西安航空动力控制公司
周华勇宋文张红梅
《金属加工（冷加工）》年12期收录
壳体类零部件生产过程中，人为错误导致的质量问题屡见不鲜。为了防止这些质量问题再次发生，所制定的改进措施大部分是“惩罚和培训”，对操作者进行大量培训，管理人员与操作者谈话，告诫其工作时要更加认真和仔细。这些措施固然可以避免一部分由于对作业过程不熟悉、缺乏工作经验、缺乏适当的作业指导所导致的错误，但是对于那些由于人为疏忽、忘记等低级失误造成的错误却无能为力。针对这些问题，如果能够采取防错技术设计，使某些错误的发生变为不可能或很容易被发现，将大大减少低级错误发生的频次，有效提高零部件加工质量和效率。
一、防错技术的定义
防错法又称愚巧法、防呆法。
它是利用防错装置防止人、材料和机器产生产品（或零件）缺陷，实现零缺陷的一种质量工程技术。在产品的研制和生产中，防错技术可集成自动化、自动检测等先进技术，能有效地防止人为差错，减少加工过程中产生的缺陷，以简单的方法和手段，大幅度提高产品质量，将提高产品质量建立在流程中，而不是单纯依靠检验保证质量。
工艺防错技术强调对加工过程进行控制，使得差错不会发生，或者发生后能及早地检查并纠正，使加工流程从源头上就能防止差错，建立一个零缺陷的加工环境，从而避免在生产过程中发生由于疏忽、遗忘造成的人为差错。
二、防错技术的实施原则
1、排除原则：排除会造成错误的原因。从源头防止失误和缺陷，通过零件制造过程的重新设计，加入防错技术。
2、替代原则：利用更确实的方法来代替原方法，使过程不过多依赖于操作人员，比如运用机器人技术或自动化技术等替代原有的手工操作过程，降低由于人为因素造成的失误。
3、简化/容易原则：合并生产加工步骤，改善工作流程，使作业变得更容易、更合适，降低出现操作失误的概率。简化并不能完全防止人为缺陷的产生。
4、异常检查原则：虽然已经有不良或错误现象，但在下一过程中，能将之检查出来，以减少或剔除其危害性。例如使用计算机软件、防错装置等，在操作失误时予以报警。
5、缓和影响原则：降低作业失误所产生的影响，使其影响的范围在可控制范围内。
三、防错在工艺设计中的应用
结合一些典型质量问题案例，针对公司壳体零部件的结构特点，将加工过程中容易出错的一些情况进行总结和梳理，整理出一些防错的具体方法和思路，如附表所示。
工艺防错方法
序号
零件图形特点
易出错的形式
防错的具体方法
防错实施的环节
1
工序卡片上图形线密集，不易区分
加工编程时看错尺寸
单独采用放大视图标示，或将图形线的间隔局部放大进行标示
工艺文件编制
2
尺寸相近的多个孔呈圆形均布或矩形阵列，其中个别孔相对于均布或阵列的位置点有较小偏离
加工编程时误认为所有孔都是均布或阵列的
将规则分布和非规则分布的孔分开在不同的图形上标示，或分开安排在不同的工序加工
工艺文件编制
3
零件外形近似中心对称，左右不易区分
加工时将零件旋转°错误装夹
选择直径不一样的两个孔做定位基准
工艺文件编制
4
零件外形近似中心对称，两个定位孔直径相同
加工时将零件旋转°错误装夹
利用零件的非对称要素，在夹具上设置防错装置
工装图样设计
5
零件上直径相同的多个孔均布在一个圆上，定位孔是其中的一个或两个
装夹时定位销进入非定位孔内，错误装夹
利用零件的其他非对称要素，在夹具上设置防错装置
工装图样设计
6
零件毛坯外形完全对称，少部分加工要素为细微差别的非对称结构
加工时按完全对称的结构进行编程加工
先加工对称结构的要素，后单独以较为集中的工序安排加工非对称要素
工艺文件编制
四、夹具上防错装置的应用
