Este documento presenta la tesis de Alejandro Centeno para obtener su maestría en sistemas de manufactura. Describe el uso de la metodología Seis Sigma DMAIC para reducir los defectos en las cabezas de cilindros de motores causados por fugas en la instalación de válvulas. El proyecto identificó variabilidad en el proceso de maquinado como causa principal, especialmente en la máquina 80.06. Modificaciones a los parámetros de la máquina 80.06 redujeron la variabilidad y mejoraron la capacidad

1. “APLICACIÓN DE SEIS SIGMAY LA METODOLOGÍA
DMAIC PARA LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE
CALIDAD EN ELAMBIENTE DE MANUFACTURA”
DIRECTOR DE LA TESIS:
MC. FRANCISCO TERÁN ARÉVALO
Instituto Tecnológico de Chihuahua
División de Estudios de Posgrado e Investigación
Maestría en Sistemas de Manufactura
Feb, 2013
Defensa de la tesis
Tesista
ALEJANDRO EUGENIO CENTENO ESTRADA

2. Metodología seis sigma y DMAIC
Seis Sigma es una metodología de proceso orientado diseñada para mejorar la calidad de los
productos mediante la reducción de la variabilidad de los procesos estratégicos.
Se dispone de 2 diferentes áreas de aplicación:
• DMAIC
Mejora del proceso existente y queremos mejorarlo.
• DFSS
Diseñar o re-diseñar un nuevo proceso o producto
DEFINICIÓN MEDICIÓN ANALISIS MEJORA CONTROL

3. Planeación de actividades del desarrollo del proyecto

4. Planteamiento del problema
La planta de manufactura de motores, esta experimentado un incremento gradual de defectos en las
cabezas de cilindros por el alto rango de fugas en instalación de Válvulas.
Definición de alto nivel
Reducir el índice de defectos para el modelo V8 Diesel, generados por las fugas para el ensamble de
válvulas en las cabezas de cilindros, de un valor de DPMO 39275 y un FTT del 96%
Lo que representa un valor de sigma de: 1.76
D M A I C

5. CTQ
Índice de fugas que existen en la prueba de fugas para el ensamble de válvulas en las cabezas de
cilindros, determinado por el perfecto sellado de las válvulas sobre los asientos maquinados.
Rango de fugas 400 cc/min Max permitido
La industria automotriz aplica esta misma prueba en dos variantes:
 Flujo de masa de aire
 Caída de presión de aire
D M A M C

6. Reducir el rango de rechazos en la linea de ensamblado V8 diesel
EQUIPO (Multifunctional)
Process owner………………..…… Gerardo Varela Gerente de area de ensambles
Alejandro Centeno...……………….Líder de proyecto Candidato BB
Eleazar Faudoa……………………..Champion (soporte de recursos)
Jesus Borunda………….………..…Ing. De Mfra. Cabezas de cilindros
Ivan Lara……….……….…….……Ing. De pruebas en area de ensambles
Sonia Assmar……………………....Ing. De calidad Cabezas de cilindros
Carlos Tirado………………………Ing. Practicante de calidad
 Alberto Irigoyen………….………..Ing. De herramientas cabezas de cilindros
Francisco Salgado……….…..……..Asesor de procesos
Magdalena Rosales .………….……Técnico líder de area de ensambles
Victor Estrada….…………………..Técnico líder de maquinado de cabezas de cilindros
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D M A I C

7. D M A I C
Definición del defecto para un objetivo métrico:
DPMO= 58919 & FTT promedio = 92% medido en la estación de prueba
Valor de sigma 1.56

