6第六章 工序质量控制

第六章工序质量控制61工序质量控制的基本概念62工序分析与工序控制63工序能力与工序能力指数64工序能力评价与工序能力调查65控制图的基本原理66计量值控制图67计数值控制图68控制图的观察分析与使用第一节工序质量控制的基本概念一、工序工序是指一个（或一组）工人在一个工作地（如一台机床）对一个（或若干个）劳动对象连续完成的各项生产活动的总和。它是组成生产过程的最小单元。若干个工序组成工艺阶段。工序是产品制造过程的基本环节。工序一般包括加工、检验、搬运、停留4个环节。二、工序质量工序质量是指工序过程的质量。工序质量放映了操作者、设备、材料、方法、检测和环境因素对产品质量起作用的综合效果。工序质量在各种因素的制约下，呈现波动性。工序质量波动可分为正常波动和异常波动。1、正常波动随机波动正常波动由大量的、微小的不可控因素的作用而引起，这种波动具有随机性。工序质量控制的任务是使正常波动维持在适度的范围内。2、异常波动系统波动异常波动由少量的、但较显著的可控因素的作用而引起，这种波动不具有随机性。工序质量控制的任务是及时发现异常波动，查明原因，采取有效的技术组织消除系统性波动，使生产过程重新回到受控状态。两类波动比较见P110表61质量波动及其原因操作者MAN材料MATERIAL机器设备MACHINE工艺方法METHOD工序质量是诸多因素的综合作用，将影响工序质量的因素归纳为“5M1E”测试手段MATERIAL环境条件ENVIRONMENT产品设计工艺选择计划调度人员培训工装设备物资供应计量检验安全文明人际关系劳动纪律三、质量分布XF（X）3223正态分布图6826954599731、正态分布曲线集中性对称性2、正态分布的特点随着值的增大曲线变得越来越矮，越来越胖。7四、工序质量的两种状态生产过程中，工序质量有两种状态受控状态INCONTROL失控状态OUTOFCONTROL81生产过程的受控状态0XX0上控制界限上控制界限UCL下控制界限下控制界限LCLT时间时间质量特性值质量特性值92生产过程的失控状态0，0，保持稳定。这时，从表面看，过程状态是稳定的，但由于质量特性或其统计量的分布集中位置（）已偏离控制中心（0），黑点越出控制界限某侧的可能性变大。1XX0上控制界限上控制界限UCL下控制界限下控制界限LCLT0时间时间质量特性值质量特性值10生产过程的失控状态0，0，保持稳定。这时，由于质量特性或其统计量的分布分散程度（）变大，导致黑点越出控制限两侧的可能性变大。0XX0上控制界限上控制界限UCL下控制界限下控制界限LCLT时间时间质量特性值质量特性值第二节工序分析与工序控制一、工序分析1、工序分析的概念工序分析是指对影响产品质量的各类因素进行分析，找出主导性因素，调查这些因素与工序结果之关系。2、工序质量起支配作用的因素影响最终产品质量变化的6大因素（5M1E），体现帕累托原则，亦即有极其重要的少数和无关紧要的多数。起支配作用的几种因素装置定位其支配作用如冲压、印刷、压铸等机器起支配作用如自动切割等操作人员起支配作用如手工焊接、装配等零部件其支配作用如汽车、家电等时间起支配作用如时效处理等信息其支配作用如压力、温度等3、工序分析的程序分析工序质量特性的波动情况选择质量特性值分析影响质量特性值波动的因素确定支配性因素的控制条件实施活动、确认效果二、工序控制1、工序控制的含义工序控制就是维持工序长期处于稳定状态的活动。为搞好工序控制，必须具备以下3个条件要制定控制所需的各种标准要取得实际执行结果与标准之间产生的偏差信息要具有纠正实际执行结果与标准之间产生的偏差之措施2、工序控制的内容对生产条件的控制对关键工序的控制计量和测试的控制不良品的控制三、统计工序控制1、统计工序控制的含义统计工序控制SPC（STATISTICALPROCESSCONTROL）是一种借助数理统计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的。2、统计工序控制的步骤SPC培训确定关键质量因素对每道工序进行分析，找出影响产品质量的关键变量列出含关键变量的工序流程图提出或改进规格标准详细分析关键变量对每一关键变量建立工序控制标准在各部门落实统计监控工序诊断和采取措施解决问题第三节工序能力与工序能力指数一、工序能力工序能力是指工序在一定的时间，处于控制状态下的实际加工能力。