对捷达钟形壳毛坯口部充不满现象的分析与工艺改进

文/杨妍，时立国，井振海，魏云龙，聂海雁·辽宁锦华机电有限公司精锻公司

对捷达钟形壳毛坯口部充不满现象的分析与工艺改进

文/杨妍，时立国，井振海，魏云龙，聂海雁·辽宁锦华机电有限公司精锻公司

杨妍，从事锻件产品的工装量具设计和工艺制定等开发工作，主要涉及的产品有汽车万向节系列毛坯锻件、汽车发动机平衡轴锻件、履带芯铁等。

我公司生产汽车万向节用的各种钟形壳、轴、叉、饼类及异形件毛坯。近年来，随着汽车工业的迅速发展，我们生产的万向节钟形壳锻件品种多达二百余种。钟形壳是安装在汽车传动轴两端起转向作用的重要的安全零部件，属于带柄部的杯形件，内孔深度大，成形困难（图1）。若加工工艺稍不合理，就会出现各种缺陷，造成废品。

图1 钟形壳

2011～2012年，我公司捷达钟形壳类锻件生产批量逐渐加大，累计生产产品163409件，不合格品总数为7434件，生产的捷达钟形壳产品口部不满造成的不合格产品为4283件，占总不合格品的比例较大，产品质量成本居高不下。在汽车行业整体价格降低，原材料成本逐年增加，利润空间逐年减小的情况下，为了减少该产品口部不满造成的不合格产品的数量，满足顾客在成本和价格上的要求和期望，使公司在同行业中处于有利位置并站稳汽车万向节市场，我们通过工艺改进，降低了捷达钟形壳毛坯因口部不满造成的不合格品的数量。

现状调查

通过对2011～2012年捷达钟形壳毛坯的不合格品（包括废品、返工返修品）情况进行的统计分析，口部不满不合格品占不合格品总数的57.61%，且均为废品，料大以及杆长虽然数量也不少，分别占比17.89%和11.57%，但均为返工品，因为可以返工后再利用，所以造成的质量损失并不大，若解决了产品因口部不满造成的质量缺陷，质量损失率将有大幅度降低。

原因分析

技术人员采用多方论证方法对捷达钟形壳口部不满问题进行分析，从人、机、料、法、环等五个方面找出了以下可能造成口部不满的原因：

⑴由于上岗人员培训不到位，导致了员工操作不熟练，质量意识不强。

⑵模具表面老化、模具润滑不良、设备能力不足。

⑶原材料表面氧化皮厚，毛坯料斜口大。

⑷因为加热设备的原因，坯料加热温度不一致。

⑸工装设计中工位匹配不合理。

⑹设备润滑油凝固。

经过对影响口部不满的全部因素进行分析论证之后，我们又进一步进行了工艺试验，在生产过程中发现以下两点主要原因：⑴由于预锻工序采用正挤压挤出头部及杆部，终锻工序冲孔反挤出杯形，而反挤压特点是中部变形位移最大，底部次之，由于模壁摩擦力的影响，金属向上流动不畅，造成口部不易充满。这种情况的原因就是工装设计中工位匹配不合理。⑵现场使用手提式的测温仪检测捷达钟形壳产品时，不能实现连续监控，温度低于始锻温度时不能及时发现容易导致温度的不一致，会造成锻件口部不易充满。

工艺改进

⑴针对上述的原因分析，在查阅大量相关资料后，对正挤压、反挤压和复合挤压时金属变形机理及流动特点进行了仔细的分析。通过分析研究，由于预锻凹模设计型腔与产品的外形相似，当进行终锻时（即反挤压时）（图2），导致金属变形时分四个区域，即制动区、变形区、不变形区和过渡区。一方面形成产品口部的制动区金属不易流动，而且金属流动过程中又与模壁产生较大摩擦力、制动区位移较大；另一方面，因存在着过渡区和不变形区，在凸模向下运动时，由于这两个区域的变形阻力大，制约着制动区金属向上流动的速度。因此，导致产品在最终成形时口部不易充满。

基于以上分析结果，为了使制动区金属流动速度加快，必须减少过渡区和不变形区的形成趋势，并且使制动区的位置更接近产品最终成形时的口部位置。在终锻成形加工时，过渡区和不变形区已减少，且制动区的位置上移，变形区与模壁的接触面积减少，更有利于金属的流动（图3），减少了产品口部不满的产生。

图2 终锻过程模拟

图3 改进后的终锻过程模拟

⑵为确保产品始锻温度符合规定要求，实现对温度的连续监控，经过选型和采购，使用了SCIT-IM固定式红外线测温仪，此测温仪能连续监控锻造时材料的加热温度，料温一旦超出设定的加热温度，测温仪会自动报警，将不合格件剔除，避免了因加热温度不一致导致在锻造时产品口部不满问题的发生。

改进效果

效果对比

2013年捷达钟形壳毛坯的不合格品疵病情况统计分析见表1。捷达钟形壳口部不满问题经改进后比以前显著降低，达到了目标值（10%）的要求，钟形壳口部不满不合格品占不合格品总数的比例由57.61%降到了9.83%。改进后，此产品的不合格率也大大降低，捷达产品不合格率改进效果见表2。

直接经济效益

2013年我公司共生产此产品221723件，口部不满占总不合格品的比例为9.83%，比2011～2012年生产此产品时口部不满不合格品率降低了47.78个百分点，经改进后共节约：[(改进前口部不满产品数量÷改进前产品动工数量×改进后产品动工数量)－改进后口部不满产品数量]×产品单价=[(4283÷163409×221723－317)]×20.56 =112965.44元。

间接经济效益

因工装改进，减少了产品成形过程与模具模壁的摩擦，模具寿命得到了进一步的提高。2013年共生产了捷达钟形壳产品221723件，按原有模具寿命计算，需使用模具101套，现使用模具72套，共节约模具29套，按每套价值1552.53元计算，共节约价值45023.37元。模具寿命的提高，也减少了工人更换模具的时间，生产效率有了很大提高。

2013年共计生产捷达钟形壳产品221723件，共计节约成本157988.81元，产品质量和工作效率都有了提高。此次工艺改进，提升了产品质量又降低了产品成本，使公司在模具消耗、产品成本、供货周期等方面更有竞争力，能更好的满足客户的要求。此工艺的改进很快在类似产品的生产中得到应用，取得了显著效益。

结束语

本文针对我公司生产的捷达钟形壳毛坯在生产过程中产品口部不满，不合格品率居高不下的问题，分析并确定了产生缺陷的原因，采取了有效的措施，并运用到生产加工中。此次改进降低了产品不合格率，节省了生产成本，提高了生产效率。

表1 2013年捷达钟形壳不合格品统计表

表2 捷达产品改进前后不合格品率对比表