如图1a所示的典型盖板零件，其主要尺寸如图1b所示。依据工艺规程的安排，该零件先将4个φ13mm孔、2个φ6.3mm孔、2个φ6.5mm孔及上下端面加工完成（其中A处的窝为毛坯铸造型面），再用靠模铣削完成R20mm圆弧面加工。靠模加工时，以第2组定位孔为基准将零件安装在夹具上，A处朝上，再通过第1组定位孔将靠模板（见图2）盖在零件上。加工时操作者完全依照靠模板上圆弧缺口的位置对零件进行加工。
在原工艺中，靠模板上设计有一个观察孔，要求加工前先查看B孔（见图1b）应处于观察孔内，以此确保靠模板在零件上安装正确。显然，这种警示性的防错要求并不能从根本上防止错误的发生。有一批零件在加工这个部位时，操作者就疏忽了观察B孔的要求，靠模板装错了方向，将圆弧位置加工错。
设想在所用的靠模板上对应于A处窝的部位添加一个φ20mm的防错销，如图3所示，这样正确装夹时，该防错销刚好落入零件上的A处窝内，换个方位安装时防错销就会与零件干涉，靠模板装在零件上的位置方向成了唯一，就不可能装错靠模板，起到了很好的防错效果。
而且这样的设计还简化了操作者的作业流程，一方面，防错销可以清楚地显示出靠模板的安装方向，能够一次安装正确；另一方面，靠模板在零件上正常安装后即可直接进行加工，不必再确认安装的正确性。
五、加工顺序安排中的防错
如图4所示的零件，内侧的A、B、C、D、E、F共6处凸耳，其上端面处于同一平面，距离壳体K面为同一高度，但是E、F两处的凸耳厚度比其余4处薄，即E、F两处凸耳的下端面距离壳体M面的长度要比其余的长，E、F凸耳与5处大孔和20处小孔处于零件同一侧。按照原工艺安排，先完成内侧凸耳的加工，然后以M面定位加工侧面的5处大孔和20处小孔时，由于凸耳在零件内部观察不方便，稍有疏忽就可能会把零件旋转°安装错误。
关于此问题，从工艺加工顺序上考虑，如果在加工侧面孔之前先将6处凸耳加工成相同厚度，此时的半成品零件结构是中心对称的，不存在旋转°装反的问题。待侧面的要素加工完成之后，再将E、F两处凸耳加工到尺寸。依照这个方法，最终加工E、F凸耳时，依然需要通过观察侧边的已加工孔来确定零件的安装方向，但是这种情况下显然比原来的工艺安排提高了发现错误的可能性。
另一方面，如果以零件K面做定位面，将6处凸耳的下端面和侧面的孔合在一道工序中完成加工，那么在加工时就没有区分零件左右方向的必要了，既简化了操作者的工作步骤，也消除了错误发生的可能。
当然，也可以按照原来的工艺加工顺序不变，加工侧面孔时，在夹具上设置防错销来防止错误的发生，在E、F两处凸耳下面设计一个防错销，同样可以达到防止错误发生的目的。
六、加工工序安排中的防错
图5a、b所示分别为一个零件的两道加工工序的工序卡片图，正下方位置处要求加工如图5c所示的2个AG6×1和4个AG8×1.25螺纹的工艺底孔。不难看出，两张工序图所示的全部加工要素处于零件的同一投影平面上，一般都习惯于将这两道工序内容合在一道工序中，或至少将2个AG6×1和4个AG8×1.25螺纹的工艺底孔安排在一道工序中完成加工，毕竟它们处于同一个极坐标系中。然而当初编制工艺规程时，从预防出错方面考虑，编制人员并没有这样做。
由图5c可以看出，2个AG6×1与4个AG8×1.25共6处螺纹，在圆周方向上刚好是隔60°均布，但是它们所分布的圆的直径是不同的。
试想如果将这两种规格的6个螺纹的底孔安排在一道数控工序中完成加工，通常会在一个视图上全部标示出来，那么由于图形线繁多、相互交叉影响，操作者看图编程时，稍有疏忽就很可能将两个分布圆φ55mm和φ58mm的直径按相同尺寸对待。
所以为了预防该问题的发生，编制工艺规程时，将这两个规格的螺纹底孔分开在不同的工序加工。后来的事实也证明了这种设计安排的必要性。曾经有一批零件在加工时临时将这两道工序合并，结果就发生了错误。
文章投稿：tougao.mw.cn
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