提高CT20型弹簧操动机构一次交验合格率

服務於電力現代化打造輸配電行業領軍企業提高CT20型弹簧操动机构一次交验合格率

螺丝钉QC小組

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！浙江华仪电器科技股份有限公司是华仪电气股份有限公司的核心生产单位之一，省级高新技术企业。专业生产40.5kV及以下真空断路器、负荷开关、自动配电开关、智能控制器等产品。雄厚的人力资源、先进的生产检测设备、科学的管理模式、一流的服务水平，可靠而严格的质量控制使公司产品畅销国内外，受到电力行业的广泛青睐。其中“华仪”牌户外高压真空断路器荣获浙江省名牌产品称号。户外高压真空断路器被原电力部确定为全国重点推广新产品，市场占有率达25%，产销量连续十年居全国首位。一、企业简介

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！小组简介小组名称螺丝钉QC小组成立时间2010.07.05课题名称提高CT20型弹簧操动机构的一次交验合格率小组类型攻关型组长杨建发活动日期2010.7-2011.2课题注册2010年7月小组成员4人注册编号活动频次10次QC教育时间20小时以上序号姓名性别文化程度职称组内分工1杨建发男中专助理工程师组长负责方案实施2吴红波男大专工程师顾问负责技术支持3黄巨丰男高中供应组员负责方案实施4鄢争红男高中生产组员负责方案实施小组成员二、小组概况

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！TEXT公司关于弹操机构的质量指标弹簧操动机构的一次交验合格率≥97%CT20型弹操机构近期质量情况课题选定提高CT20型弹簧操动机构的一次交验合格率2010年3月-6月的一次交验合格率柱状图（数据见后表）97%95.2%三、选题理由

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！生产日期生产数量（台）返修总数（台）一次交验合格率2010.3.1～2010.3.312341095.7%2010.4.1～2010.4.302941694.6%2010.5.1～2010.5.313601895.0%2010.6.1～2010.6.303301495.8%合计12185895.2%

根据机构装配车间生产日报表的统计，CT20型弹簧操动机构2010年3月-6月的一次交验合格率如下表所示：制定活动计划为了让本次活动有步骤、有计划的开展，小组结合公司的实际情况制定了活动计划的进度表，如下表所示：

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活动计划进度表阶段实施项目2010.72010.82010.92010.10～2011.2P现状调查设定目标原因分析要因确认制定对策D对策实施C效果检查A巩固措施回顾总结计划进度实际进度

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2010年7月5日，下组对2010年3～6月份期间造成CT20型弹簧操动机构一次交验合格率偏低的原因进行了调查统计，结果如下:序号不合格项目频数（台）累积数（台）累积%1挂簧螺纹头断裂363662.1%2储能不到位84475.9%3低电压脱扣困难44882.8%4棘爪卡簧脱落45289.7%5其它658100%为了更加直观的表现以上诸多因素对CT20型弹簧操动机构一次交验合格率的影响，根据上表我们制作出了排列图：四、现状调查

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！TEXT挂簧螺纹头断裂储能不到位低电压脱扣困难棘爪卡簧脱落其它0105040302060020%100%80%60%40%36844662.1%75.9%82.8%89.7%百分比N=58台（2010年3～6月）频数（台）

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！从排列图可确定，影响CT20型弹簧操动机构一次交验合格率偏低的主要问题是：挂簧螺纹头断裂。由此可见，只要解决了挂簧螺纹头断裂的问题，该型号机构的一次交验合格率便能得到大幅度的提高。？

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通过分析和讨论，并结合类似产品的质量状况，我们将本次活动的目标设定为：将CT20型弹簧操动机构一次交验合格率提高到97%目标：97%现状：95.2%五、设定目标

