具的制造技术水平，占领结构复杂、精密度高、技术含量高的高档模具市场。对于国外来说，他们的机器设备相对的较好，工艺水平较高，工人的技术水平也较高，从而生产的加工件的变形量较小，符合规定要求。在拥有机密的机器和合理的加工工艺的情况下，使得加工细长件的时候能够很好的解决加工件存在的内应力的情况。在加工的过程中，所采用的冷却的方式也比国内的要先进。国外的加工业，尤其是模具加工业，起步早，发展的较成熟。因此，国内的模具加工业还需要参见国外的，从中吸取精华，不断地发展成熟，争取尽快的走进世界的前列。在加工业中，不光要在工艺水平和工人的技术水平来提高加工件的加工要求，还用从各个方面进行综合的调整。国内的模具制造业应该和国外先进技术接轨，打造国内的模具业的品牌3。1.3 本课题研究的主要内容本课题通过PDCA循环和鱼骨图以及加工工艺的分析，查找工件加工变形的原因，制定合理的工艺流程来提高加工工件的精度。本课题的主要研究内容有：1）分析加工变形原因；2）分析残余内应力；3）分析工艺流程中不合理的工序；4）研究加工现场不合理的行为；本文将针对以上总结的主要内容进行系统的分析，从中找到解决办法，使加工件的变形量从原来的11mm降低到要求的0.3mm。在以下的篇幅中，会对发现的主要内容做改善，具体的方案实施和改善情况，将在本文的后面的内容中阐述。第二章 加工精度达不到要求的原因分析2.1 QC小组概述为了保证质量战略活动能够在基层，在每一个员工那里都得到实施，必须有合适的质量组织形式。我们已经知道，在基层工段，科室都有专职或兼职的质量管理员，在基层管理者的领导之下，开展质量管理活动。但是存在着一种更好的组织形式，可以更有效地发动员工来开展质量管理活动，这就是QC(Quality Control)小组。QC小组最先在日本企业出现，随着全面质量管理的推广，在全世界的企业中流行。所谓QC小组，即质量管理小组，是开展群众性质量管理活动的一种有效的组织形式。凡在生产或工作岗位上从事各种劳动的员工，组织起来围绕企业的方针目标和现在存在的问题，以改进质量，降低消耗，提高经济效益和人的素质为目的，运用质量管理的理论和方法开展活动的小组，都可以称为QC小组4。QC小组活动必须遵循一定的程序，如图2-1所示： 选择课题现状调查锁定目标分析原因分析主要原因制定对策实施对策总结及新的计划制定巩固措施实施对策图2-1 QC小组活动一般的程序根据QC小组的一般活动程序，我自己也做了一个活动的计划安排。我的课题是来自东风汽车模具冲压技术有限的汽车模具细长型顶出器加工变形的原因分析与工艺改善报告。针对QC小组的活动的一般情况，我也在下面的内容中按照相类似的程序做好自己的改善工作。QC小组的成员一般是几个人，而我的自己去改善可能会出现思路的单一和改善的不太科学，但是我会经常同指导老师多交流，从中把握一些重要的思想，更好的运用到改善的工作中去；同时我也会同班级的其他同学沟通，听听他们的一些意见，尽量的多搜集一些资料，为课题的改善做准备。最后经过自己的整理和方案的具体措施的提出，完成改善工作5。2.2 现状的调查3389kg1791kg图 2-2 来料尺寸与成型产品尺寸的对比1.毛坯的加工量很大（如图2-2所示），造成加工难度增加。加工过程中加工热量难以及时的释放，导致加工变形量比较大。工件来料经过我反复的测量，其加工原始的重量是3389公斤，等其加工完毕后只有1791公斤，切削的量将近来料的一半，大大的增加了切削的时间和刀具的磨损。在加工中，工件的质量比较重，在切削各个加工面时还要反复的反转和重新安装工件，使得加工过程中难度增大。工件的反复翻转很容易造成其他已加工的表面的损坏。工件是锻钢件，必须留有很大的加工余量，保证多次的加工可以都留有一定的加工余量，防止加工过程中余量不足而达不到要求的加工精度。加工之后的工件（顶出器）的形状不是很复杂，但是多为台阶面和各个起吊孔所以应该保证有足够的加工余量。图 2-3 加工的工作台面很长2.