工序能力可用工序质量特性值分布的分散性特征来度量。如工序质量特性值X的数学期望为，标准差为，则工序能力B6。其中公式表明，工序受控状态下加工质量的保证能力受5M1E诸因素的制约。二、工序能力指数工序能力指数是工序质量标准的范围和工序能力的比值，用符号CP表示。如工序质量标准的范围用公差T表示，工序能力是6，则通过工序能力指数，才能考察工序能力是否满足质量控制的实际需要。工序能力指数的计算主要有以下几种1工序分布中心与标准中心重合的情形设工序公差为T，公差上限和下限分别为TU和TL，公差中心为TM则，见图63。在图63中，PU和PL分别为超上差和超下差的不合格率，即和。此时S样本标准偏差P116例题61图63工序分布中心与标准中心重合的情形2工序分布中心与标准中心不重合的情形这时，见图64。引入偏移量和偏移系数K设工序有偏时的工序能力指数为CPK，则当工序无偏时，0，故此时。一般情况下，应有，故因此P117例题62图64工序分布中心与标准中心重合的情形3在有些场合，只要求控制单向公差如对清洁度、噪声、形位公差、有害杂质等仅需控制公差上限（这时，一般可认为公差下限为零），而对强度、寿命等则仅需控制公差下限（这时，一般可认为公差上限为无穷大）。当只要求控制单向公差时，工序质量特性值一般为非正态分布。由于它的真实分布较复杂，所以常用正态分布来近似。当只要求控制公差上限时当只要求控制公差下限时第四节工序能力评价与工序能力调查一、工序能力评价工序能力判断的目的是对工序进行预防性处置，以确保生产过程的质量水平。理想的工序能力既要能满足质量保证的要求，又要符合经济性的要求。表64给出了利用工序能力指数对工序能力作出判断的一般标准。表64工序能力指数判断标准工序能力等级工序能力指数工序能力判断特级过剩一级充足二级正常三级不足四级严重不足表64列出的工序能力判断标准也适用于CPK、CPL和CPU。应当指出，当发现工序有偏时，原则上应采取措施调整分布中心，以消除或减少分布中心的偏移。考虑到调整时的技术难度及成本，工序有偏时工序调整的一般标准列于表65。判断工序能力后，应采取适当的处置对策，使工序能力保持在合理的水平上。表65存在K时的判断标准偏移系数K工序能力指数采取措施0K025不必调整均值025K050要注意均值变化0K025密切观察均值025K050采取必要调整措施例1某零件内径尺寸公差为，从一足够大的随机样本得，S0004。试作工序能力分析。解公差中心由于，分布中心向右偏移，偏移量和偏移系数所以，工序能力指数根据CP125和K0333，对照表65，判断工序能力不足。至于究竟应当采取什么样的处置措施，还需根据工序自身的特点来考虑。二、提高工序能力的途径1、调整工序加工的分布中心，减少偏移量2、提高工序能力，减少分散程度3、在保证质量的前提下，放宽给定的公差三、工序能力调查工序能力调查是指采用一定的方法，测量选定调查对象的质量特性值，判断工序能力是否充足，并制定相应的改进措施的全部活动。工序能力调查的步骤1、明确调查的目的2、选择调查对象3、进行标准化处理4、选择调查方法5、收集数据、计算工序能力指数6、工序能力评价与反馈图65工序能力调查流程图。第五节控制图的基本原理一、控制图的基本概念控制图又称管理图，如图所示。它是一种有控制界限的图，用来区分引起质量波动的原因是偶然的还是系统的，可以提供系统原因存在的信息，从而判断生产过程是否处于受控状态。1924年休哈特首创图66控制图二、控制界限的确定控制界限一般根据“3”千分之三法则）原理来确定。如中心线CL，则质量特性值出现在3界限以外的概率很小，为02730P计量值管制图CONTROLCHARTSFORVARIABLES平均值极差控制图XRCHART平均值标准差控制图XCHART中位数极差控制图XRCHART单值移动极差控制图XMRCHARTP计数值控制图CONTROLCHARTSFORATTRIBUTE不良率控制图PCHART不良数控制图NPCHART缺陷数控制图CCHART单位缺陷数控制图UCHART三、控制图的种类名称和符号中心线上下控制线特点适用场合计量值控制图平均值极差控制图常用，效果好，计算量大批量较大的工序中位数极差控制图计算简便，但效果略差批量较大的工序单值移动极差控制图简单省事，能及时判断工序状态。