公差分析法控制加工件质量成本.doc

公 差 分 析 法 控 制 加 工 件 质 量 成 本 祝 晓 摘 要 本 文 探 讨 了 通 过 公 差 分 析 扩 展 加 工 件 公 差 ， 降 低 质 量 成 本 的 途 径 。 关 键 词 质 量 成 本 公 差 分 析 中 图 分 类 号TB497 文 献 标 识 码A 文 章 编 号1008 7656(2002)04 0045 03 产 品 制 造 过 程 的 质 量 成 本 控 制 是 企 业 生 产 总 成 本 控 制 的 组 成 部 分 ， 对 于 企 业 经 济 效 益 的 最 终 状 况 有 重 要 影 响 。 运 用 公 差 分 析 法 搞 好 工 序 质 量 控 制 ， 是 在 制 造 过 程 中 保 证 产 品 加 工 质 量 ， 降 低 质 量 成 本 的 有 效 途 径 。 1 加 工 过 程 中 的 质 量 成 本 制 造 过 程 是 产 品 质 量 的 形 成 过 程 。 在 此 过 程 中 ， 建 立 一 个 能 够 稳 定 生 产 合 格 品 的 质 量 网 络 体 系 ， 抓 好 每 个 环 节 上 的 质 量 保 证 和 预 防 工 作 ， 针 对 影 响 工 序 能 力 的 关 键 因 素 采 取 措 施 ， 防 止 或 减 少 废 品 的 产 生 ； 同 时 加 强 对 不 合 格 品 进 行 质 量 分 析 ， 掌 握 质 量 动 态 ， 无 疑 是 制 造 过 程 质 量 控 制 的 重 点 。 产 品 制 造 过 程 的 大 量 实 践 表 明 ， 加 工 过 程 中 的 质 量 水 平 同 质 量 成 本 密 切 关 联 ， 相 互 影 响 。 当 产 品 加 工 质 量 水 平 低 ， 即 产 品 不 合 格 品 率 高 时 ， 生 产 企 业 的 鉴 定 成 本 和 内 部 、 外 部 损 失 成 本 都 要 增 大 ， 质 量 成 本 因 此 而 上 升 。 然 而 如 果 实 行 充 分 的 预 防 ， 则 不 合 格 品 将 很 少 产 生 ， 甚 至 不 合 格 品 率 趋 于 零 ， 此 时 虽 然 内 部 、 外 部 损 失 成 本 及 鉴 定 成 本 大 幅 降 低 ， 但 预 防 成 本 本 身 会 变 得 相 当 大 ， 其 结 果 必 定 使 质 量 总 成 本 大 大 增 加 。 产 品 制 造 过 程 中 质 量 水 平 与 质 量 成 本 的 变 化 关 系 见 图 1。 计 算 和 控 制 质 量 成 本 ， 就 是 要 对 制 造 过 程 中 质 量 控 制 的 状 态 进 行 分 析 ， 以 寻 求 质 量 改 进 的 途 径 ， 达 到 降 低 成 本 的 目 的 ， 即 最 经 济 地 达 到 规 定 的 产 品 加 工 质 量 目 标 。 2 两 种 类 型 的 公 差 分 析 公 差 分 析 是 可 制 造 性 设 计 的 有 力 工 具 ， 具 有 可 重 复 性 ， 可 扩 展 公 差 ， 降 低 质 量 控 制 成 本 ， 更 好 的 交 互 性 等 优 点 。 其 主 要 内 容 为 对 加 工 件 的 可 装 配 性 及 产 品 的 功 能 性 进 行 分 析 ， 即 对 原 型 设 计 和 二 次 设 计 （ 生 产 设 计 ） 研 究 分 析 ， 揭 示 可 能 存 在 的 冲 突 ， 确 保 制 造 过 程 中 子 装 配 和 最 终 装 配 时 零 件 的 正 确 匹 配 和 产 品 功 能 达 到 设 计 意 图 。 制 造 过 程 中 的 加 工 件 质 量 成 本 控 制 可 有 两 种 类 型 的 公 差 分 析 ， 即 极 端 情 况 公 差 分 析 和 统 计 分 析 。 2.1 极 端 情 况 公 差 分 析 极 端 情 况 公 差 分 析 分 为 最 佳 情 况 分 析 和 最 差 情 况 分 析 。 最 佳 情 况 分 析 描 述 了 零 件 落 在 公 差 一 边 （ 正 或 负 ） 的 情 况 ， 且 在 装 配 时 不 存 在 冲 突 。 