工作台面很长（如图2-3所示），加工起来不方便，特别是翻转过来加工时造成加工间歇较长，要反复的装夹。工作的台面很大，工件的外形尺寸也很大，要求要有足够的工作台面。工作的台面很长，在每次走刀都要比较的距离移动，比起小工作台面的加工件，这样的加工难度也比较大，多次的长距离走刀也会影响加工的精度，工人的操作也相对的不容易，要时刻的观察走刀的情况和工件的加工的过程。图 2-4 工件为锻钢件，加工余量大3.零件材料为锻钢件，而且加工余量很大（如图2-4所示），会发生加工热变形。在工件的加工过程中，会产生很多的加工碎屑，还应留有加工间歇，及时的清理工作台面的碎屑。碎屑在刀具加工中可能会影响刀具的正常走刀，从而影响工件的加工精度6。图 2-5 加工件的加工后两端落差大4.落差大（如图2-5所示），两端最厚处尺寸为243mm（图2-5最左端），最薄处为173mm（图2-5最右端），落差最大达67mm，中间部位比较薄，发生加工变形和加工后变形。最后与最薄尺寸相差太大，在加工过程中热量释放的程度不一致，导致加工过后出现较大的弯曲。在有的变形很大的情况下，必须使用机械强压校直。在切削过程中，产生大量的热量，热量在工件中传导，而中间由于切削之后变得很薄，热量在此处就会大量的聚集且不能及时的释放，使工件受热过大变形，呈现出向中间部位弯曲变形的情况。2.3目标设定活动目标：将顶出器加工变形量控制在0.3mm以下。做什么：通过PDCA循环，因果分析图，变性分析和质量管理等综合方法来减少加工热变形，确保产品质量。经过我长时间的下车间的时间里，我实地的测量了加工工件的最大变形量在11mm，而经过我改善后的加工变形量应该控制在0.3mm以内。这两者之间的对比可以看出改善后的产品的精度要远远地高于以前，这需要我用心的去考虑怎么样的去改善才可以有这样的效果。根据QC小组的一般活动的程序，公司也给我一个目标（0.3mm以下）。制订了如图2-6所示：单位：mm图 2-6 目标设定图2.4查找原因2.4.1 PDCA循环的分析应用（1）PDCA循环的概述：PDCA循环是由美国统计学家戴明博士提出来的，它反映了质量管理活动的规律。P（Plan）表示计划；D（Do）表示执行；C（Check）表示检查；A（Action）表示处理。PDCA循环是提高产品质量，改善企业质量管理的重要方法，是质量保证体系运转的基本方式。PDCA是指以下四个阶段（如图2-7所示），这四个阶段是环环相扣的，这个周期是周而复始的。第一阶段（P）：按目标制定计划；第二阶段（D）：实践实施计划；第三阶段（C）：按质量标准组织检查；第四阶段（A）：对以上各阶段的情况进行总结处理。不管是多大的项目，还是多小的任务，如果都用PDCA循环实施，环环相扣，就可以大大提高管理的质量，最大程度地保障加工件的加工质量要求7。1决策2成立组织3建立组织目标4制定计划及实施办法5宣传教育培训6全面执行7建立检查评价标准8检查与评价9总结改善10 再计划改善阶段（A）准备阶段（P）检查阶段（C）实施阶段（D）图2-7 PDCA循环图（2）PDCA循环的分析：PDCA循环分析质量改进应该是多次的使用，逐步的提高产品的质量。本文将两次使用PDCA循环，每一次都有一定的收效。在PDCA循环的分析下，知道原因的所在，制定有效的措施进行强化产品的质量。PDCA循环是大环套小环的，小环保大环，相互的促进。不断的转动，逐步提升产品质量。PDCA循环每转动一次，质量就提高一步，它是一个如同爬楼梯般的螺旋上升的过程（如图2-8所示）。每循环一次，解决一批问题，质量水平就会上升到一个新的高度，从而下一次的循环就有了更新的内容和目标。这样不断解决质量问题，企业的工作质量，产品的质量和管理水平就会不断地提高。第一次PDCA循环：发现的问题是工件来料外形尺寸大和采用垫铁垫平。利用这样的方法可以及时有效的发现问题。第二次PDCA循环：发现的问题是没有振动时效工序，区域加工和没有机械冷校正工序。