摘要：文中针对产品机加工试制过程的异常状况进行分析，从设备维护、夹具、刀具、来料控制以及检测与过程策划等方面提出改进方案，提高试制过程的资源利用率及过程可控性。
关键词：机加工试制；异常；设备；刀具；夹具
引言
随着科技的日新月异，人们对产品追求独特性和差异化需求的进一步提升，对新产品试制的需求不断增多。而新产品因多品种、小批量的特点，往往因制造过程的柔性化限制等原因，造成其在试制生产过程中，资源的有效利用率较低。童向荣[1]提出在柔性化不足的机械加工车间，试制产品多品种、小批量的加工中，使用配备四轴的立式加工中心及卧式加工中心生产，利用托盘管理系统及组合夹具增加生产柔性。王安宁[2]采用成组技术和运用成组技术条件下的生产管理来改进新产品试制车间的生产，例如成组夹具的使用，使相似零件加工不需要更换夹具，节约了准备时间，使多品种小批量的样机研制模式转变成接近中等批量的生产模式。崔峻华[3]利用设备窗口期安排加工的新产品开发动态排产模型，以提高设备利用率。专家学者们对产品试制过程的资源调度和优化方式做了很多研究，但是对于影响资源有效利用的深层次的原因分析研究较少[4-15]。本文针对企业内部存在的影响资源有效利用的因素进行分析，并提出改进方案，提高试制过程的资源利用率及过程可控性。
1新产品试制过程的异常
新产品样件的问世，经历原型样件开发、工装样件开发、批量生产件生产验证、批量生产交付等过程，其中前面两个过程都是属于新产品试制验证过程。目前本公司机加工部已经集中部分设备及人员资源，专门用于新产品的试制。新产品开发从项目管理、工艺技术、质量策划到生产验证组成一个完整的结构，形成四条机加工产品试制线，相当于一个小型的产品试制车间。基于此种组织结构模式，新产品的试制总资源是固定的，在这种条件下的试生产，过程异常主要为夹具异常、刀具异常、设备异常、检测异常、来料异常、策划不充分等。表1统计的是本公司2016年一季度新产品试制过程的异常。
2试制过程异常控制方法
2.1设备异常控制
从本公司的试制过程看，异常最多的出在设备上，因为本公司用于新产品试制的设备是使用量产线上置换下来的设备。这些设备主要有立式数控车床、卧式数控车床、普通数控加工中心，带第四轴功能的加工中心、卧式加工中心等，平均投入使用年限为9a。因为新产品试制的班产效率要求相对较低，这些设备和有限的调试人员配合可以达到内部资源的合理利用。设备的异常控制主要在于及时的故障维修、预防性维护及备品配件的合理管理。
2.2刀具异常控制
刀具异常主要发生在刀具的选型策划上，一季度的7次刀具异常中3次因为选用的刀具与工件干涉，2次因为刀具选用不合理，因此刀具的异常控制重点放在刀具选型策划上。本公司的刀具选型是由刀具工程师根据产品特征确定，选用现有刀具或制定新刀具方案，然后实施刀具采购。因此在刀具选型策划上，针对之前发生过的刀具异常，制定经验教训库。对特殊结构环槽位置、背铣空间小的位置、斜面废气孔等容易出现刀具干涉的，制定刀具提前修磨管理方案；对特殊刀具使用引发过的加工缺陷及改进方法，建立刀具及切削参数台账。通过刀具经验教训库的建立及维护，为新产品刀具选型策划提供重要的参考依据，减少新产品试制的刀具异常。
2.3夹具异常控制
夹具的异常主要表现在夹具设计方案不合理、夹具制造精度不够等两个方面。夹具设计方案不合理，一是夹具公差与配合设计上未考虑后续工序尺寸链，如A0001加工零件孔偏；二是夹紧时没有考虑工件或定位元件的变形；三是没有考虑薄壁工件刚性不足而造成加工过程的变形，如H0001工装未事先增加辅助支撑。这些方案的设计不合理，都会最终影响工件的精度，同时在夹具设计时还应充分考虑安全防护装置，以及作为新产品试制的夹具的制造成本。夹具制造精度问题改进要在夹具验收问题上整改。本公司的夹具制造都是外委进行，在新产品试制前去供应商处验收夹具时，增加在供应商处的调试及在线检测控制，把夹具验证过程转移到供应商处，可以有效降低新夹具在公司内部验证时出现异常并返回供应商处修整的时间，提高内部资源的利用及减少内部抱怨。
