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摘 要：铝制缸盖上需要压装气门导管来增强机械性能，导管自动投料装置就是将杂乱无序的导管按照一致的循序输送到机床。行业内现有应用最为成熟的是利用盘形振料方式进行导管排序，但是盘形振料装置有噪音大的缺点。本文详细介绍了某发动机工厂基于创新型QC方法研制的一款低噪音导管自动投料装置，具有广泛的参考性和推广价值。
关键词：缸盖;导管;投料
一、引言
铝制缸盖上需要压装气门导管来增强机械性能，导管自动投料装置就是将杂乱无序的导管按照一致的循序输送到机床。行业内现有应用最为成熟的是利用盘形振料方式进行导管排序，但是盘形振料装置有价格贵、噪音大的缺点。市场上紧缺一种低噪音的导管自动投料装置。
二、研制过程
（一）设定目标
研制一种低噪音导管自动投料装置，要求设计参数如下：
1、投料速度≥20个/分钟
2、导管容纳量≥1800个
3、每次装料耗时<3min
4、卡料率<0.2‰
（二）提出多种方案并确定最佳方案
1、整体方案的提出和选择：
针对整体方案，小组成员通过对专利技术、论文等文献的查阅，以及对其他领域的感悟及借鉴。小组成员共提出两种方案：
方案一：顶入式方案。导管放置在半圆形料箱中，气缸1驱动料箱往复翻转摆正导管，气缸2推动导管进入料道。
方案二：流入式方案。导管放置在料箱中，流出料箱后完全靠重力驱动，在流动过程中依靠料道的外形设计实现自动摆正，导管靠重力流入料道。（本方案为行业首创，灵感来自于小组成员对漂流现象的感悟。漂流的小船，都是竖着流向下，而没有横着流的。这对我们提出流入式方案提供了借鉴）
小组成员针对两种方案，制作了样品并各进行了1000次现场试验，
从试验数据可以看出，流入式方案的卡料率低，所以整体方案选择为：流入式方案。
接下来小组成员就按照分解图，针对每种部件提出多种方案并确定最佳方案。
2、料箱的方案及选择
（1）料箱结构方案的提出和分析选择
料箱的功能是储存导管并按需落料，即控制落料速度。为满足此功能，针对料箱的结构，小组成员提出了两种方案：
方案一：气缸推料式料箱。导管放置在料箱中储存，当机床发出物料需求信号时，气缸推动导管流出料箱。
方案二：直线振料器料箱。导管放置在料箱中储存，料箱底部装有直线振料器，可将导管震动出料箱。直线振料器可以通过调节振幅和频率来调节落料速度。
方案一的气缸推料式料箱容易卡料，故障率高;方案二的直线振料器可利用旧装置加以改造来实现，降低成本。所以我们选择料箱结构为：方案二，直线振料器料箱。
3、漏斗的方案及选择
（1）漏斗结构方案的提出和分析选择
漏斗的功能是初步摆正导管方向，为实现此功能，针对漏斗的结构小组成员提出了3种方案：
方案一：小口径封闭式漏斗。出口处和接料处的截面都是封闭的，出口直径大于导管直径，小于2倍的导管直径，仅能容纳一个导管通过。
方案二：大口径封闭式漏斗。出口处和接料处的截面都是封闭的，出口直径大于导管2倍直径，小于3倍的导管直径，能容纳2-3个导管通过。
方案三：敞开式漏斗。形状为半个圆锥，横截面均为半圆形，为敞开式，可同时容纳多个导管通过。
针对三种方案，小组成员分别制作了样品，对卡料率和摆正率做现场试验。
试验数据显示，大口径封闭式漏斗的卡料率较低，摆正率100%，综合最优。所以漏斗的结构方案选择为大口径敞开式漏斗。
4、V型料道的方案提出及选择
（1）V型料道结构方案的提出和分析选择