PACDA PC DA PC D图2-8 大环套小环和改进上升示意图A PC DC2.4.2 因果图分析应用（一）因果图概述：因果分析图是以结果作为特性,以原因作为因素,在它们之间用箭头联系表示因果关系。因果分析图是一种充分发动员工动脑筋,查原因,集思广益的好办法,也特别适合于工作小组中实行质量的民主管理。当出现了某种质量问题,未搞清楚原因时,可针对问题发动大家寻找可能的原因,使每个人都畅所欲言,把所有可能的原因都列出来,以系统的方式图解,即以图来表达结果(特性)与原因(因素)之间的关系。其形状像鱼骨,又称鱼骨图8。某项结果之形成,必定有原因,应设法利用图解法找出其因。首先提出了这个概念的是日本品管权威石川馨博士,所以因果分析图又称石川图。因果分析图,可使用在一般管理及工作改善的各种阶段,易于使问题的原因明朗化,从而采取措施解决问题。因果分析图使用的基本步骤如下:步骤1:集合有关人员。召集与此问题相关的,有经验的人员,人数最好4-10 人。步骤 2:挂一张大白纸,准备2-3 支有色笔。步骤 3:由集合的人员就影响问题的原因发言,发言内容记入图上,中途不可批评或质问。步骤 4:时间大约1 个小时,搜集20-30 个原因则可结束。步骤 5:就所搜集的原因,何者影响最大,再由大轮流发言,经大家磋商后,认为影响较大予圈上红色圈。步骤 6:与步骤5 一样,针对已圈上一个红圈的,若认为最重要的可再圈两圈,三圈。步骤7:重新画一张原因图，未上圈的予去除，圈数愈多的列为最优先处理。因果分析图与柏拉图应结合起来使用,建立柏拉图必须先以层别法建立要求目的之统计表。建立柏拉图之目的,在于掌握影响全局较大的重要少数项目。再利用因果分析图将针对这些项目形成的原因逐个予以探讨,并采取改善对策。所以因果分析图可以单独使用,也可连接柏拉图使用。因果分析图不仅可以用来找出原因,还可以用来分析改善对策。要对问题形成的原因追根究底,才能从根本上解决问题。形成问题之主要原因找出来以后,再以实验设计的方法进行实验分析,模拟具体实验方法,找出最佳工作方法,问题才能得以彻底解决,这是解决问题,更是预防问题数据库概念设计的目标，就是用与数据库管理系统DBMS无关的概念数据模型，把数据库系统所需处理的数据及其相互间的关系表示成用户和数据库设计者都能理解的全局数据模式。通常使用E-R模型作为数据库概念设计的数据模型9。（二）因果图分析应用：根据因果图分析，可以简单的把课题中的问题进行如下几个方面的总结。1）人：工人责任心不强，工艺纪律贯彻率低；技术水平低，工人培训不够。2）机：机床台面不平，工作台面没有调平；无冷却液，水箱没有添加冷却液。3）料：加工余量大，工件细长，工件残余应力大。4）法：冷却方式，工艺方案，区域加工，装夹方式。5）环：尘土，噪音，无目视板标牌，光线弱，物流不顺畅。从以上的内容中，可以根据分析出来的结果制定相应的鱼刺图（如图2-9所示）。人法机环技能达不到为什么加工不达标随意性强夹具自动化程度不高作业方法不对料堆放混乱，拿取随意灰尘，噪声工作台不合适物流不畅通加工无控制方法光线弱无标准作业书没有培训不主动重量大，体积大无改善观念无目视标牌图2-9 鱼刺图从鱼骨图中更能清楚的看到问题处在什么地方，有利于下一步工作的顺利进展，节约反复分析主要原因的时间。可以根据图示的内容，容易从人，机，料，法，环方面出现的不合理问题做出相对应的改善方案10。 根据以上的分析，我深入的下车间的资料的收集，在一些工人师傅的帮助下顺利的完成了相关工作的测量。在校方指导老师和厂方指导老师的开导下，经过自己的思考，最终归纳了如表2-1所示的可能存在的原因。