浅谈PFMEA在缸盖加工的应用

赖智宇 郑文清

【摘 要】FMEA是潜在失效模式和后果分析的简称，分为设计FMEA和制造过程FMEA，其目的是发现和评价过程中潜在的失效及其后果，找到能够避免或减少这些潜在失效发生的要因，将上述整个过程文件化。文章就制造过程FMEA（PFMEA）在现场问题解决及工艺优化中的应用展开分析，探究如何不断提升制造质量，推动持续改进。

【关键词】PFMEA；缸盖；应用

【中图分类号】TN405 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）05-0105-03

0 前言

PFMEA是一种系统化的可靠性定性分析方法，通过对系统各组成部分进行分析，发现、评价产品/过程中潜在的失效模式，查明其对系统的影响程度，以便采取措施进行预防的分析方法[1]。

1 PFMEA的应用

1.1 使用策略

PFMEA的应用所遵循的基本策略：通过回顾目标工位PFMEA，系统性地分析RPN值降低的有效途径，并确定改进目标；确定目标后开展措施探索及可行性分析，推动并跟踪合理措施的实施；对取得的成效进行总结和汇总，重新评估发生频度、探测度等，并得到新的RPN值；巩固已有成效，更新、优化PFMEA，推动持续改进。依靠以上策略探究，发现问题，并解决问题，逐步实现加工工艺优化、制造质量改进等目的。

1.2 质量问题解决

1.2.1 问题描述及分析

柳州某发动机工厂二三期缸盖车间自Turbo改造SOP后，陆续收到下游客户（装配线）反馈缸盖底面（燃烧室面）划伤、压伤引起长缸体泄露问题，平均达2台/班次。运用PFMEA工具分析底面划伤的失效模式，潜在风险为缸盖密封区密封不良，发动机泄漏，严重度等级（S）为7；问题件数量达1 211台/月，结合产量信息，该问题频度（O）为6，生产线通过下线100%目视检查控制，该控制方法探测度（D）为8，导入公式：

RPN=S×O×D（1）

式（1）中：RPN为风险顺序数；S为严重度等级；O为问题频度；D为探测度。

该问题风险系数RPN[2]达336，查询风险矩阵，该问题风险优先级为1，亟须攻关解决。针对失效原因制定对策降低问题发生频度，将频度降低至4，可有效地降低RPN值。

1.2.2 潜在要因分析

利用“人、机、料、法、环 ”、鱼骨图&关联图对潜在要因进行分析，确定清洗机夹紧机构异常、辊轮质量缺陷、辊道清洁度差3个关键要因（如图1所示）。

（1）清洗机夹紧机构异常。工作台定位面平面度超差，铝屑掉落无法及时排出；零件压紧机构垂直度、平行度超差，导致零件非正常状态夹紧。

（2）辊轮质量缺陷。问题辊轮铬镀层与基体结合不致密，使用过程中部分铬镀层破损脱落，破损区周边不规则受力，形成尖锐突起毛刺。

（3）辊道清洁度差。保证定位精度，该工厂诸多工位采用将零件顶起夹紧的方式固定零件。夹紧过程中零件震动，导致水道内铝屑震落堆积在定位面，引起压伤。

1.2.3 措施实施

针对要因分别制定措施（见表1）。

措施实施后，缸盖底面划伤问题得到有效遏制，问题发生概率由原来最高时产量的4.5%降低至0.4%，长缸体泄露问题也由平均2台/班次降低至0.2台/班次。按照该企业GMS/CI.03节约效益换算标准，减少零件报废、停机及返修浪费共计31.85万元/年（如图2所示）。

1.3 优化加工工艺

1.3.1 问题描述及分析

某工厂缸盖机加工线对凸轮轴瓦盖（含大盖总成、止推盖、非止推盖3种）工艺设计同一工位（OP150）人工安装，由于止推与非止推2种盖子结构差异较小，所以存在错装风险。与此同时，其控制方法为后工位100%目视检查，探测度较低，错装问题件极易外流。根据调查发现，该工厂凸轮轴抱死引起的客户退回事件约2起/月，瓦盖错装问题占比达50%。运用PFMEA对该问题进行评估，瓦盖错装将引起发动机凸轮轴抱死，严重度等级（S）为8，通过后工位100%目视检查探测度（D）为8，带入公式（1），风险系数RPN为256，查询风险矩阵，该问题风险优先级为1。针对失效原因制定对策，提升问题探测度，在无法消除差错的前提下，需及時发现、纠正，防止差错形成缺陷[3]。

1.3.2 控制策略评估

对比2种瓦盖结构上的差异，如图3所示，止推盖（②）止推面为加工面，粗糙度控制为0.8，非止推盖（{1}）对应位置为铸造成型，粗糙度为3.2，存在明显的差异点。止推盖顶面（红圈处）有凹槽，而非止推盖没有。基于上述差异，分析制定粗糙度差异防错、顶部探测防错2种不同的控制策略。

（1）粗糙度差异防错。对粗糙度在线测量可行性评估，瓦盖止推面宽度为4 mm，查询粗糙度检测截止波长标准（如图4所示），0.1～2.0区间，滤波为0.8，最小测量长度为4.8 mm，考虑边缘效应最小评价长度为4 mm，且该工位在线工件定位精度有限，无法保证测针测量要求，策略可行性低。

（2）顶部探测防错。如图3所示（画圈处）瓦盖顶面止推盖有凹槽，若设计物理探针接触感应，可准确地判别瓦盖类型，从而实现错装预防。当前，该工位节拍为86 s，仅剩余6 s节拍，需重点考虑节拍问题，将小盖顶部探测工装集成在现有工序。在大盖类型检测处增加探针，同步检测小盖类型，无需增加该工位的生产节拍，且拧紧设备间的空间足够，策略可行性高。

2 控制策略实施

基于上述分析，选定瓦盖顶部探测防错作为凸轮轴小盖安装的控制策略，设备建造完成投产后，瓦盖错装风险探测度取值降低至3，风险系数RPN降为96，风险优先级降为2。连续跟踪1年，未发生客户关于瓦盖错装的反馈，减少零件及返修费用共计2.02万/年。优化后的工艺流程图如图5所示。

3 总结

PFMEA可广泛应用于模具试制、新零部件量产、客户关注问题及生产质量问题等方面。使用时基于PFMEA应用的基本策略，结合“人机料法环”原则、“鱼刺图”等质量工具，可有效地解决缸盖加工中的质量问题，优化加工工艺，降低制造成本。PFMEA是个动态过程，需要不断地总结和回顾，不断发现、解决新的高风险问题，推动持续改进。

参 考 文 献

[1]王大明，梁贺，赖智宇，等.浅议PFMEA在实际生产中的有效运用[J].装备制造技术，2009（11）.

[2]袁浩，王学敏，刘文浩.过程潜在失效模式与影响分析在汽车白车身制造中的应用[J].汽车工艺与材料，2014

（7）：36-41.

[3]陈丽华，周炳海.PFMEA与防错技术在汽车行业中的应用[J].机械制造，2007，45（9）：61-64.

[责任编辑：陈泽琦]