工序(过程)能力分析.ppt

1 第十二章工序 過程 能力分析 12 1基本概念 12 2工序能力指數的計算 12 3工序能力的評價與處置 12 4工序能力調查 2 12 1基本概念 在產品製造過程中 工序是保證產品性量的最基本環節 所謂工序能力分析 就是考慮工序的設備 工藝 人的操作 材料 測量工具與方法以及環境對工序質量指標要求的適合程度 工序能力分析是質量管理的一項重要的技術基礎工作 它有助於掌握各道工序的質量保証能力 為產品設計 工藝 工裝設計 設備的維修 調整 更新 改造提供必要的資料和依據 一工序能力二工序能力指數 3 一工序能力 1概念 所謂工序能力 是指處於穩定 標準狀態下 工序的實際加工能力 工序處於穩定狀態 是指工序的分佈狀態不隨時間的變化而變化 或稱工序處於受控狀態 工序處於標準狀態 是指設備 材料 工藝 環境 測量均處於標準作業條件 人員的操作也是正確的 工序的實際加工能力是指工序質量特性的分散 或波動 有多大 加工能力強或弱的區分關鍵是質量特性的分佈範圍大小 或集中程度 由於均方差 是描述隨機變量分散的數字特徵 而且 當產品性量特性服從正態分佈N 2 時 以3 原則確定其分佈範圍 3 處於該範圍外的產品僅占產品總數的0 27 因此 人們常以6 描述工序的實際加工能力 實踐證明 用這樣的分散範圍表示工序能力既能保證產品的質量要求 又能具有較好的經濟性 2表達式 B 6 或B 6S3影響原素 1 人 與工序直接有關的作業員 輔助人員的質量意識和操作技術水準 2 設備 包括設備的精度 工裝的精度及其合理性 刀具參數的合理性等 3 材料 包括原材料 半成品 外協件的質量及其適用性 4 工藝 包括工藝方法及規範 操作規程的合理性 5 測具 測量方法及測量精度的適應性 6 環境 生產環境及勞動條件的適應性 4 二工序能力指數 1概念 工序能力指數是衡量工序能力對產品規格要求滿足程度的數量值 記為Cp 通常以規格範圍T與工序能力B的比值來表示 即 T 規格上限TU 規格下限TL 2工序能力與工序能力指數的區別 工序能力是工序具有的實際加工能力 而工序能力指數是指工序能力對規格要求滿足的程度 這是兩個完全不同的概念 工序能力強並不等於對規格要求的滿足程度高 相反 工序能力弱並不等於對規格要求的滿足程度低 當質量特性服從正態分佈 而且其分佈中心與規格中心Tm重合時 一定的工序能力指數將與一定的不合格品率相對應 因此 工序能力指數越大 說明工序能力的貯備越充足 質量保證能力越強 潛力越大 不合格品率越低 但這並不意味著加工精度和技術水準越高 5 12 2工序能力指數的計算 一計量值1雙側規格界限 1 無偏 2 有偏2單側規格界限 1 僅給出規格上限TU 2 僅給出規格上限TL二記數值1記件值2記點值 6 1計量值雙側規格界限 雙側規格界限是指既具有規格上限 TU 要求 又有規格下限 TL 要求的情況 1 無偏 規格中心Tm與分佈中心重合 計算公式 工序不合格品率p的估計 直接根據規格上 下限TU TL以及工序分佈的數字特徵 估計和S進行計算根據工序能力指數Cp計算 由式 因此有 例1 P1 P2 TL TU Tm f x T 7 例1 根據某工序加工零件的測試數據計算得出 6 5 S 0 0055 規格要求為 試求該工序的工序能力指數及不良品率 解 8 計算公式 絕對偏移量 圖中曲線1 偏移系數 工序能力指數 或 當k 即e T 2時 規定Cpk 0 圖中 曲線2 不合格品率估計 採用 用Cp和k值估計不合格品率 例2 f x 有偏時工序能力指數與不合格品率 e 1 2 e TL TU P1 P2 Tm x T 2 有偏 規格中心Tm與分佈中心不重合 計量值 雙側規格界限 9 例2 測試一批零件外徑尺寸的平均值 19 0101 S 0 0143 規格要求為 試計算工序能力指數並估計不合格品率 解 由題意 計算Cpk 或由Cp 0 816 k 0 145查表得不良品率估計約為2 1 2 3 10 用Cp和k值估計不合格品率 單位 11 1 僅給出規格上限TU 計算公式 當TU 時 p 50 則規定Cp 0 不合格品率估計 例某零件質量要求加工後不得大於71g 測試部分數據後得 70 2g S 0 24g 試計算工序能力指數Cp及不合格品率p 解 2計量值 單側規格界限 f x TU x 12 計量值 單側規格界限 2 僅給出規格下限TL 計算公式 當TL 時 p 50 則規定Cp 0 不合格率估計 例3要求零件淬火後的硬度 HRC71 實測數據後計算得 HRC73 S 1 試計算工序能力指數Cp及不良品率p 解 f x TL x TL 13 計數值 計件值 計算公式以不合格品率上限pU作為規格要求 1 取k個樣本 每個樣本的樣本容量分別為n1 