质量管理课程设计

1、一、课程设计的目的和要求 (1二、课程设计题目与任务 (2题目一 (21、寻找影响精铣机梁两外角尺平面工序质量的主要原因 (22、寻找影响精铣机梁两外角尺平面工序质量的主要原因 (33、工序稳定性分析及工序能力分析 (44、因果分析 (65、效果检验 (7题目二 (91、根据以上数据生成缺陷排列图 (112、工序的稳定性分析和工序能力分析 (123.因果分析 (144、制定对策计划表 (16题目三 (171、利用Minitab生成正交表12 (172、结果分析如下 (18题目四 (191、用正交实验表L8(24 (192、结果分析如下 (19三、心得体会 (22四、参考文献 (23一、课程设计

2、的目的和要求1、目的1加深对质量管理课程及统计学课程基础理论和基本知识的理解。2使学生掌握质量管理的基本方法,正确应用质量管理方法对质量形成的全过程进行管理和控制;3熟练应用常用的统计工具,提高解决实际问题的能力和相应的软件使用技能。2、要求1要求学生能利用排列图寻找主要问题或影响质量的主要因素,学生能用Minitab软件绘制排列图。2要求学生能利用因果图表示主要问题与影响该问题的原因,通过层层深入的研究找出影响质量的原因,把影响质量的主要、关键、具体原因找出来,从而明确所要采取的措施,并能用Minitab软件绘制因果图。3要求学生能利用直方图来显示质量数据的分布规律,通过观测直方图的形状,判

3、断生产过程的质量水平和分散程度,判断工序是否正常,工序能力是否满足要求;并能用Minitab软件绘制直方图。4要求学生能利用控制图判断工序是否处于统计在控的状态,能用Minitab 软件绘制控制图。5要求学生掌握试验设计法的使用条件、制定因素水平表,正交表设计,确定实验;实验。能用Minitab软件进行因素、水平的定义和正交表的选择,正确地把因素、水平填写到正交表中,分析实验结果。二、课程设计题目与任务题目一1某纺织机械厂的主要产品之一是细纱机,也是该厂创效益的产品。该细纱机的关键零件是机梁,在细纱机中起着支援延伸装置、导纱板升降装置、钢领板升降装置和纱架等部件的作用,机梁的质量将直接影响细纱

4、机装配质量。机梁自身的结构属长向薄壁形,其长厚比达130:1,极易产生加工变形,而技术精度要求高,其中主要的技术特性值平面度要求0.15mm。为了减少切削数量大,每台细纱机需要28根,每年需要67000根,机梁的好坏将直接影响该厂的经济效益,而现在的机梁质量波动较大,返修率比较高,试用质量控制方法来有效地提高机梁的一次合格率。表1 机梁加工工序的一次合格率测试值工序名称测试数/个合格数/个合格率(%精铣机梁两外角尺平面500 482 96.4粗铣机梁两外角尺平面482 460 95.43铣机梁两条小平面460 452 98.26铣机梁两里角尺凸肩面452 446 98.67钻、攻机梁两外角尺上

5、螺纹及孔446 440 98.651、寻找影响精铣机梁两外角尺平面工序质量的主要原因根据以上数据表1,利用Minitab软件输出以下工序不合格品排列图,如下图C o u n tP e r c e n t工序名称Count 3.7 3.7 3.7Cum %68.9t h e r 铣机梁两条小平面铣机梁两里角尺凸肩面粗铣机梁两外角尺平面精铣机梁两外角尺平面140120100806040200Pareto Chart of 工序名称图1 机梁各加工工序的不合格品排列图可以看出,五道工序中精铣机梁两外角尺平面为出现不合格品最多的工序。因此,下一步要解决的问题就是分析这道工序出现不合格品的主要原因。所采

6、用的方法还是排列图。2、寻找影响精铣机梁两外角尺平面工序质量的主要原因取118件由精铣机梁两外角尺平面工序所造成的不合格品进行检测,得到精铣机梁两外角尺平面工序不合格表,并绘制排列图。表2 机梁各加工工序的不合格品数据项目不合格品根数/根 累计不合格品根数/根累计百分数(%平面度 88 88 74.58 垂直度 15 103 87.29 直线度 7 110 93.22表面粗糙度 5 115 97.46厚度超差 2 117 99.15其他 1 118 100在Minitab 里面绘制精铣机梁工序不合格品的排列图如下C o u n tP e r c e n t项目Count 5.9 4.2 2.5

7、Cum %表面粗糙度直线度垂直度平面度40200Pareto Chart of 项目图2 精铣机梁工序不合格品的排列图可见,对平面度的工序是影响精铣机梁两外角尺质量的A 类因素,即为主要因素3、工序稳定性分析及工序能力分析找出主要原因后,对平面的工序进行稳定性分析和工序能力指数计算,在工序在控条件下,判断工序能力指数是否满足要求,以确定是否需要进行改进。平面度的目标指标为:11*10-2mm,最大不得超过15*10-2mm ,最小不得低过7*10-2mm ,从精铣机梁两外角尺平面工序中依加工次序随机抽取50件产品,得到的数据见下表3表3 平面度工序稳定性及工序能力指数测定表序号 数值 序号 数