V型料道的功能是彻底摆正导管方向并连通机床料道，為实现此功能，针对V型料道的结构小组成员提出了2种方案：
方案一：设有狭窄通道的V型料道
V型料道在接通机床料道前设置一段狭窄通道，仅能容纳一个导管通过。
方案二：不设狭窄通道的V型料道
相比方案一少了一段狭窄通道。
针对两种方案，小组成员分别制作了样品，对剔料率和卡料率做现场试验。
试验结果显示：设有狭窄通道的V型料道可将多余导管及时剔除，有效避免了卡料;而不设狭窄通道的V型料道卡料率高，一旦卡料，会造成更多的剔料情况;所以V型料道的结构方案选择为：设有狭窄通道的V型料道。
5、连接和安装方案的提出和选择
针对连接和安装，小组成员提出了2种方案：
方案一：整体连接和安装。连接及安装支架把料箱、漏斗和V型通道全部刚性连接在一起，整体安装到机床上。
优点：集中于离线安装，在线安装工作量少，安装耗时少。
缺点：支架及连接件为避开与机床的干涉区，形状复杂，加工难度大、成本高。
方案二：分体连接和安装。料箱较大，独立设计支架进行安装;漏斗和V型通道较小，集成设计连接及安装支架。
优点：可结合机床现有防护，简化连接和安装支架设计。
缺点：需安装两个支架。由于支架设计可最简化，安装难度减小，对比方案一，并无缺点。
所以连接和安装方案选择为：分体连接和安装。
分体连接和安装
6、确定最佳方案
综上所述，导管自动投料装置的最佳方案确定为：使用流入式整体方案，包含不锈钢材质的直线振料器料箱、塑料材质的大口径封闭式漏斗、304不锈钢材质的设狭窄通道的V型料道，整体采用分体连接和安装。 最佳方案表达为如下树图：
最佳方案树图
（三）制定对策表
确定最佳方案后，小组成员按照5W1H原则，从现场测量、绘制图纸、加工制作、现场安装和调试，每一个步骤都分配了具体负责人，并定义了时间节点。
（四）按对策表实施
1、用卷尺、直板尺和游标卡尺等工具测量了机床可用安装空间的尺寸、机床料道的尺寸，做了草图记录;并计算了料箱尺寸、漏斗尺寸和角度、V型通道尺寸和角度。为下一步的绘制图纸提供了数据支持。
2、运用UG软件依据制定好的方案和实际测绘的尺寸绘制出了三维建模图，并将其转化成了pdf版二维工程图。
三维建模图及二维工程图
3、根据图纸改装了料箱;根据EPR流程，申请外协商加工不锈钢件，并自主加工了除不锈钢件外的所有零部件。
加工后进行尺寸檢测，完全符合图纸要求。
（五）效果确认
（1）将料箱控制器、料箱、漏斗和V型通道离线组装进行验证，并根据落料速度调节控制器参数。
（2）离线组装完后，进行了效果验证：
目标确认
实现了目标。
（3）对导管自动上料装置进行了安装、调试，调节好料箱控制器参数，编写PLC程序导入机床。在此之前利用PDPC法（过程决策程序图法）综合评估了各种风险并进行了多方案准备，确保了安装调试顺利完成。图中绿色背景的路线是实际实施的路线。
PDPC图
（六）标准化
为使措施长期有效，小组成员开展如下标准化工作：
（1）把装置的图纸资料整理归档，统一编号;
（2）更改生产操作的指导单;
（3）制定PM和TPM策略，每天清除油污，确保装置持续有效运行。
（七）总结和今后打算
小组成员通过本次创新型QC活动的开展，研制出了一款低噪音的导管自动投料装置，积累了大量研发和加工制作经验，对创新型QC活动的开展步骤和要领也有了更加深入的理解。
参考文献
[1] 中国质量协会. QC小组基础教材.2008年3月第二版.