表 2-1 可能出现的主要原因序号末端原因检查内容检查方法检查标准1工艺纪律贯彻率低是否按工艺要求加工现场观察按工艺加工2工人技能水平不够是否具备加工细长工件的技能ILU表具备L级加工水平3工作台没有调校工作台面平行度是否符合加工要求打表检测平行度在0.2mm以内4水箱没有添加冷却液冷却开关打开是否有冷却液现场观察有冷却液喷出5工件来料外形尺寸大测量来料外形尺寸卷尺测量毛坯加工余量在单边大于25mm6工件细长工件长宽比卷尺测量目测7没有退火处理查工艺卡阅读工艺卡有没有退火处理工序8风冷加工时是否用风管进行冷却现场观察有风从风管吹进9没有振动时效查工艺卡阅读工艺卡有振动时效工序10没有机械冷校正工序查工艺卡阅读工艺卡有没有机械冷校正工序11没有区域加工是否按区域加工现场观察采用区域加工方法12没有采用垫铁垫平是否加垫铁垫平现场观察加垫铁加工2.5 确定主要原因在多次的观察工艺卡和加工的部分方式中，经过自己的分析，归纳了如表2-2所示的主要原因。并针对这些具体的主要原因做了相关的阐述。表 2-2 主要原因表序号要因确认内容结果1没有振动时效工序查工艺卡此问题存在2没有机械冷校正工序查工艺卡此问题存在3区域加工是否区域加工此问题存在4采用垫铁垫平是否垫铁垫平此问题存在5工件来料外形尺寸大测量来料外型尺寸此问题存在1).没有振动时效工序：现场调查，工艺卡上没有时效工艺内容，没有振动时效工序，导致来料内应力大，造成加工变形。振动时效处理是工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法,是通过振动,使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候,使材料发生微量的塑性变形,从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。振动时效的实质是通过振动的形式给工件施加一个动应力，当动应力与工件本身的残余应力叠加后，达到或超过材料的微观屈服极限时，工件就会发生微观或宏观的局部、整体的弹性塑性变形，同时降低并均化工件内部的残余应力，最终达到防止工件变形与开裂，稳定工件尺寸与几何精度的目的。经过振动处理的构件其残余应力可以被消除2080左右，高拉应力区消除的比低应力区大。因此可以提高使用强度和疲劳寿命，降低应力腐蚀。可以防止或减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。可以提高构件抗变形的能力，稳定构件的精度，提高机械质量。由于设备简单易于搬动，因此可以在任何场地上进行现场处理。它不受构件大小和材料的限制，从几十公斤到几百吨的构件都可使用振动时效技术。特别是对一些大型构件无法使用热时效处理时，振动时效就具有更加突出的优越性11。2).没有机械冷校正工序：因为来料细长振动时效不能完全释放内应力，需要粗加工后校正减少零件的加工变形。在振动时效不能完全释放工件内部残余内应力的情况下，采用机械冷校正是十分需要的。工件在自然地条件下冷却二十四小时以上，基本可以完全的将残余内应力释放，使得在下一工序的加工中不会太大的影响工件的加工精度。经过测量，一些不能完全释放残余内应力的工件可以采用机械强压校正，保证变形量在允许的范围内，有利于保证下道工序加工。没有机械冷校正工序就不可能保证加工变形量在允许的范围内。3).区域加工：区域加工存在局部加工量过大，加工热不能及时很快的释放掉，会发生加工热变形。经过自己的思考，在征求指导老师的意见下，可以采用层切削的方式来解决区域加工造成的局部加工过大而使得热量不能的及时释放掉的问题。逐层的加工，就是增加了切削的次数，但是每一次切削量比较的小，切削产生热量也相对较少，可以及时的将产生的少量热量释放出去。4).采用垫铁垫平：加工导致零件的散热面积减小，发生加工热变形。由于加工的工作台面很长，面积也很大，可以是工件在加工的过程中采用垫铁的方式使加工件与工作台完全的接触，一方面可以保证加工件的加工平行度，另一方面可以是工件在加工的过程中产生的切屑热量通过加工工件传导给垫铁，进而传导给工作台，最终将加工的热量及时的散失出去。因为加工件和工作台面的面积均比较大（工件尺寸是4400*243*276mm），采用此方式可以有效的散失热量，一定程度上可以保证工件的变形量比较小。