但不易发现工序分布中心的变化每次只能得到一个数据或希望尽快发现异常因素计数值控制图不合格品数控制图较常用，计算简单，操作工人易于理解样本大小相等不合格品率控制图计算量大，控制线凹凸不平样本大小可以不等缺陷数控制图较常用，计算简单，操作工人易于理解样本大小相等单位缺陷数控制图计算量大，控制线凹凸不平样本大小可以不等一、平均值与极差控制图控制图平均值与极差控制图是最常用、最基本的控制图。用于控制对象为长度、重量、强度、厚度、时间等计量值；由用于描述均值变化的均值图和反映过程波动的极差控制图组成。第六节计量值控制图1、控制界限的确定均值控制图的控制线R控制图的控制界限2、平均值与极差控制图作图步骤计算均值图打点值计算极差图打点值，样本I极差计算样本总均值M为样本的个数计算样本总极差根据样本规模N可查表67获得样本参数，分别计算出均值和极差控制图控制界限下控制限上控制限平均值控制图画中心线和上下控制线打点记入相关事项极差R控制图下控制限上控制限组号二、单值和移动极差控制图（XRS控制图）在一些场合取一个子组不可能或不实际，测单个值需要很长时间。用破坏性试验方法获得测量值,有时一次仅能获得一个观察值。单值移差控制图对于计量值而言是最基本的控制图。其数据不需分组，可直接使用。它经常应用于下列场合1从工序中只能获得一个测定值，如每日电力消耗。2一批产品内质量特性数据是均一的，不需测取多个值。如酒精的浓度。3因费用等关系，只允许测取少量数值。如需经破坏性试验才能获得的数据。4数据的取得需要很长的时间间隔。1、单值控制图控制界限计算2、移动极差控制图控制界限的计算3、XR控制图的绘图步骤收集K个子组数据，每组大小为1计算移动极差计算K个数据的平均值计算移动极差的平均值控制图控制线的确定画中心线和上下控制线打点记入相关事项第七节计数值控制图计数控制图分为计件控制图和计点控制图。计件控制图考虑是否具有某种特性,比如产品是否合格，记录不合格的产品数。计点控制图记录所考察的个体或一定量、一定面积上某种特性出现的次数。一、计件值控制图（PN及P控制图）PN控制图不合格品数控制图P控制图不合格品率控制图1、PN及P控制图控制界限的确定2、不合格品率（P）控制图的作图步骤收集数据数据分组计算各组的不合格品率和平均不合格品率计算控制上限画控制界限和中心线打点记入相关事项二、计点值控制图（C控制图和控制图）C控制图缺陷数控制图控制图单位缺陷数控制图缺陷（DEFECT）是指残损或不圆满的地方。产品的缺陷是指产品上不符合规定要求的地方。如金属抛光后，表面遗留的凹痕、班点等都是缺陷。这些缺陷都是随机地、孤立地、间断地出现。没有缺陷的产品被认为是合格品。有缺陷的产品被认为是不合格品。在研究有缺陷产品时，人们关心的是单位产品上的缺陷数，这里的单位产品是为了实施抽样或统计缺陷数而划分的单位体或单位量。对于按件制造的产品来说，一件产品就是一个单位产品，如一个螺丝、一个电阻、一台电视机等。但有些产品的单位产品的划分是不明确的，需要人为地规定一个单位量，如一公尺导线、，一平方米玻璃等被人们规定为一个单位产品。缺陷数单位产品上的缺陷数已被很多产品用来作为质量特性，如一个铸件上的缺陷（砂眼等）数；一定布上的缺陷（疵点）数；一平方米玻璃上的缺陷（气泡）数；一只螺栓上的缺陷（裂缝）数；一盘录象带上的缺陷（疵点）数；一公尺金属丝外层绝缘材料上的缺陷（伤痕）数；一双球鞋上的缺陷（伤痕、脱胶、污染等）数；1、控制界限的确定2、缺陷数控制图（C图）的作图步骤收集数据固定单位面积统计单位面积缺陷数计算控制界限和中心线画控制界限和中心线打点记入相关事项例在某产品生产过程中抽取25个样本，测得样本的缺陷数如表。试作C控制图，并分析过程是否处于稳态。U分析计算平均缺陷数控制图的界限为样本号样本大小缺陷数样本号样本大小缺陷数150314502250415505350516506450217502550618503650181950475022050285052150295002250510502235001150424504125062550313502合计125097表C控制图数据表05101520135791113151719212325UCL9789CL388某生产过程的C控制图LCL0从上图中可以看出，该过程中25个点子中有1个落在控制界限以外，因而过程处于失控状态。第八节控制图的观察分析与使用一、控制图的观察分析