n2 nk 每個樣本中的不合格品數為d1 d2 dk 2 計算平均不合格品率及平均樣本量 3 計算工序能力指數Cp 例1某產品規格要求pU 0 1 現取5個樣本 n1 n2 n5 100 各樣本中不合格品數為 d1 7 d2 5 d3 6 d4 2 d5 4 求工序能力指數Cp 解 14 計數值 計點值 計算公式規格要求是單位產品平均缺陷 或疵點數 上限或不合格品率很小時的樣本中不合格品數上限CU 1 取k個樣本 每個樣本的樣本容量分別為n1 n2 nk 每個樣本的疵點數 或不合格品數 為C1 C2 Ck 2 計算平均疵點數 或平均不合格品數 3 計算工序能力指數Cp 例2 設某產品規格要求單位產品平均缺陷上限CU 2 取容量為10的樣本5個 各樣本中產品的缺陷數分別為C1 7 C2 5 C3 6 C4 2 C5 4 求工序能力指數Cp 解 15 12 3工序能力的評價與處置 工序能力指數Cp客觀地 定量地反映了工序能力對規格要求的適應程度 因此它是工序能力評價的基礎 根據工序能力指數的大小一般可將加工分為五類 1Cp 1 67特級加工21 67 Cp 1 33一級加工31 33 Cp 1二級加工41 Cp 0 67三級加工5Cp 0 67四級加工 16 1Cp 1 67特級加工 當質量特性服從正態分佈 且分佈中心與規格中心Tm重合時 T 10S 不合格品率p 0 00006 見圖 工序能力過分充裕 有很大的貯備 這意味著粗活細作或用一般工藝方法可以加工的產品 採用了特別精密的工藝 設備或進階操作工人進行加工 這勢必影響了生產效率 提升了產品成本 措施 1 合理 經濟地降低工序能力 如改用低精度的設備 工藝 技術和原材料 放寬檢驗或放寬管理 2 在保證產品性量和提升經濟效益的前提下更改設計 加嚴規格要求 3 合併或減少工序也是常用的方法之一 17 21 67 Cp 1 33一級加工 當時 10S T 8S 不合格品率0 00006 p 0 006 見圖 對精密加工而言 工序能力適宜 對一般加工來說工序能力仍比較充裕 有一定貯備 措施 1 允許小的外來波動 2 非關鍵工序可放寬檢驗 3 工序控制的抽樣間隔可適當放寬 18 31 33 Cp 1二級加工 當時 8S T 6S 不合格品率0 006 p 0 27 見圖 對一般加工而言 工序能力適宜 措施 1 對工序進行嚴格控制 使生產過程處於良好的穩定 正常狀態 並保證不降低工序的質量水準 2 一旦發現工序有異常狀態出現 立即采取相應措施 調整工藝過程 使之回到穩定 正常狀態 3 檢查不能放寬 19 41 Cp 0 67三級加工 當時 6S T 4S 不合格品率0 27 p 4 55 工序能力不足 不合格品率較高 見圖 措施 1 要透過提升設備精度 改進工藝方法 提升操作技術水準 改善原材料質量等措施提升工序能力 2 要加強檢驗 必要時實行全檢 20 5Cp 0 67四級加工 當時 T 4S 不合格品率p 4 55 見圖 工序能力嚴重不足 產品性量水準很低 不合格品率高 措施 1 必須立即分析原因 採取措施 提升工序能力 2 為了保證產品的出廠質量 應透過全數檢查 3 若更改設計 放寬規格要求不致影響產品性量或從經濟性考慮更為合理時 也可以用更改設計的方法予以解決 但要慎重處理 21 加工分類 f x 1級 1級 2級 2級 3級 3級 4級 4級 特級 特級 Tm T3 4 T0 10 T1 8 T2 6 22 12 4工序能力調查 工序能力是保證和提升產品性量的重要原素 了解和掌握工序能力是控制產品性量的必要手段 了解和掌握工序能力的活動稱為工序能力調查 一工序能力調查程式二工序能力調查的應用 23 工序能力調查程式 明確調查目的 簡化檢查方法 確認工序能力適宜時 進行工序控制 工序能力充分 計算並分析Cp或Cpk 作直方圖 趨勢圖 控制圖 並判定穩定性 明確必要性與目標 落實負責單位 完成期限 責任者 方法 按調查計畫規定作業 記錄數據及其背景 充分利用質量情報 選頂定調查對象 工序特性值 檢查工序標準條件 確定測試與抽樣檢查方法 製定調查計畫 收集數據 分析數據 穩定狀態 不穩定狀態 工序能力分析 追查不穩定原因 工序能力過強 工序能力不足 設法降低成本 追查原因 修改標準 採取措施 採取有效的管理措施 24 二工序能力調查的應用 1工藝驗証工藝驗証就是透過工藝實施 驗証設計的可行性和合理性 它是聯繫設計和製造的紐帶 在工藝驗証中 透過工序能力調查 可以達到 1 選擇既可實現設計質量 又可採用經濟又合理的設備 工藝 原料與技術 2 確認適宜的工序能力 並確定與之相適應的工藝規程 技術標準 作業指導書及管理對象與方法等 3 對設計的合理性進行驗証 並提出修改設計的依據 2工藝診