5).工件来料外形尺寸大：加工余量大，难度高，热量不能及时的释放。在加工中，工件的质量比较重，在切削各个加工面时还要反复的翻转和重新安装工件，使得加工过程中难度增大。工件的反复翻转很容易造成其他已加工的表面的损坏。工件是锻钢件，必须留有很大的加工余量，保证多次的加工可以都留有一定的加工余量，防止加工过程中余量不足而达不到要求的加工精度。加工之后的工件（顶出器）的形状不是很复杂，但是多为台阶面和各个起吊孔，在加工的过程中容易弯曲变形，所以应该保证有足够的加工余量，保证机械冷校正后的精加工。2.6可行性分析1.根据工厂的现有设备，能够完成其加工任务，不会因为设备的不足导致加工的过程中出现机器设备无法正常的工作的情况。工厂的现有设备有充足的加工能力保证加工工作量大时也可以正常的加工顶出器。2.工人的技术水平高低不一，在QC小组的共同商讨之后决定对工人进行六十天的技能强化培训，其总体的技能均有所提升，而且工人之间的相互配合能力也有了很大的提高，能够使加工工作更加的流畅。3.工人的责任心不强。经过厂方主要领导的研究决定，加大力度实施相应的奖励制度和考核制度，工人的工作积极性有了很大的改观，工作也更加的认真负责12。4.工艺流程有了相对的改善而且有全面质量管理作为理论后盾。根据加工变形量大，有措施如下：1）.采用逐层切削，使加工热量能够在有效的时间内释放，而且这样加工可以减少刀具的压力，降低刀具的受力，增长刀具的使用寿命，同时也使加工精度有一定的提高。2）.在加工过程中使用冷却液。使用冷却液可以使加工热量能够在短时间内释放，也就是使在刀具切削时热量有很大一部分被冷却液降低下来，热量只要很少一部分传给了工件。使用冷却液加工不光能够在提高工件精度上有收效也可以保护刀具。3）.增加振动时效工序，对于去除残余内应力有很强的作用。4）.有的加工件变形量很大，可以采用在自然环境下冷却二十四小时以上。如果还有较大的变形量，可以采用机械强压的办法进行校正。5）.采用垫铁垫平的方法加工工件。垫铁垫平可以增加热量散失的面积。垫铁垫平可以使工件与工作台的充分接触。应为工件的面积较大，而且工作台面也很大，增加接触面积对于及时的散失热量有很大的帮助。6）.工作环境大大的改善。环境的优雅将大大增加工人的工作热情和士气。工人在轻松和舒服的环境下工作能够最大化的发挥工人们的工作潜力。工人的潜力被进一步的挖掘，整体的效率有明显的提高，加工质量也有了大大的提升13。经过上面的分析，设定的目标可以按照工作的计划进行实施。第三章 加工变形以及残余内应力原因分析3.1 加工变形原因分析细长轴的加工是车削中比较棘手的问题，原因是细长轴刚性差，在加工中极容易变形，使零件的误差增大，不易保证零件的加工质量。细长轴在机械系统中运用比较广泛，一根轴的加工质量会直接影响到机器的正常运转。模具顶出器在加工过程中，发现该轴变形严重，为了提高细长轴加工质量，进行原因分析由于中间工艺过程控制不当而造成细长轴弯曲变形，究其原因有以下几点：1）切削中工件受热产生变形，甚至会使工件卡死在顶尖间而无法加工；2）细长轴本身刚性差，工件受切削力作用而弯曲，从而引起振动，影响工件精度和表面粗糙度；3）工件高速旋转时，在离心力作用下，会加剧弯曲与振动。因此，车削细长轴的关键技术是解决加工工件的弯曲变形问题14。3.2 主要措施3.2.1校直工作 加工坯料前必须有校直工作，可以采用机械强压。3.2.2 工件装夹 粗车时，采用一夹一顶装夹，并用中心架辅助支承；精车时，采用两顶尖安装工件，并用跟刀架辅助支承，而我的课题是采用垫铁垫平。3.2.3 跟刀架，中心架的使用调整跟刀架固定在床鞍上，要求每个支承爪都能与轴保持相同的间隙，并能自由移动，使用时需对各支承爪的接触情况进行跟踪监视和检查，随时调整支承爪与工件的间隙，并注油润滑。中心架支承爪的圆弧要与工件外形圆弧相等，在低速运转中，每个支承爪与外圆保持相同的微小间隙，并作自由移动，使用时注意注油润滑和调整15。