DF公司球阀的改善研究

时间：2024-07-28

高小双

（河北工业大学，天津 300401）

1 公司概况

DF公司是世界著名的制冷和供热产品制造商和服务供应商，其供热事业部生产产品主要有三种，即球阀、温控阀和热表。通过分析该公司供热事业部产品相关数据，发现其中球阀车间比其他产品车间的质量问题多，具体不良产品投入成本如下：球阀不良产品成本为229255元，温控阀为37118元，热表为64135元，利用Minitab做出pareto图可知，球阀的不良质量成本占比为69.4%。此外，等同时间内，三种产品投诉数量也不相同，球阀、温控阀和热表的投诉数量依次为123个、16个和15个。因此，本文将着重研究DF公司球阀产品质量生产优化问题。

2 球阀存在的质量问题

2017年的DF公司球阀产品质量问题数据统计结果如下：内漏问题投诉数量为57个，其中由于生产原因造成内漏的为35个，占比61.4%，而其中因高转矩生产原因数量为24个，占比68.5%；外漏问题的数据为为17，其他类型的问题统共15个。综合考虑，本文将针对高转矩问题进行重点研究。

高转矩即需要使用较大力才能打开球阀，直接影响了客户的使用体验。而扭矩的大小与生产过程焊接工序顶紧力有关，当顶紧力大时，开启扭矩就大；顶紧力小时，开启扭矩就小，但太小的顶紧力又会加大球阀泄露的风险，所以合适的开启扭矩范围，既不会泄露也不会扭矩值过大，影响开关操作。因此，针对球阀产品扭矩过大，DF公司成立质量小组对其进行优化研究。

3 质量改善方案设计

通过以上分析，发现DF公司球阀最大质量问题是高转矩，通过分析发现影响扭矩值的直接原因是顶紧力设置不合理，需要对其进行改善，达到减小扭矩值的目的。本文在球阀扭矩值确定过程中，使用扭矩测量仪进行测量，并通过单因素实验设计找到合理的顶紧力范围，在保证不出现泄露的前提下，最大程度地降低了扭矩力。

3.1 确定改善方案并优化

考虑到经济和成本，根据工程师经验，对顶紧力因素进行实验设计，找到最适合的顶紧力范围，在保证不泄露的前提下，达到扭矩最小。按照实验条件一致性原则，即在整个实验过程，除预处理实验因素外，其他条件要求前

后一致。

3.2 实验前准备

实验前为确定测量系统可靠，要进行MSA测量分析，对球阀产品在相应顶紧力值下是否存在泄漏情况进行判断，并确定Kappa系数，保证测量准确性。准备阶段，选取30个样本，样本数量记为S，两位操作者在不同时间对每个样本进行3次检查，判断其是否泄漏，实验次数记为T（合格品记为1，不合格记为0）。对数据进行分析处理后发现，每个Kappa值都大于0.75，可得测量系统没有问题。

接下来，对扭矩测量仪进行量具相关分析，看测量系统是否可靠。对产品进行随机取样，抽取10个产品，三个操作员A、B和C，对每个产品的扭矩值各测量三次，并记录数据，将数据输入在Minitab软件进行量具的分析。分析结果表明方差贡献率为0.81%，小于1%；NDC值为15，大于10；扭矩测量仪的GR&R值为8.98%，小于10%，可得此测量系统可接受。

3.3 实验内容

本实验的目的是找到合理顶紧力，使球阀在不泄露的前提下具有最佳的扭矩值，故采用黄金分割法来进行实验，判断标准为产品不泄露时扭矩值的为最优解。

原有球阀设计采用顶紧力值为2600N，扭矩过大，据相关人员分析，将顶紧值范围设置为1200～2400N。由黄金分割法，实验点x1为1658.4N，设置为1660N。实验点x2为1941.6N，设置为1940N。

具体实验情况如下：x1点出现了泄露的情况，x2点没有泄露，连续进行五次实验，记录扭矩值均为188N·m，确认x2为好点。继续实验，新的实验范围是1660～2400N，x3取值为2120N，实验无泄漏，扭矩均值为210N·m，对比顶紧力，x2为好点。继续实验，新的实验范围是1660～2120N，x4取值为1840N，实验无泄漏，扭矩均值为178N·m，对比顶紧力，x4为好点。继续实验，新的实验范围是1660～1940N，x5为1760N，实验有些许气泡冒出情况，故x4是好点。继续进行实验，新的实验范围是1760～1940N，x6取值1860N，实验无泄漏，扭矩均值180N·m，对比顶紧力x4为好点。继续实验，新的实验范围是1760～1860N。x7取值1780N，实验有小气泡冒出，故x4是好点。继续实验，新的实验范围是1780～1860N，x8取值1800N，实验无泄漏，扭矩均值为156Nm，x8是好点。

通过以上实验找到了合适的顶紧力，即1800N是在不泄露情况下的扭矩值整体最小的顶紧力值。但由于生产时的设备、人力等因素的不稳定性，质量小组决定将生产时顶紧力范围设置为1800～1900N，可以达到不泄露，扭矩最合理。