摘要：2014年变速器壳体8-11月份毛坯不良率平均值19.89%，造成的机加成本损耗和工时浪费较为严重。以11月情况为例，共计投入毛坯2644件，其中气密测试不合格520件，外观检查不合格161件，气密不良占总体不良比率为77%，气密合格率仅达到79.44%。下面就对如何提升变速器的壳体气密合格率进行探讨。
关键词：变速器；壳体气密；合格率
1 工艺过程说明
铸造流程：经喷淋模具、低速填充熔汤、高速推进熔汤、压铸后成型。
气密检测流程：分别为3、5、7工位，共计测试26项腔体、油路孔；其中3工位1项腔体、5工位12项油路孔、7工位13项油路孔。
2 原因的分析
2.1 验证气密检测流程数据可靠性
技术可靠性：对变速器壳体的气密检测采用干式差压式试漏法，在制造领域内属于应用广泛的成熟技术。
设备可靠性：1）每天利用标准样件（合格标准样件、泄露标准样件）校检设备测量系统的稳定性及随环境等因素而波动的趋势；2）试漏仪电气元件定期进行自检；3）定期委托第三方对气路、表盘校验。
测量可靠性：1）本项目开展前，曾做30件复测试验，检验测量系统稳定性；2）项目开展后，对各路、各泄漏级别的零件做复测试验，确定测量方式的合理性；3）与毛坯铸造厂家共同试验，我方根据零件泄露量的不同，筛选各泄露级别的零件，提供给铸造厂家复测，测量结果双方均认同。
2.2 排查毛坯铸造流程影响因子
2.2.1编制流程变量图
流程变量图是一种绝好的识别所有隐藏变量的工具，是流程改善的关键一步，通过分析人、机、料、法、环等重要部分，制作铸造流程变量图，挑选可能影响变速器壳体气密性的全部因子。
2.2.2编制因果矩阵图
因果矩阵图是在鱼骨图的基础上，利用矩阵的形式处理一些多因子、影响互相关联、无法单独辨析的复杂问题。可以评价每一输入变量或影响因素对气密合格率的相对关系，评价其重要程度，将每一单元的相关程度得分乘以该列对应的输入变量的权重数，然后将每一行的乘积相加，这个结果就代表了该输入变量的权重。对上述23项因子，按其对变速器壳体泄漏量的影响程度，逐项打分，制作因果矩阵图。
2.2.3潜在失效模式及后果分析
潜在失效模式及后果分析是分析本流程中每一项重要因子所可能产生的故障模式及对变速器壳体气密性所有可能造成的不良影响，并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。
通过潜在失效模式及后果分析，针对上述因子当中RPN超过60分、小于90分的3个项目（压射速度、铸造压力、内冷压力），需要对其进行实际生产验证，验证其与变速器壳体气密性的关联程度，若强相关，则对其进行改善；对RPN超过90分的3个项目（模具质量、低速速度、喷淋时间），需要对其优先进行改善。
2.3 假设检验
2.3.1对压射速度与变速器壳体气密合格率相关性的检验
试加工两组产品，其他参数相同，压射速度分别设置3m/s及5m/s，对其做双比率检验。
双比率检验结果为P值=1＞0.05，即压射速度与变速器壳体气密合格率不相关，因此，不列为需改善的因子。
2.3.2 对铸造压力与变速器壳体气密合格率相关性的检验
试加工两组产品，其他参数相同，铸造压力分别设置68MPa及70MPa，对其做双比率检验。
双比率检验结果为P值=0.034＜0.05，即铸造压力与变速器壳体气密合格率强相关，因此，列为需改善的因子。
2.3.3 对内冷压力与变速器壳体气密合格率相关性的检验
试加工两组产品，其他参数相同，内冷压力分别设置0.17MPa及0.23MPa，对其做双比率检验。
双比率检验结果为P值=1＞0.05，即内冷压力与变速器壳体气密合格率不相关，因此，不列为需改善的因子。
3 加强改进的措施
3.1 模具质量的改进
3.1.1存在问题
压铸生产过程中：不易充填的形状多、充填距离远、充填时间长、熔汤前端温度低等等，不可避免的要产生较大机械应力和热应力，而应力则致使模具老化进而造成裂纹、开裂等现象。模具裂纹，在铸造过程中裂纹处漏水，压射铝液后，残留水分高温气化，形成大量气泡，导致缩孔，造成零件气密合格率低。
3.1.2 改进措施
1）在对模具修理前，调节内冷量，减少漏水量；2）对模具裂纹的部位，更换可动镶块；3）在上一步的基础上，更换固定镶块。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1.3 效果验证