3.2.4合理选择车刀的几何形状车削细长轴时，由于工件刚性差，车刀的几何形状对工件的振动有明显的影响选择车刀的几何形状时应注意以下几点：1）为减少细长轴弯曲，要求径向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向力的主要因素，因此，在不影响刀具强度的情况下，应尽量增大车刀主偏角，车刀的主偏角取8090；2）为减少切削力和切削热，应选择较大的前角，取1530；3）车刀前端应该磨有1.5mm3.0mm的断屑槽，使切屑顺利卷曲折断；4）选择刃倾角取3，使切屑流向待加工表面，以提高工件加工质量；5）切削刃表面粗糙度要求在0.4um以下，并要经常保持锋利；6）为了减少径向切削力，应选择较小的刀尖圆弧半径r(取r=0.3mm)，倒棱的宽度也应较小16。3.3 顶出器加工前工作根据以上对细长轴的分析，可以将其一些理论应用到顶出器的加工中使用。顶出器是与细长轴很类似，通过对细长轴的分析，知道加工过程中的变形与残余内应力存在一定的关系。分析细长轴方法也是分析顶出器的一种途径。根据上面的分析可以知道加工变形的原因，借鉴细长轴的原因分析可以找到顶出器的变形原因。主要是工件在加工中受力很大，切削中产生热量和残余内应力。但是也有不同之处，可以对以上的分析加以修改使其可以适应顶出器的加工。1）校直工作：要求来料毛坯弯曲度均小于0.5mm，坯料全长弯曲度不得大于1.5mm，需要校直。2）夹紧工作：将毛坯紧固在工作台面上，必须保证工作台面的平整。3）合理的选择刀具。3.4加工残余内应力分析工件材料的流动应力模型：金属切削过程虽然是在室温下进行的，但局部切削变形区的温度却远远高于室温。因此，受切削温度的影响，金属切削加工实际上是在热加工的范畴中进行的，在局部高温下完成了切削层材料向切屑转变。故在进行切削过程数值建模的设计时，应考虑切削过程中工件材料温度一速度效应及物理一化学参量的变化对切削过程物理现象的影响。刀屑间的摩擦：在铣削加工过程中，摩擦热的产生与切屑的形成、刀具的运动有密切的关系，如果前刀面的摩擦边界条件设置不当，不仅导致第1变形区剪切滑移的加剧，而且影响第2变形区(切屑进一步受到前刀面挤压和摩擦的区域)的变形，所以正确建立刀具与工件之间的摩擦关系是金属切削仿真是否成功的关键技术之一。大量试验证明，前刀面上的应力分布是不均匀的，在前刀面上可以分为2个工作区：滑动区和粘结区。在滑动区，由于正应力小所以摩擦较小，属于外摩擦。而在粘结区，由于刀具前刀面和切屑间的高温高压，使得前刀面和切屑之间变为内摩擦。内摩擦实际上就是金属内部的剪切滑移，与材料的流动应力特性以及粘结面积大小有关，所以其变化规律与外摩擦不同17。3.5 小结加工变形与诸多因素有关，如刀具几何结构、装夹及切削参数等。加工残余应力与加工变形有较密切地联系。不同切削工况(切削参数不同)可能在已加工工件表面产生不同的残余应力变化情况，进而引起不同的加工变形量。为此，对已加工工件表面的残余应力进行分析18，19-21。稳定切削时，切削过程引起残余应力较小的变化，进而产生较小的加工变形量；不稳定切削时，切削过程引起残余应力较大的变化，进而产生较大的加工表形量。残余应力的释放及重分布需要一个时间过程，因此，加工前后的变形量较小，而时效前后的变形量较大。同时也进一步验证了，切削过程引起已加工工件的残余应力变化是引起工件加工变形的主要原因之一22。加工残余内应力与加工变形有很密切的关系，在文中分析残余内应力对加工变形的影响的思路是正确的。通过对残余内应力的分析，找到了影响残余内应力的关键工序，对关键工序进行改善。关键的工序改善合理，就可以减小工件在加工过程中的残余内应力，也就减小了加工过程中工件的变形量。变形量减小了，就可以保证加工件的尺寸精度的要求。因而可以知道：通过改善影响残余内应力的工序，就可以保证工件的加工精度。第四