8. Prueba de (Repetitividad y Reproducibilidad (R&R)
Valor máximo de aceptación = 20%
0.19%
1.49%
0.31%
D M A I C

9. 1= most important, 2= important, 3= Low impact, 4= No impact
Air Test
TemperatureValve seat
cleanliness
Machine (Assy) Machine (CNC)
Method Material (Head) Environmental
People
Cylinder head
valve leaking
Tooling intake seats
parameters
Tooling intake seats
parameters
Fixture Seals
damage
Low force valve
exercised
Head gauging set up
Wrong leak spec.
Leak test Equipment
wrong calibrated
Wrong Tool setting for
machining
Coolant concentration
Tooling valve guides
parameters
2
1
4
2
2
2
3
3
Humidity
Noise, vibration
4
4
2
3
2
3
2
3
Valve seats
Exhaust Run out
Valve seat intake
roundness /ovality
1
Valve seat
intake Run out
Valve cleanliness
2
1
Valve Intake
Run out
Valve Intake Roundness
/ovality
Valve Exhaust
Run out
Material (valves)
2
Valve seat exhaust
Roundness/ovality
1
Leak teat Measurement method
Valve exhaust
Roundness
1
Head Foreign
contamination
1
Metal ships
Contamination
1
1
2
Diagrama de causa y efecto con ponderación:
D M A I C

10.  f (Y1) = f( X1, X2……Xn)
 f (X1) = (Contaminación en las válvulas)
 f (X2) = (Asiento de válvula con contaminación, partículas extrañas y rebabas)
 f (X3) = (Asiento de escape con alta redondez & ovalidad)
 f (X4) = (válvulas de escape con alta redondez y ovalidad)
 f (X5) = (Baja ejercitación del ensamble de válvulas)
Variables de investigación:
D M A I C

11. f (X1 & X2) = (Valve con contamination) Conclusión fugas por contaminación no son parte del problema
Cp = 1.46 / Cpk= 0.59 Cp = 1.18 / Cpk= 0.63
5% de las fugas son por problemas no identificables visualmente
Escape análisis de las fugas 1 (muestra de una semana de producción)
D M A I C

12. 5% de las fugas son por problemas no identificables visualmente
Cp = 0.29 / Cpk= 0.21 Cp = 0.33 / Cpk= 0.25
f (X1 & X2) = (Valve con contaminación) Conclusión fugas por contaminación no son parte del problema
Admision analisis de las fugas (muestral, semana de producción)
D M A M C

13. 0.0150.0120.0090.0060.0030.000
LB USL
LB 0
Target *
U SL 0.015
Sample M ean 0.00252212
Sample N 104
StDev (Within) 0.000914067
StDev (O v erall) 0.00166196
P rocess Data
C p *
C P L *
C P U 4.55
C pk 4.55
P p *
P P L *
P P U 2.50
P pk 2.50
C pm *
O v erall C apability
P otential (Within) C apability
P P M < LB 0.00
P P M > U SL 0.00
P P M Total 0.00
O bserv ed P erformance
P P M < LB *
P P M > U SL 0.00
P P M Total 0.00
Exp. Within P erformance
P P M < LB *
P P M > U SL 0.00
P P M Total 0.00
Exp. O v erall P erformance
Within
Overall
Process Capability of Roundness
Geometría Para toads los cantors de maquinado CNC’s (Op. 80.01 a 80.12)
Baja capacidad de proceso / alta variabilidad Cp & Cpk = 1.24 para Run out
A pesar de que la redondez esta dentro de especificación existe una población fuera de la normalidad en una curva sesgada
f (X3) = (Redondez y run out en asientos de admisión y escape)
0.0300.0240.0180.0120.0060.000
LB USL
LB 0
Target *
U SL 0.03
Sample M ean 0.0108438
Sample N 104
StDev (Within) 0.00388677
StDev (O v erall) 0.00515771
P rocess Data
C p *
C P L *
C P U 1.64
C pk 1.64
P p *
P P L *
P P U 1.24
P pk 1.24
C pm *
O v erall C apability
P otential (Within) C apability
P P M < LB 0.00
P P M > U SL 9615.38
P P M Total 9615.38
O bserv ed P erformance
P P M < LB *
P P M > U SL 0.41
P P M Total 0.41
Exp. Within P erformance
P P M < LB *
P P M > U SL 101.97
P P M Total 101.97
Exp. O v erall P erformance
Within
Overall
Process Capability of Run out
D M A M C