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！目标值设定依据①公司下达给生产车间的一次交验合格率指标是建立在大量的数据统计基础上的，说明指标达到97%以上是合理的。②华仪电气质量管理体系文件中质量目标要求:高压元件产品的一次交验合格率2007年达到97%,并逐年上升。所以，CT20型弹簧操动机构的一次交验合格率必须达到97%。③其它型号的弹簧操动机构2010年3～6月份一次交验合格率分别为：产品型号生产台数返修台数一次交验合格率CT23系列9722497.5%CT32系列20032898.6%

而CT20型弹簧操动机构的装配工艺及工作原理与上述产品相似，故其一次交验

合格应该能达到97%以上。

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！图1为经返修拆卸下来的问题合闸弹簧组件，由图可见，弹簧已明显弯曲变形。图2为合闸弹簧组件分解后的断裂脱落部分。

图1图2挂簧螺纹头断裂脱落部分合闸大弹簧合闸小弹簧断裂脱落部分挂簧板六、原因分析

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7月10日，针对挂簧螺纹头断裂的问题，小组成员运用“头脑风暴法”对其原因进行分析，汇总并做出树图如下：挂簧螺纹头断裂人员1、未按装配工艺装配装配不当2、装配人员技术水平低材料3、零件有气孔杂质等缺陷零件缺陷4、零件尺寸误差大方法5、装配方式不合理装配方法6、结构设计不合理设计缺陷

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！确认方法确认情况参加人员完成时间现场验证装配人员进行现场装配示范，均严格按照装配工艺要求进行装配杨建发鄢争红2010.7.18确认1：未按装配工艺装配结论：非要因确认方法确认情况参加人员完成时间查看员工档案及培训记录装配工均为有3-5年工作经验的老员工，并接爱过相关的技能培训杨建发黄巨丰2010.7.18确认2：装配人员技术水平低结论：非要因根据“人、料、法”三个环节的树图分析，我们一共得出了6个末端原因，并进行了要因确认，结果见下表：

七、要因确认

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！确认方法确认情况参加人员完成时间现场验证对断裂截面进行检查，未发现故障零件断面有明显的气孔、裂纹等现象（见下图）杨建发黄巨丰2010.7.18确认3：零件有气孔杂质等缺陷结论：非要因确认方法确认情况参加人员完成时间现场验证对故障零件的关键尺寸进行测量，均在合格范围之内杨建发黄巨丰2010.7.18确认4：零件尺寸误差大结论：非要因

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！确认方法确认情况参加人员完成时间现场验证合闸弹簧装配工艺已制定多年，亦适用于其它产品，因此可排除装配方式的影响黄巨丰鄢争红2010.7.19确认5：装配方式不合理结论：非要因确认方法确认情况参加人员完成时间查看图纸模拟分析对挂簧螺纹头的结构和受力情况进行分析，发现其结构存在缺陷，在极端条件下有断裂的可能（见下图）杨建发黄巨丰鄢争红2010.7.19确认6：结构设计不合理结论：要因

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！壁厚约1mm，强度极低壁厚约2mm，强度低，若此处有气孔等缺陷，将更易断裂为避免与调节螺栓干涉及保证铸造工艺性，设计为缺口形式，强度低设计为圆孔，弹簧不易旋入，被迫用铁锤敲打，更易损坏零件通过验证，我们找出了造成挂簧螺纹头断裂的主要原因：

结构设计不合理

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针对以上引起挂簧螺纹头断裂的要因，小组成员于7月25日制定出了相应的对策：要因对策目标措施负责人完成时间结构设计不合理重新设计挂簧螺纹头使零件的力学性能和装配工艺性显著提高改进结构方案1:改变结构，使用中碳圆钢机械加工杨建发2010.7.25方案2:改变结构，铸造成型八、制定对策

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！重新设计挂簧螺纹头1、受力情况分析

2010年8月3日，小组对挂簧螺纹头的受力情况进行了分析，并绘制了受力简图：①受力截面积的影响FbS0

如图所示，设最大负荷为Fb,受力截面积为S0，抗拉强度为,根据抗拉强度公式:

有：

由于材料的抗拉强度一般情况下为定值，由公式可以看出，影响挂簧螺纹头所承受的最大负荷Fb的主要因素是受力截面积为S0，且S0与Fb成正比。经过计算，受力的截面积为32.18mm2，如能增大截面积为S0，挂簧螺纹头的受力情况将得到大大改善。九、对策实施

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！①缺口形状的影响为避免与调节螺栓干涉及保证铸造工艺性，将挂簧螺纹头前端设计为缺口形式，这种形式的强度低,且受力方式况不合理。

如图1所示，可将挂簧螺纹头所受的负荷Fb分解成为分力Fb1和分力Fb2，由于挂簧螺纹头前端为悬空，a处和b处的强度亦不太理想，在这两个分力的作用下零件极易从b处断裂，如果零件存在气孔、裂纹等缺陷时将更加严重，如图2所示。FbFb1Fb2FbFb1Fb2ab图1图2

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！③挂簧圆孔的影响挂簧孔设计成圆孔的主要目的是增加受力截面积，但对装配不利，弹簧不易旋入，当遇到阻力时被迫用铁锤敲打，更易损坏零件，如下图所示：

敲击后在挂簧孔处所留下的伤痕敲击后挂簧螺纹头以及其挂簧孔已严重变形装配现场演示图

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！2、方案实施

结合以上的技术分析，我们决定采用机械加工和铸造成型两种方案同时实施的方式，以提高效率，择优选取。设计思路：提高强度，加大受力截面积；并将缺口封闭；将挂簧圆孔改为U型槽形式，易于弹簧旋入。方案1、

改变结构，使用中碳圆钢机械加工

缺口封闭，强度增加“U”型槽，易于挂簧FbS01

设受力截面积为S01，经计算，S01约68mm2，其与老挂簧螺纹头受力截面积的比值为：

S01/S0=68/32.18=2.11因中碳钢的抗拉强度优于铸钢，因此其所能承受的最大负荷应至少是老挂簧螺纹头的2.11倍。

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見善則遷，有過則改。品質來源於持續改進！方案2、改变结构，铸造成型

设受力截面积为S02，经计算，S02约73.87mm2，其与老挂簧螺纹头受力截面积的比值为：

S02/S0=73.87/32.18=2.3由于材料均为同牌号铸钢件，抗拉强度不变，因此其所能承受的最大负荷是老挂簧螺纹头的2.3倍。整体铸造，强度增加“U”型槽，易于挂簧FbS02

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2010年8月4日，小组成员将改进方案制成《产品改进申请表》，提交给公司领导审查。经过主管工程师及技术部门负责人讨论后，同意试制。申请表见右侧。8月5日，小组与老挂簧螺纹头的加工商就方案2进行了技术沟通，加工商表示愿意对铸钢模进行更改，如一切顺利可在20日之内完成样品试制，随后将方案二的试制图纸下发给生产厂家。8月6日，与某机械加工厂取得联系，就方案1进行技术沟通，加工商表示可在10日之内完成试制，随后将方案一的试制图纸下发给生产厂家。

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3、试验验证

2010年8月15日和20日，方案1和方案2的试制样品先后到货（见图1）。并于8月30日至9月13日分别完成了两种方案的2060次机械寿命试验(见图2）。两种方案在试验过程中均未出现拒合、挂簧螺纹头断裂等现象。图1

图2

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图3

图4方案1试验后实物图方案2试验后实物图为了进一步了解试品的磨损、裂纹、变形等实际情况，我们将试品分解后对其进行了现场验证（见图3、图4）。通过观察和严格的测量，两种方案的挂簧螺纹头除与弹簧的接触部位有轻微压痕外（图中红圈处），未发现磨损和裂纹等现象，尺寸较试验前亦无明显变化。

