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铸造生产过程质量及其控制方法的优化方案

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了保证稳定地生产出符合质量标准的铸件,就必须对铸造生产过程中的这种质量波动情况进行有效的控制。2)通过生产过程质量控制使过程工序处于受控状态,确保较高的铸件合格率,减少由于废品铸件造成的经济损失,降低质量成本,提高铸造企业的经济效益。铸造生产过程质量控制方法主要采用统计质量控制方法。

铸造生产过程质量及其控制方法的优化方案

1.铸造生产过程质量概念

铸造生产过程质量是指从原材料使用到合格铸件出厂的铸造生产全过程质量,也可以理解为铸造生产过程满足规定需要和潜在需要的特性的总和。

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图4-1 铸造分类

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图4-2 砂型铸造生产过程描述(铸铁件)

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图4-3 消失模铸造生产过程描述

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图4-4 熔模铸造生产过程描述

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图4-5 陶瓷型铸造生产过程描述

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图4-6 金属型铸造生产过程描述

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图4-7 压力铸造生产过程描述

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图4-8 压力铸造生产过程循环图

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图4-9 低压铸造生产过程描述

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图4-10 真空吸铸生产过程描述

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图4-11 离心铸造生产过程描述(球墨铸铁管)

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图4-12 石膏型铸造生产过程描述

铸造生产过程质量应该包括铸造生产过程中每一个生产环节的质量,如型砂芯砂与涂料的配制质量、造型制芯与合箱的质量、熔炼与浇注的质量、落砂清理与后处理的质量等。

型砂芯砂与涂料的配制质量,其性能是否符合要求,直接影响铸件质量。

熔炼前的正确备料与配料,不仅可以减少废品,保证铸件质量,还可以降低炉料的消耗。

合金熔炼的质量,直接与铸件的质量相关。

浇注工艺是否合理,浇注工作组织的好坏,都直接影响铸件的质量。铸件产生的缺陷许多都与浇注工作的质量有关。

铸件落砂清理与后处理的质量也直接关系到铸件质量,并且往往由于落砂清理与后处理的工作质量造成成品铸件损坏而报废。

总之,铸造生产过程质量与最终的铸件质量都是相互关联的,如果生产过程质量失控,都会最后影响到铸件的最终质量。

2.铸造生产过程质量控制意义

应该指出,用铸造方法生产铸件是一种不稳定的制造工艺过程。这是因为铸造所涉及的技术领域比较广泛,而且又是一种劳动密集型的作业,并且在很大程度上取决于操作者的技能与素质。因此,铸件在形成的整个过程中,始终存在着质量波动的情况。为了保证稳定地生产出符合质量标准的铸件,就必须对铸造生产过程中的这种质量波动情况进行有效的控制。

铸造生产过程质量控制的意义如下:

1)通过生产过程质量控制,使铸造设备保持最佳运行状态,使所用原材料能最大限度地保证工序质量和铸件质量,使所采用的操作方法尽量最佳,使操作者能最大地发挥潜能,特别是使生产第一线的员工充分发挥在保证铸件质量方面的主观能动性,有利于强化质量责任制,提高以人为本的4M要素(人、机器、材料和方法)的质量管理水平。

2)通过生产过程质量控制使过程工序处于受控状态,确保较高的铸件合格率,减少由于废品铸件造成的经济损失,降低质量成本,提高铸造企业的经济效益。

3)通过生产过程质量控制,可以找出铸件质量的波动规律,把正常波动控制在合理的范围内,消除异常因素引起的系统波动,使铸造生产达到稳定生产铸件的目的,从而确保向用户提供合格和满意的铸件。

3.铸造生产过程质量控制方法

铸造生产过程质量控制应贯穿于铸件质量形成的全过程,其主要内容包括:确定控制对象,制订控制计划和标准,实施控制计划,并在实施过程中进行连续监视、评价和验证,纠正不符合工艺设计和操作程序的现象,排除质量形成过程中的不良因素,使其恢复正常状态。

铸造生产过程质量控制方法主要采用统计质量控制方法。常用的有直方图法、排列图法、因果图法、散布图法、分层法、调查表法、控制图法。前六种质量控制方法可参见第7章的7.1.2节。下面简单介绍控制图法。(www.xing528.com)