1）模具老化部位换新，提高模具整体质量；2）模具无裂纹，提升变速器壳体产品质量，气密合格率提升；3）模具裂纹造成零件泄露量增大、泄露处增多，同时伴随着砂眼；改善后，砂眼直径减小、砂眼数量降低。
3.2 低速速度的改进
3.2.1存在问题
1）低速速度可能过大，溶液波动较大，在推进至浇口附近前，卷入气体，卷入的气体同金属溶液一起进入型腔内，增加气泡的数量和体积，致使压铸件内部形成大量的气孔和缩孔；2）低速速度可能过小，与压室内壁接触的部分金属溶液就会发生凝固，在铸件中产生夹渣缺陷，进而影响产品内部质量，形成大量的气孔，造成零件气密合格率低。
3.2.2 改进措施
试加工四组产品，其他参数相同，低速速度分别设置0.19m/s至0.25m/s四个档位，对其做卡方检验，验证其最合理的参数选择。
卡方检验P值=0.023＜0.05，证明所尝试的低速速度中存在最合理的参数，将低速速度参数调整为0.21 m/s。
3.2.3 效果验证
降低低速速度后，使溶液推进过程缓慢，在没有启动冲击的情况下，顺利且有效的防止气体卷入。低速速度适当，溶液推进过程平稳，压室内的金属溶液和气体容易分离。
3.3 铸造压力的改进
3.3.1 存在问题
不同材质、不同零件结构需求不同的铸造压力，压铸技术适合于薄壁复杂的铸件，但是当铸造压力过小时，压铸能力不足，不能有效地压出气体，产生气孔；当铸造压力过大时，液态不稳定，易产生气孔，造成零件气密合格率低。
3.3.2 改进措施
试加工三组产品，其他参数相同，铸造压力分别设置69MPa至71Mpa三个档位，对其做卡方检验，验证其最合理的参数选择。
卡方检验P值=0.008＜0.05，证明所尝试的铸造压力中存在最合理的参数，将铸造压力参数调整为70Mpa。
3.3.3 效果验证
改善后，零件的气密合格率得以提升，证明改善后的压射比更适合变速器壳体。
3.4 喷淋时间的改进
3.4.1 存在问题
喷淋的液体中主要含有两种物质：水、脱模剂。喷淋的作用主要包括清洗、冷却并且使毛坯铸造完成后利于脱模。喷淋时间如果过短，将导致模具清洗不净、模具局部冷却不彻底、模具上脱模剂不均等后果，而造成的压铸过程中铝液流通不顺畅，进而导致气体未及时排出，也就是缩孔的产生；喷淋时间如果过长，虽然起到冷却均匀、清洁彻底的作用，但却致使模具在高温情况下骤然降温，并且降温幅度较大，这样，在铸造下一工件时，会导致模具温度不够，进而影响铸件内部结构，产生气孔等质量缺陷，造成零件气密合格率低。
3.4.2 改进措施
试加工三组产品，其他参数相同，喷淋时间分别设置3S至7S三个档位，对其做卡方检验，验证其最合理的参数选择。
卡方检验P值=0.024＜0.05，证明所尝试的喷淋时间中存在最合理的参数，将喷淋时间参数调整为5S。
3.4.3 效果验证
模具的脱模效果良好、清洁度得以改善，气密合格率提升。模具的冷却时间更适当、合理，既达到冷却均匀的效果，又不会致使模具温度骤降。
3.5 成果输出
3.5.1 项目指标跟踪
通过对模具质量、低速速度、铸造压力、喷淋时间的改善，变速器壳体气密合格率在每一改善阶段都有所提升，并最终提升至95.32%。
3.5.2 过程能力验证
虽然通过改善流程内的关键影响因子，使得变速器壳体气密合格率有了明显的提升，但是改善后的流程稳定程度，需要对其进行验证，采用的是过程能力分析，即SPC计算任一油路孔的泄露量，通过连续25个零件的数据搜集，验证其PPK数值。
结束语：
总之，本文从变速器壳体气密合格率指标入手，以细化合格率到各个油路的泄漏量为起点，以气密检测数据的可靠性为前提，借助流程变量图、因果矩阵图、FMEA、双比率检验、卡方检验等工具最终确定并完成了对流程内重要因子的改善，以达到提升变速器壳体气密合格率的目的，并通过最终输出SPC验证良好的过程控制能力。
参考文献：
[1]徐国霖，严炎祥，仉维平. 变速器壳体压铸模[J]. 模具工业，1991，47-50.
[2]范海洸. 铝合金压铸模具的焊接修复[J]. 科学中国人，2015，0（2X）.
[3]徐挺，庄舰，周金荣，熊瑞斌. 一款汽车变速器壳体压铸模具的关键结构设计[J]. 铸造，2015，64（5）：415-418
论文作者:张景广,贾志永
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
标签：壳体论文; 变速器论文; 合格率论文; 模具论文; 压力论文; 参数论文; 因子论文; 《基层建设》2019年第28期论文;