最 差 情 况 分 析 则 反 映 出 零 件 装 配 时 的 最 坏 情 况 ， 加 工 件 的 可 装 配 性 或 产 品 的 功 能 要 求 产 生 冲 突 的 可 能 性 为 1。 图 2所 示 引 例 为 三 个 方 块 状 零 件 在 箱 体 内 的 装 配 状 态 ， 用 极 端 情 况 公 差 分 析 法 对 其 分 析 如 下 。 采 用 一 般 公 差 ， 图 2方 块 状 零 件 装 配 的 最 差 情 况 如 表 1所 示 。 从 表 1可 看 出 ， 三 个 零 件 的 累 积 尺 寸 ， 可 高 达 97.55mm。 假 设 箱 体 框 架 与 三 个 零 件 之 间 有 0.025mm间 隙 ， 箱 体 框 架 的 最 小 尺 寸 应 为 97.575mm。 如 给 定 0.125mm的 公 差 ， 则 箱 体 平 均 尺 寸 为 97.575mm 0.125mm=97.7mm， 最 大 尺 寸 为 97.825mm。 即 ： 表 1公 差 分 析 示 例 (一 般 公 差 ) 公差（m m)零件 标称尺寸 最大尺寸 最小尺寸 P1 25 25.25 24.75 +/- 0.25 P2 37.5 37.625 37.375 +/- 0.125 P3 34.375 34.675 34.075 +/- 0.3总 计 96.875 97.55 96.2表 2公 差 分 析 示 例 (紧 公 差 ) 公差（m m)零件 标称尺寸 最大尺寸 最小尺寸P1 25 25.05 24.95 +/- 0.05P2 37.5 37.55 37.45 +/- 0.05P3 34.375 34.425 34.325 +/- 0.05总 计 96.875 97.025 96.725 最 大 间 隙 ： 97.825mm 96.2mm=1.625mm； 最 小 间 隙 ： 97.575mm 97.55mm=0.025mm； 平 均 间 隙 ： 97.7mm 96.875mm=0.825mm； 如 此 大 的 间 隙 变 化 量 （ 从 1.625到 0.025） ， 从 产 品 的 功 能 要 求 方 面 来 说 ， 其 装 配 质 量 显 然 是 难 以 接 受 的 。 缩 紧 公 差 是 减 小 偏 差 的 途 径 之 一 ， 表 2给 出 了 采 用 紧 公 差 进 行 装 配 的 结 果 。 假 定 三 个 零 件 都 具 有 0.05的 公 差 （ 见 表 2） ， 箱 体 的 最 小 尺 寸 为 97.05。 给 定 0.05的 公 差 ， 则 箱 体 平 均 尺 寸 为 97.1， 最 大 尺 寸 为 97.15。 因 而 ， 最 大 间 隙 ： 97.15 96.725=0.425； 最 小 间 隙 ： 97.05 97.025=0.025； 平 均 间 隙 ： 97.1 96.875=0.225； 紧 公 差 比 标 准 公 差 易 为 人 所 接 受 ， 但 将 导 致 包 括 质 量 控 制 在 内 的 产 品 成 本 大 幅 提 高 。 此 外 ， 缩 小 公 差 带 还 意 味 着 需 要 变 更 或 采 用 专 门 的 加 工 工 艺 及 质 量 控 制 方 式 ， 而 国 内 中 小 企 业 目 前 的 加 工 和 质 量 控 制 体 系 多 为 相 互 独 立 又 不 能 调 换 、 颠 倒 的 工 序 或 工 作 单 元 （ 如 机 械 加 工 通 常 按 工 艺 专 业 化 原 则 布 置 ） 所 组 成 ， 允 许 变 动 公 差 的 情 况 极 少 发 生 ， 进 行 工 艺 调 整 非 常 困 难 ， 即 使 出 现 质 量 问 题 也 只 能 在 原 工 艺 组 成 范 围 内 查 找 原 因 和 采 取 措 施 。 所 以 运 用 极 端 情 况 公 差 分 析 控 制 质 量 状 态 ， 仅 适 于 个 别 场 合 ， 且 限 于 针 对 影 响 加 工 质 量 的 某 一 、 二 个 起 主 导 作 用 的 因 素 进 行 定 量 评 价 。 