基于鱼刺图的副箱驱动齿轮尺寸符合性提升

零件的尺寸符合性是衡量零件加工过程稳定性的重要指标，在生产过程中，会有很多因素影响零件的尺寸符合性，如何使零件符合工艺文件要求，以及如何减少各种因素对加工稳定性的影响，就成为加工过程中必须要考虑的问题。我公司生产的加长型副箱驱动齿轮，热后车工序轴向尺寸众多，频繁发生尺寸超差现象，严重影响了尺寸的稳定性，造成了生产的延误，提高了加工成本。为了找出问题的原因，本文引入了鱼刺图进行分析，最终找出了影响加长型驱动齿轮轴向尺寸稳定性的原因，并且提出了相应的解决策略。

加长型副箱驱动齿轮的加工现状

加长型副箱驱动齿轮在热后车削过程中，尺寸不稳定，严重影响了现场生产。图1所为示为热后车的工艺简图。在加工过程中存在以下问题：

1.轴向尺寸稳定性差

加工过程中以内花键端面作为定位面，在加工过程中尺寸27.3(+0.03，-0.046)、21(+0.03，-0.08)、53.98±0.06和33.6±0.06这4个轴向尺寸频繁超差。为了满足尺寸，工人需不断调整刀补，造成停工多，影响生产效率。

2. 锥面黑皮现象

车锥面时，在达到工艺要求尺寸时，表面留有黑皮，影响表面质量。

运用鱼刺图分析

针对上述问题，我们利用鱼刺图来寻找问题的原因。

1. 鱼刺图简介

产品质量是生产过程中许多因素共同作用的结果，这些因素包括人、机、料、法和环。由于这5个因素的每一个方面都包含了许多具体的因素，这些因素又是其他因素互相作用的结果，因此在生产过程中分析影响产品质量的原因时，要把对影响产品质量的各种因素条理化，把可能引起某一事件的直接和间接因素按不同层次进行排列，形成既有脊骨又有骨刺的鱼刺图，进而采取相应的措施来控制产品质量。

2. 零件的加工过程分析

此零件的加工过程为：热前精车I端面给热后车留0.15的车削余量，热后通过车I端面，首先保证尺寸27.3(+0.03，-0.046)，在27.3进公差的情况下，调整刀补，同时保证尺寸21(+0.03，-0.08)、53.98±0.06和33.6±0.06，这就需要工人每个零件都要检验测量，并且要不断调整刀补，这在现场加工中是不现实的。通过以上加工过程的分析，我们画出如图2所示的鱼刺图，对其中的原因进行分析查找。

图1  热后车工序简图

图2  鱼刺图

针对各项原因进行分析

针对以上鱼刺图的分析，造成批量尺寸稳定性差的原因可能存在于料、法和测三个方面。为找出问题的真实原因，我们从同一批次毛坯中随机选取了30件零件进行编号，组成一个小批量进行实验跟踪，前提条件在热前精车工序对涉及到的尺寸进行全检，保证满足公差要求，

1. 料的因素

在小批量验证中，考虑到零件的热处理变形有可能会导致零件的轴向尺寸变动，因此我们对零件进行了热变形试验，每一个编号零件记录下热前尺寸，热处理完毕后，记录下相应的热后尺寸，得出变形量，如表1所示。

(1)由以上变形试验结果分别分析尺寸变形对加工不稳定的影响。工艺热前留的端面余量是0.15，如果工人调整好刀补，使得车削量是0.15，正好保证卡簧槽尺寸达到中差27.29，如表1第3组数据所示，此时54.14经车完后尺寸是54.14-0.15=53.99进入公差合适，33.56经车削后尺寸是33.46+0.15=33.61进入公差合适;工人调试好首件后，程序以此调整好的刀补加工，我们来分析不合格的零件，27.3最终产品图尺寸公差是(+0.03，-0.046)，那么小于27.104或者大于27.18的零件都不合格。尺寸的分布情况如图3所示，零件超差率为43%。同理，其他几个轴向尺寸也都有类似的超差问题存在。

(2)从表4还可以看出，锥面热后会产生一定的缩量，缩量最大有0.04，根据经验，工艺上锥面留量一般在0.15左右。经过热处理变形，车削余量在0.11左右，余量过小，不能完全去除表面残留的黑皮，影响了表面质量。

图3  数据分析

图4  热变形试验数据

2. 法的因素

工艺编制不符合尺寸链规则：在热后车工序中，由于定位面在内花键的端面，只有21(+0.03，-0.08)是直接保证的，其他的3个尺寸是间接保证的，如53.98±0.06这个尺寸是由33±0.02以及21(+0.03，-0.08)这两个尺寸间接保证，根据尺寸链规则：闭环尺寸链公差等于各个开环尺寸链公差之和，即 0.04+0.11>0.12，因此53.98这个尺寸有超差的可能性。同理，其他几个尺寸也要同时保证，显然难以达到。

3.测的因素

热后及热前检测卡簧槽安装距使用的检具塞板(见图5)，由于卡簧槽的定位面比较小，又由于用平面塞板检测圆柱体，接触面积小，导致卡板不易放平。引起测量误差，经现场工人及检验人员反馈，此塞板严重影响了尺寸测量的精确性。

图5  检具塞板

图6  工艺调整

图7  专用检具

方案论证并固化工艺

根据上述试验结果及分析，工艺初步采取以下措施，如图6所示。

1. 由表1可以看出，这3个尺寸的变形量都是往车量增加的方向变形，因此，工艺热前给热后的留量都改为0.1，同时，给卡簧槽的右端面及33.6尺寸的右端面各留0.1的余量，在热后车这道工序时，基准在内花键的端面，直接保证的尺寸21(+0.03，-0.08)压缩公差变成20.98±0.03，53.98±0.06由热前尺寸33±0.02与20.98±0.03间接保证，根据尺寸链原则，完全可以满足;另外通过车槽右端面保证尺寸27.3，车右端面保证尺寸33.6;由于热后锥面尺寸会缩小0.03左右，因此为了保证热后0.15的车量，热前给热后留0.18的余量。

2. 改进检测卡簧槽的热前及热后塞板，采用一种用于检测圆柱面轴向尺寸的专用检具，如图7所示。此检具能够与定位端面紧密贴合，测量准确，而且设计成半圆型，能够实现零件在机床上的在线检测，增强了检具的可靠性和通用性。

按更改后的工艺设计临时工艺，并进行工艺验证：随机选取30件零件，按照下发的临时工艺进行加工，热后车完进行检验，工人调试好首件后，对30件零件进行连续加工，全程未进行刀具补偿，对每件零件进行检验。结果显示，所有的尺寸均符合公差要求，而且尺寸分布非常均匀，如图8所示(其中纵坐标为尺寸的公差范围值)，说明过程加工能力非常稳定。

经过验证后，目前已对所有此类型的零件工艺进行整改并持续进行跟踪，目前为止，加工比较稳定，无异常发生。

图8  随机选取30件零件，尺寸符合公差要求

结语

针对副箱驱动齿轮加工过程中尺寸不稳定的现象，我们进行了跟踪，并利用鱼刺图对此进行了分解，根据零件的现场加工试验，分别从零件热处理变形、工艺编制和检具等方面给出了原因分析，并针对这些原因给出了相应的解决方案。结果显示，更改后的方案能够完全满足零件加工，提高了加工的精确性和稳定性。于是，我们对所有的类似产品的工艺进行了更改，从根本上解决了车间现场加工不稳定的现象，提高了加工的效率，保证了生产的正常进行。