14. f (X3) = (Asientos de válvula de escape)
Machine 80.06 tiene mayor variación en ovalidad
La Maquina 80.06 tiene una variabilidad mayor que el resto de las
maquinas, la ovalidad del asiento de válvula de escape.
Pasos siguentes:
Investigar sobre la causa de la variación
80.1280.1180.1080.0980.0880.0780.0680.0580.0480.0380.0280.01
0.018
0.016
0.014
0.012
0.010
0.008
0.006
0.004
0.002
0.000
Machine No.
Ovality
Boxplot of Ovality
0.0200.0150.0100.0050.000-0.005
99.9
99
95
90
80
70
60
50
40
30
20
10
5
1
0.1
Ovality
Percent
Mean 0.004817
StDev 0.003275
N 104
AD 6.497
P-Value <0.005
Probability Plot of Ovality
Normal
Ovalidad de todas las 12 CNC = Cpk = 1.04
0.0150.0120.0090.0060.0030.000-0.003
LB USL
LB 0
Target *
U SL 0.015
Sample M ean 0.00481731
Sample N 104
StDev (Within) 0.00183244
StDev (O v erall) 0.00327457
P rocess Data
C p *
C P L *
C P U 1.85
C pk 1.85
P p *
P P L *
P P U 1.04
P pk 1.04
C pm *
O v erall C apability
P otential (Within) C apability
P P M < LB 0.00
P P M > U SL 28846.15
P P M Total 28846.15
O bserv ed P erformance
P P M < LB *
P P M > U SL 0.01
P P M Total 0.01
Exp. Within P erformance
P P M < LB *
P P M > U SL 936.62
P P M Total 936.62
Exp. O v erall P erformance
Within
Overall
Process Capability of Ovality
Cpk= 1.04
D M A M C

15.  Variable revisar la carga de esfuerzo de corte de escape entre op. 80.06
 Parametro de temperatura de compensación.
 Cortar una pieza sin inserto de 30 grados del semi acabado, para determinar la relación
 Revisar al alineación de los barrenos con la probeta de la maquina
Verificar la estabilidad de posicionamiento del tornillo de bolas eje X
Verificación de variables en Op. 80.06 f (x) = Y
X
D M A M C

16. Ex. Oval.Int. Oval.
25
20
15
10
5
0
Data
Boxplot of Int. Oval., Ex. Oval.
f (X3 & X4) = (Variación de redondez/ovalidad entre asientos admisión y escape en Op. 80.06
2824201612840
LB USL
LB 0
Target *
U SL 30
Sample M ean 5.89063
Sample N 192
StDev (Within) 1.6663
StDev (O v erall) 2.65731
P rocess Data
C p *
C P L *
C P U 4.82
C pk 4.82
P p *
P P L *
P P U 3.02
P pk 3.02
C pm *
O v erall C apability
P otential (Within) C apability
P P M < LB 0.00
P P M > U SL 0.00
P P M Total 0.00
O bserv ed P erformance
P P M < LB *
P P M > U SL 0.00
P P M Total 0.00
Exp. Within P erformance
P P M < LB *
P P M > U SL 0.00
P P M Total 0.00
Exp. O v erall P erformance
Within
Overall
Process Capability of Int. Oval.
22.518.013.59.04.50.0
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
Data
Density
5.891 2.657 192
10.68 5.779 192
Mean StDev N
Int. Oval.
Ex. Oval.
Variable
Histogram of Int. Oval., Ex. Oval.
Normal
27.022.518.013.59.04.50.0
LB USL
LB 0
Target *
U SL 30
Sample M ean 10.6771
Sample N 192
StDev (Within) 4.61828
StDev (O v erall) 5.77863
P rocess Data
C p *
C P L *
C P U 1.39
C pk 1.39
P p *
P P L *
P P U 1.11
P pk 1.11
C pm *
O v erall C apability
P otential (Within) C apability
P P M < LB 0.00
P P M > U SL 0.00
P P M Total 0.00
O bserv ed P erformance
P P M < LB *
P P M > U SL 14.32
P P M Total 14.32
Exp. Within P erformance
P P M < LB *
P P M > U SL 413.11
P P M Total 413.11
Exp. O v erall P erformance
Within
Overall
Process Capability of Ex. Oval.
Cpk = 3.02
Cpk = 1.11
Escape
El asiento de escape tiene mayor dureza y tenacidad al corte.
D M A I C