控制图是用来分析和判断生产过程工序是否处于稳定状态并带有控制界限的一种图形表示,如图4-13所示。

(1)控制图的分类 控制图分为分析用控制图和控制用控制图。分析用控制图是根据实际测量出来的数据,经过计算得出控制的上下限值之后画出的,它主要用来对初期质量的测定和监控,分析过程工序是否为统计控制状态,该过程工序的工序能力指数是否满足要求。

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图4-13 控制图的基本形式

UCL—上控制界线 CL—中心线 LCL—下控制界线

控制用控制图是根据以前的历史数据,或之前生产过程工序质量稳定时的控制上下限,作为今后生产过程工序质量控制的上下限。它的意义在于用之前控制界限来衡量近期的生产过程工序质量状况。

应该注意,一道生产过程工序开始应用控制图时,几乎总不会恰巧处于稳定状态,因此可以把它作为分析用控制图。当过程调整到稳态后,才能延长控制图的控制线作为控制用控制图。

控制用控制图经过一个阶段的使用后,可能又出现异常,这时应按照“查出异因,采取措施,加以消除,不使出现,纳入标准”的方针去做,恢复所确定的稳定状态。

(2)控制图的作图方法与步骤 控制图的作图方法与步骤如下:

1)收集数据。选定工序,收集品质特性值,工序应较稳定,数据一般在100个以上。

2)数据分组。以4个或5个为一组,分成25组。

3)将各组数据纳入规定栏目内。

4)计算各组数据的平均值。978-7-111-45008-5-Chapter04-14.jpg(精确到比观测量值多一位小数)。

5)计算总平均值或中心值。978-7-111-45008-5-Chapter04-15.jpg(精确到比原始数据多两位小数)。

6)计算各组极差Ri=xmax-xmin

7)计算极差的平均值。978-7-111-45008-5-Chapter04-16.jpg

8)计算上下控制界限和中心线

978-7-111-45008-5-Chapter04-17.jpg图的中心线上下控制界限的计算公式:

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R图的中心线上下控制界限的计算公式:CL=R UCL=D4R LCL=D3R

9)画控制线。978-7-111-45008-5-Chapter04-19.jpg图在上,R图在下,横坐标表示样本号、组号或时间。纵坐标表示978-7-111-45008-5-Chapter04-20.jpg值或R值,中心线用实线,控制界限用虚线。

10)描点连线。将各组978-7-111-45008-5-Chapter04-21.jpg值和R值用点描在相应的控制图上,并用折线连接。如果用Xbax-R图的专用软件,只要将测量的数据输入计算机,会自动显示控制图的图形,并能精确地计算出CpCpk的值,可免除手工计算之烦恼。

11)判异或判稳。若稳,则计算过程能力指数并检验其是否符合技术要求。若不稳,要立即寻找原因,并采取纠正措施。

12)延用978-7-111-45008-5-Chapter04-22.jpg控制图的控制线,当做控制用控制图进行日常管理。

应该指出,步骤1)~11)为分析用控制图阶段,步骤12)为控制用控制图阶段。

(3)应用 在铸造生产过程中应用控制图进行质量控制时,一般按以下步骤进行:

1)当铸造生产过程工序中质量尚未稳定,即生产过程工序处于失控状态时,应加强管理,改进工艺,使生产过程工序处于稳定状态,这一阶段称为调整阶段。

2)当生产过程工序已进入受控状态时,就可以采用控制图,进行生产过程工序质量管理了。可以根据生产过程工序控制的需要,选择合格的控制图(见表4-1)。

3)当生产过程工序进入控制阶段时,还应当考虑生产过程工序质量应稳定在一个什么样的水平上,并根据具体情况作出决策。此时,就需要用控制图所使用的数据作直方图,并结合生产过程工序的质量指标来计算Cp值或Cpk值,真正做到生产过程工序质量能够受控。

表4-1 控制图的分类与选择

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(续)

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注:1.表内控制图的控制限公式中的系数见表4-2。

2.依据ISO 9000:2005中的定义,“缺陷”改为“不合格”。

3.正态分布的参数均值μ与标准差σ互相独立,控制正态分布需要分别控制μσ,故正态分布控制图都有两张控制图,前者控制μ,后者控制σ二项分布与泊松分布则并非如此。

4.X-R图可由X-S图代替。

5.最重要的是XS图与X-R0图。

表4-2 控制图控制限的系数

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注:摘自国家标准GB/T 4091—2001《常规控制图》的表2和表4。

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