2.4来料异常控制
来料异常主要发生在不锈钢铸件上，因其材料特性，在新产品试验初期，铸件的工艺还未定型，铸件存在内部缩孔、气孔、夹渣等缺陷，都需要经过机加工后发现，铸件的成品率低大大影响新产品机加工试制的效率。来料异常控制首先从来料内部控制，在铸件外观上加强外观检查频率，改进外观检查工具，如使用内窥镜检查工件流道内表面缺陷。其次，收集其他同材质零件或结构相似零件的缺陷教训，制定新品专用的外观检查标准及指导文件。最后，针对铸件内部缺陷，在条件允许的情况下进行一定数量的切割验证，尽可能排除缩孔等批量缺陷。
2.5过程失效控制
新产品试制过程的失效控制，除上述几个过程控制外，还需要对产品的先期策划及后期质量检测进行控制。产品的先期策划在制造过程中包含人、机、料、法、环、测的六方策划。“人”和“机”的资源虽然是确定的，但对这两个资源需要评估资源的适用性。如调试人员有擅长操作数控车床的，也有擅长操作加工中心的，工种不同，安排调试任务时也要区别对待，合理安排。机器的资源除机器类型的分类外，还需要考虑其加工行程，主轴刚性，刀库配备等，主轴刚性对不同材质的工件切削影响较大，不锈钢材质的零件最好选用BT50的设备加工。对本公司机加工部来说，原材料是公司内部前道生产的铸件以及外购的装配小件，先期策划时要确认交付进度。环境要考虑潮湿天气及高温天气时不同的防锈工艺参数，以及温差变化带来的对工件测量结果的影响。笔者认为“测”可以算作“法”的一部分，因为制造过程在设计时除切削方法的策划外，夹具方案的设计、切削刀具的选择、探测工具的选择、探测频次确认等都是制造过程要考虑的方法。先期策划控制是在新产品开发项目进入执行阶段前的过程控制，可以有效控制项目开发进度，减少试制过程变更，降低试制过程异常风险。后期质量检测控制是对先期质量设计、中期质量制造的最后一道质量过程管控，主要针对零件的质量。首先要规范作业，严格执行试制文件及相关标准文件，其次跟踪、汇总各种质量问题，评审质量缺陷情况，最后要对关键工序进行100%核查。质量检查的结果要提交产品开发项目团队，项目团队可以对所有生产过程因素和影响进行评价，制定跟进措施加以整改，为产品和过程实现后期批量生产实施基础验证。
3结语
经过试制过程的异常控制，本公司机加工部新品试制资源得到很大的释放，一季度机加工新品总件数为6422件，而二季度完成机加工10833件，总资源利用率提高68.7%。但是不足的是，在资源利用率提高的同时，产品的质量成品率有所下降，二季度成品率为93.42%，相比一季度的95.44%下降两个百分点。对于资源利用和产品质量双向提升以提高产品开发的项目管理质量是笔者需要进一步研究的课题。
［参考文献］
［1］童向荣,陈政弘,赵福成,等.浅谈现代产品试制的加工方式［J］.机械研究与应用,2014(2):191-194.
［2］王安宁.成组技术条件下新产品研制过程的生产调度［J］.机械工程师,2013(8):233-234.
［3］崔峻华,陈进,邓玉锋,等.机械制造企业新产品试制生产任务调度方法［J］.江南大学学报(自然科学版),2015(6):326-332.
［4］白思俊.现代项目管理概论［M］.北京:电子工业出版社,2006.
［5］李要刚.浅谈汽车新品开发中项目管理的应用［C］//河南省汽车工程学会第六届科研学术研讨会论文集.2009:16-17.
［6］刘尚龙,王伟振,孙凤梅,等.试制同步工程研究与应用［J］.汽车科技,2016(2):74-78.
［7］李颖.关于风电叶片新产品试制项目管理的探讨［J］.经营管理者,2014(3):96-97.
［8］宁龙举,徐凯.通用机械设备维护的必要性和重要性［J］.职业技术,2015(6):110-111.
作者：芮晓霞 单位：常州中车汽车零部件有限公司
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