[2]（日）今井正明著 周健 等译 现场改善 2013年9月第1次印刷
作者简介：黄永辉，男（1978.10-），第一学历本科，在职研究生，2001年毕业于广西大学，农业机械化专业，现任上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司发动机工厂总监，中级工程师，研究方向为汽车制造、生产管理、设备管理与维修。
曾宪献，男（1988.5-），本科， 2008年毕业于湖南，机械设计制造及其自动化专业，现任上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司发动机工厂改善主管，高级工程师，研究方向为机械设计。
关键词：缸盖;导管;投料
一、引言
铝制缸盖上需要压装气门导管来增强机械性能，导管自动投料装置就是将杂乱无序的导管按照一致的循序输送到机床。行业内现有应用最为成熟的是利用盘形振料方式进行导管排序，但是盘形振料装置有价格贵、噪音大的缺点。市场上紧缺一种低噪音的导管自动投料装置。
二、研制过程
（一）设定目标
研制一种低噪音导管自动投料装置，要求设计参数如下：
1、投料速度≥20个/分钟
2、导管容纳量≥1800个
3、每次装料耗时<3min
4、卡料率<0.2‰
（二）提出多种方案并确定最佳方案
1、整体方案的提出和选择：
针对整体方案，小组成员通过对专利技术、论文等文献的查阅，以及对其他领域的感悟及借鉴。小组成员共提出两种方案：
方案一：顶入式方案。导管放置在半圆形料箱中，气缸1驱动料箱往复翻转摆正导管，气缸2推动导管进入料道。
方案二：流入式方案。导管放置在料箱中，流出料箱后完全靠重力驱动，在流动过程中依靠料道的外形设计实现自动摆正，导管靠重力流入料道。（本方案为行业首创，灵感来自于小组成员对漂流现象的感悟。漂流的小船，都是竖着流向下，而没有横着流的。这对我们提出流入式方案提供了借鉴）
小组成员针对两种方案，制作了样品并各进行了1000次现场试验，
从试验数据可以看出，流入式方案的卡料率低，所以整体方案选择为：流入式方案。
接下来小组成员就按照分解图，针对每种部件提出多种方案并确定最佳方案。
2、料箱的方案及选择
（1）料箱结构方案的提出和分析选择
料箱的功能是储存导管并按需落料，即控制落料速度。为满足此功能，针对料箱的结构，小组成员提出了两种方案：
方案一：气缸推料式料箱。导管放置在料箱中储存，当机床发出物料需求信号时，气缸推动导管流出料箱。
方案二：直线振料器料箱。导管放置在料箱中储存，料箱底部装有直线振料器，可将导管震动出料箱。直线振料器可以通过调节振幅和频率来调节落料速度。
方案一的气缸推料式料箱容易卡料，故障率高;方案二的直线振料器可利用旧装置加以改造来实现，降低成本。所以我们选择料箱结构为：方案二，直线振料器料箱。
3、漏斗的方案及选择
（1）漏斗结构方案的提出和分析选择
漏斗的功能是初步摆正导管方向，为实现此功能，针对漏斗的结构小组成员提出了3种方案：
方案一：小口径封闭式漏斗。出口处和接料处的截面都是封闭的，出口直径大于导管直径，小于2倍的导管直径，仅能容纳一个导管通过。
方案二：大口径封闭式漏斗。出口处和接料处的截面都是封闭的，出口直径大于导管2倍直径，小于3倍的导管直径，能容纳2-3个导管通过。
方案三：敞开式漏斗。形状为半个圆锥，横截面均为半圆形，为敞开式，可同时容纳多个导管通过。
针对三种方案，小组成员分别制作了样品，对卡料率和摆正率做现场试验。
试验数据显示，大口径封闭式漏斗的卡料率较低，摆正率100%，综合最优。所以漏斗的结构方案选择为大口径敞开式漏斗。
4、V型料道的方案提出及选择
（1）V型料道结构方案的提出和分析选择
V型料道的功能是彻底摆正导管方向并连通机床料道，為实现此功能，针对V型料道的结构小组成员提出了2种方案：
方案一：设有狭窄通道的V型料道
V型料道在接通机床料道前设置一段狭窄通道，仅能容纳一个导管通过。