2.2 统 计 公 差 分 析 由 于 极 端 情 况 分 析 法 计 算 所 有 加 工 件 总 偏 差 的 工 作 量 巨 大 ， 实 际 上 是 不 可 行 的 ， 故 难 以 定 量 评 价 影 响 质 量 水 平 的 总 和 因 素 。 而 统 计 公 差 分 析 运 用 统 计 概 率 分 布 进 行 装 配 公 差 分 析 ， 则 是 基 于 大 多 数 机 械 化 零 件 在 公 差 范 围 内 呈 正 态 概 率 分 布 的 事 实 。 即 单 个 零 件 的 尺 寸 分 布 曲 线 可 合 并 成 一 个 正 态 分 布 、 代 表 了 距 标 称 尺 寸 的 装 配 偏 差 。 计 算 装 配 均 值 和 标 准 偏 差 时 ， 把 零 件 的 标 称 尺 寸 作 为 均 值 ， 而 把 零 件 公 差 做 为 正 态 曲 线 的 极 限 （ 3 ） 。 以 图 2为 例 ， 进 行 统 计 分 析 时 ， 假 定 三 个 零 件 在 规 定 的 公 差 限 制 内 ， 呈 正 态 概 率 分 布 （ 见 表 3） 。 三 个 零 件 的 平 均 标 准 偏 差 公 式 为 ： 则 ： 1 = 0.1359表 3 统 计 公 差 分 析 示 例零 件 公 差 3 1 =3 /3 P1 T1= 0.25 0.25 0.083 P2 T2= 0.125 0.125 0.041 P3 T3= 0.3 0.3 0.1 2 = 0.2718 3 = 0.4077 均 值 为 零 件 标 称 尺 寸 的 累 加 ： P1 P2 P3=96.875 从 正 态 表 中 可 知 ： 1 = 68.3 2 = 95.5 3 = 99.7 也 就 是 说 ， 如 箱 体 尺 寸 为 97.011（ 96.875 0.136） ， 具 1个 标 准 偏 差 ， 则 加 工 零 件 的 68.3 是 适 配 的 。 箱 体 尺 寸 为 97.1468（ 96.875 0.272） 时 ， 具 2个 标 准 偏 差 ， 则 加 工 零 件 的 95.5 是 适 配 的 。 当 箱 体 尺 寸 为 97.283（ 96.875 0.408） 时 ， 有 3个 标 准 偏 差 ， 所 加 工 零 件 的 99.7 是 适 配 的 。 从 以 上 分 析 可 看 出 ， 统 计 分 析 的 最 大 优 点 是 采 用 标 准 的 定 义 公 差 加 工 零 件 并 可 以 预 测 适 用 匹 配 的 零 件 数 。 这 对 于 我 们 选 择 最 适 宜 的 质 量 控 制 水 平 ， 以 控 制 质 量 成 本 ， 从 而 降 低 产 品 加 工 总 成 本 有 重 要 的 意 义 。 3 公 差 分 析 的 运 用 选 择 适 宜 的 质 量 控 制 水 平 将 有 效 地 防 止 质 量 成 本 的 提 高 ， 并 最 终 避 免 产 品 成 本 的 增 加 。 在 制 造 过 程 中 对 加 工 件 质 量 水 平 进 行 控 制 应 以 统 计 分 析 为 主 ， 它 适 于 国 内 大 多 数 中 小 企 业 的 加 工 和 质 量 控 制 现 状 。 对 于 多 品 种 、 小 批 量 生 产 的 企 业 来 说 ， 由 于 其 工 艺 及 质 量 体 系 被 要 求 具 有 一 定 柔 性 ， 应 将 极 端 情 况 分 析 和 统 计 分 析 两 种 方 法 结 合 起 来 运 用 ， 以 尽 快 找 出 、 找 准 影 响 质 量 水 平 ， 增 加 质 量 成 本 的 因 素 。 实 际 运 用 中 一 般 先 用 统 计 分 析 法 寻 找 影 响 质 量 水 平 的 因 素 的 出 现 规 律 ， 初 步 推 断 产 生 质 量 问 题 的 可 能 原 因 ， 然 后 运 用 极 端 情 况 分 析 法 进 行 分 析 乃 至 试 验 ， 以 求 迅 速 有 效 地 找 出