17. Verificar la estabilidad de posicionamiento del tornillo de bolas eje X
Análisis Eje X 80.06
Parámetros Originales de máquina
S-100 10 ms S-101 10 ms
Feedrate 10% @200.011
MIN 199.929 mm DIFF 0.179 mm
MAX 200.108 mm
Tiempo de
estabilización 920 ms
Nota:
Comportamiento Actual
Con Vibración en el Eje X
Parámetros originales S100 y S1013
Falla mecánica
Amplitud de la variación
0.180 um
D M A I C
La amplitud en la grafica demuestra que la herramienta no se a posicionado
completamente al momento de que está inicia el corte, caso del eje X en la máquina.

18. Parámetros modificados de máquina
S-100 4.05 ms S-101 60 ms
Feedrate 10% @200.011
MIN 199.99 mm DIFF 0.038 mm
MAX 200.028 mm
Tiempo de
estabilizació
n 300 ms
Ajustar el parámetro de posicionamiento del tornillo de bolas eje X
Nota:
Comportamiento Despues de Cambiar
parámetros S-100 y S101
Op. 80.06
La amplitud de la oscilación es menor a lo largo del tiempo, es decir que el husillo llega a su
posición cero antes de iniciar a el corte, generando un maquinado mas estable.
Ajustado / mejora
Amplitud de la variación
0.038 um
D M A I C

19. Medición después del ajuste de parámetros en CNC 80.06
Cpk = 4.47 Cpk = 2.30
D M A I C
Corrida de comprobación muestra de 80 pz. piloto para verificar la efectividad de las acciones.
Cpk = 2.59

20. Resultados después de las acciones de corrección
D M A I C
Datos Iniciales
DPMO= 58919
FTT promedio = 92%
Sigma 1.56
Datos Finales
DPMO= 2799
FTT promedio = 99.23%
Sigma 2.77

21. Control para evitar la recurrencia
 Reforzar el mantenimiento preventivo actual con inspecciones en tornillos de bolas
 Monitoreo de vibraciones de los husillos
 Cambio de parámetros de aceleración de tornillos
 Eliminación de fuentes de contaminación
D M A I C

22. Conclusiones y recomendaciones
¿Cuando Cambiar de tornillo de bolas en un centro de maquinado?
El tornillo presenta síntomas de deterioro cuando los valores de amplitud alcanzan 0.150 micras la señal
se logra estabilizar en 1-2 segundos y la variación se reduce a 0.050 micras.
Para lograr esto se deberá ajustar los parámetros S-100 & S-101 a un valor del 50% sobre el actual.
Los parámetros originales de fabrica están establecidos para un
tornillos nuevo y no hay un valor de especificación base ya que
el valor depende del ajuste mecánico de instalación, para torni-
llos con desgaste excesivo, no se recomienda el ajuste anterior
ya que el eje no se logra su estabilización sino hasta después de
los 11 segundos, lo cual afecta el tiempo de maquinado y dismi-
nuye la productividad para esto solo se recomienda el cambio
Completo del tornillo.

23. ¿Porque se desgastan los tornillos de los centros de maquinado CNC?
Una probable causa es la contaminación de los rodamientos, estos al
estar en contacto con las partículas de metal o las del ambiente, sufren
un desgaste que hace que pierdan la geometría esferica.
Los canales del tornillo se contaminan impidiendo que las esferas giren
libremente sobre ellas, haciendo que varie la rampa de frenado ó
desaceleración de movimiento ya sea en vertical ó horizontal, Para este
caso en particular la posición horizontal (eye x) es la mas expuesta a la
contaminación.
¿Como evitar el efecto de la contaminación?
La mejor forma de evitar la contaminación as eliminado la fuente que la genera, un análisis de
partículas o de observación directa puede revelar el tipo de contaminación o la causa de esta.
Para este caso en particular se encontró que el refrigerante de retorno estaba cayendo sobre el tornillo
en forma de salpicaduras.
Además se observo que el sello del tornillo permite la entrada de la contaminación por lo que se habla
con el fabricante para cambiarlos como garantia de mala aplicación.

24. Preguntas

25. FIN
Gracias por su atención