方案二：不设狭窄通道的V型料道
相比方案一少了一段狭窄通道。
针对两种方案，小组成员分别制作了样品，对剔料率和卡料率做现场试验。
试验结果显示：设有狭窄通道的V型料道可将多余导管及时剔除，有效避免了卡料;而不设狭窄通道的V型料道卡料率高，一旦卡料，会造成更多的剔料情况;所以V型料道的结构方案选择为：设有狭窄通道的V型料道。
5、连接和安装方案的提出和选择
针对连接和安装，小组成员提出了2种方案：
方案一：整体连接和安装。连接及安装支架把料箱、漏斗和V型通道全部刚性连接在一起，整体安装到机床上。
优点：集中于离线安装，在线安装工作量少，安装耗时少。
缺点：支架及连接件为避开与机床的干涉区，形状复杂，加工难度大、成本高。
方案二：分体连接和安装。料箱较大，独立设计支架进行安装;漏斗和V型通道较小，集成设计连接及安装支架。
优点：可结合机床现有防护，简化连接和安装支架设计。
缺点：需安装两个支架。由于支架设计可最简化，安装难度减小，对比方案一，并无缺点。
所以连接和安装方案选择为：分体连接和安装。
分体连接和安装
6、确定最佳方案
综上所述，导管自动投料装置的最佳方案确定为：使用流入式整体方案，包含不锈钢材质的直线振料器料箱、塑料材质的大口径封闭式漏斗、304不锈钢材质的设狭窄通道的V型料道，整体采用分体连接和安装。 最佳方案表达为如下树图：
最佳方案树图
（三）制定对策表
确定最佳方案后，小组成员按照5W1H原则，从现场测量、绘制图纸、加工制作、现场安装和调试，每一个步骤都分配了具体负责人，并定义了时间节点。
（四）按对策表实施
1、用卷尺、直板尺和游标卡尺等工具测量了机床可用安装空间的尺寸、机床料道的尺寸，做了草图记录;并计算了料箱尺寸、漏斗尺寸和角度、V型通道尺寸和角度。为下一步的绘制图纸提供了数据支持。
2、运用UG软件依据制定好的方案和实际测绘的尺寸绘制出了三维建模图，并将其转化成了pdf版二维工程图。
三维建模图及二维工程图
3、根据图纸改装了料箱;根据EPR流程，申请外协商加工不锈钢件，并自主加工了除不锈钢件外的所有零部件。
加工后进行尺寸檢测，完全符合图纸要求。
（五）效果确认
（1）将料箱控制器、料箱、漏斗和V型通道离线组装进行验证，并根据落料速度调节控制器参数。
（2）离线组装完后，进行了效果验证：
目标确认
实现了目标。
（3）对导管自动上料装置进行了安装、调试，调节好料箱控制器参数，编写PLC程序导入机床。在此之前利用PDPC法（过程决策程序图法）综合评估了各种风险并进行了多方案准备，确保了安装调试顺利完成。图中绿色背景的路线是实际实施的路线。
PDPC图
（六）标准化
为使措施长期有效，小组成员开展如下标准化工作：
（1）把装置的图纸资料整理归档，统一编号;
（2）更改生产操作的指导单;
（3）制定PM和TPM策略，每天清除油污，确保装置持续有效运行。
（七）总结和今后打算
小组成员通过本次创新型QC活动的开展，研制出了一款低噪音的导管自动投料装置，积累了大量研发和加工制作经验，对创新型QC活动的开展步骤和要领也有了更加深入的理解。
参考文献
[1] 中国质量协会. QC小组基础教材.2008年3月第二版.
[2]（日）今井正明著 周健 等译 现场改善 2013年9月第1次印刷
作者简介：黄永辉，男（1978.10-），第一学历本科，在职研究生，2001年毕业于广西大学，农业机械化专业，现任上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司发动机工厂总监，中级工程师，研究方向为汽车制造、生产管理、设备管理与维修。
曾宪献，男（1988.5-），本科， 2008年毕业于湖南，机械设计制造及其自动化专业，现任上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司发动机工厂改善主管，高级工程师，研究方向为机械设计。