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4、方案比较

虽然两种方案均顺利通过了机械寿命试验，但选择性价比高的方案是我们的最终目的。我们从供应部门获得了两家供应商的报价，分别为：方案1：13.00元/件，较老挂簧螺纹头高5.00元/件；方案2：8.00/件，价格不变。通过价格比较，我们决定采用了方案2，并将《产品改进验证表》提交给公司领导审阅。公司决定对方案2进行小批量生产。（验证表见右侧）。

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1、统计数据

实施对策后，小组成员于2011年3月5日对活动中及活动后的CT20型弹簧操动机构的一次交验合格率进行了统计，活动后的一次交验合格率达到了98.1%，如下表：项目生产日期生产台数返修数螺纹头断裂台数一次交验合格率活动中2010年7.5～7.3126415894.3%2010年8.1～8.3134517795.1%2010年9.1～9.171568394.9%9月份全月96.3%合计765401894.8%活动后2010年9.18～9.301714097.7%2010年10.1～10.312224098.2%2010年11.1～11.302895098.3%2010年12.1～12.312955098.3%2011年1.1～1.313105098.4%2011年2.1～2.282153098.6%合计150226098.3%十、效果检查

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对策实施后（2010.9.17～2011.2.28)，影响CT20型弹簧操动机构一次交验合格率的因素统计如下：序号不合格项目频数（台）累积数（台）累积%1储能不到位101038.5%2棘爪卡簧脱落61661.5%3低电压脱扣困难42076.9%4储能电机卡滞42492.3%5其它226100%2、统计图

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储能电机卡滞储能不到位低电压脱扣困难棘爪卡簧脱落其它0129631520%100%80%60%40%10644238.5%61.5%76.9%92.3%百分比N=26台（2010年7～2011年2月）频数（台）0从排列图可以看出：挂簧螺纹头断裂已经不是影响CT20型弹簧操动机构一次交验合格率的主要问题，且未有挂簧螺纹头断裂的报告。CT20型弹簧操动机构的一次交验合格率达到预期目标。

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小组将对策实施前后的CT20型弹簧操动机构的一次交验合格率进行了对比，作柱型图如下：93.5%95.2%活动前目标值活动后96.5%96.0%95.5%95.0%94.0%94.5%97.0%97.5%98.0%98.5%98.3%97%

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活动前后CT20型弹簧操动机构一次交验合格率对比折线图

（2010年3月至2011年2月）95.7%活动前活动中活动后3月95.0%94.0%96.0%97.0%98.0%99.0%11月10月9月8月7月6月5月4月95.8%94.3%95.1%96.3%98.2%98.3%95.0%94.6%2月12月1月98.3%98.4%98.6%

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3、效益核算

为了肯定本次QC小组活动成果，小组于2011年3月10日对活动所取得的经济及无形效益等指标进行了讨论分析。

经济效益由于更改后挂簧螺纹头的采购价格维持原价，所以本次活动的经济效益计主要体现在装配过程中的报废量和返修次数上。由于合闸弹簧装配的不可逆性，一旦出现挂簧螺纹头断裂的情况将导致包括合闸大、小弹簧及挂簧板的报废。通过供应部门我们得到了合闸弹簧组件各个零部件的价格，见下表：

图号名称数量（件）价格（元）/件累计（元）8HY175.162.001挂簧螺纹头1888HY175.288.001拉伸弹簧120.128.18HY175.288.002拉伸弹簧1836.18HY175.162.000拉簧板18.344.1

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从上表可以看出，一只挂簧螺纹断裂将造成44.1元的经济损失。经过财务部门和生产部门的计算，返修工人的小时工资为15元，单台返修时间约为1小时。2010年3-6月份共生产ZW20型机构1218台，断裂频数为36台。

断裂率：36/1218=3%

平均每月生产量：1218/4=304.5台如以此为参考，2011年全年预计可生产该型机构数量：304.5×12=3654台若仍采用老的挂簧螺纹头，2011年预计：

断裂数量：3654×3%=109.62台，取110台零件损失：110×44.1=4851元

返修损失：110×1×15=1950元

直接经济损失：4851+1650=6501元