8、值 序号 数值 序号 数值 序号数值 1 7 11 8 21 12 31 8 41 7 2 14 12 10 22 11 32 11 42 10 3 9 13 10 23 11 33 12 43 13 4 11 14 11 24 15 34 12 44 10 5 14 15 9 25 12 35 12 45 11 6 12 16 15 26 8 36 9 46 14 7 14 17 13 27 12 37 10 47 13 8 13 18 10 28 10 38 6 48 15 9 11 19 13 29 12 39 11 49 12 10 9 20 12 30 9 40 14 50 13利用

9、该数值绘制单值控制图,依据控制图判断工序在控。ObservationI n d i v i d u a l V a l u e464136312621161161141210_X=11.76U C L=14.800LC L=8.720ObservationM o v i n g R a n g e46413631262116116143210_MR=1.143U C L=3.734LC L=0I-MR Chart of 数值图3 控制工序均值的控制图在工序在控条件下,进行工序能力分析。得到工序能力分析图,如下:15129630LSLUSLProcess Data Sample?N 50StDe

10、v (Within 2.1349StDev (O v erall 2.20584LSL 0Target *U SL 15Sample Mean 11.2Potential (Within C apabilityC C pk 1.17O v erall C apability Pp 1.13PPL 1.69PPU 0.57Ppk C p 0.57C pm*1.17C PL 1.75C PU 0.59C pk 0.59O bserv ed Performance PPM? ?U SL 0.00PPM?Total 0.00Exp. Within PerformancePPM? ?U SL 37542

11、.42PPM?Total 37542.50Exp. O v erall PerformancePPM? ?USL 42471.27PPM?Total 42471.46Within OverallProcess Capability of 数值图4 工序能力分析图Cpk=0.59,表明工序能力不足。需要采取措施,提高工序能力。根据以上分析,质量管理小组提出把工序能力指数提高到1以上和根据国际标准,把机梁第一次合格率从72%提高到85%以上的目标。4、因果分析为了找出影响机梁平面度而造成不合格品的原因。根据5W1E 的原理,从人、机、料、方法、测量、环境等6个方面作出了分析,并用Minitab 画

12、出因果图机架平面度不合格Environment MeasurementsMethods MaterialMachinesPersonnel劳动强度强操作技能低工装夹具定位加紧不合理刀具使用不合理材料去应力不够操作方法不合理切削参数不合理粗铣机梁弯曲变形加工工序不合理机梁平面度不合格工作场地光照不亮工作场地狭小刀盘安装不合刀具前角,修光刃,圆弧R 选择不加紧力力点选择不合理辅助支撑设置不妥,加紧力方向不合理机架平面度不合格图5 影响机梁平面度而造成不合格品的因果图对上图列出的诸多因素进行逐项的分析,找出下列五条为影响机梁平面度质量的主要原因:1、粗铣机梁弯曲变形由于机梁属长向薄壁形结构,极易产生

13、加工变形,粗铣机梁的加工变形和加工后由于堆放不当引起的弯曲变形,将会对精铣机梁造成直接的影响。2、零件加工工序不合理精铣平面加工工序为先加工有平面度要求的一角尺面,后加工无平面度要求的一角尺面,这样就会造成有平面度要求的角尺面二次装夹变形,影响该平面的平面度质量。加紧点选择不合理。工件加紧点选择是否合理将直接影响到工件的受力稳定,由于夹紧力的力点设置在工件的下端,一次容易引起工件受力不稳定,影响平面质量。切削参数不合理。切削参数是否合理,将直接影响到零件的加工质量,由于过去工艺文件中未定切削参数,操作参数不合理,出现了高速切削、强力切削的现象,产生热变形和表面粗糙度增大刀具前角,修光刃圆弧R

14、选择不合理。道具的前角是影响切削力大小的主要原因,由于机梁结构上为长向的薄壁形,自身刚性差,原来刀具的前角=0,切削抗力较大,工件在切削时,切削阻力比较大,容易产生热变形,而修光刃圆弧R ,采用手工刃抹,大小不一,影响零件表面质量。为了减少切削抗力,严格控制修光刃圆弧大小,必须合理选择刀具前角和修光刃圆弧R。2、制定对策计划表根据因果图的分析,针对主要原因制定对策计划表4 对策计划表序号要因项目目标措施1 粗铣机梁弯曲变形工艺规定粗铣机梁平面弯曲变形小于0.4mm以保证质量2 零件加工工序不合理调整加工工序3 加紧力点选择不合理设计新夹具改进力点,使受力稳定4 切削参数不合理合理选择切削参数改

15、进刀具前角,合理选择修光刃圆弧5 刀具前角,修光刃圆弧R不合理5、效果检验(1测定工序能力指数。将进行了质量改进后的精铣机梁两外角尺平面工序中再选取50例产品,测定的数据见下表5,进行平面度工序能力测定,并绘制改进后的工序能力分析图表5 改进后对平面度工序的工序能力指数测定序号数值序号数值序号数值序号数值序号数值1 12 11 11 21 11 31 12 41 102 12 12 13 22 12 32 13 42 123 11 13 11 23 13 33 12 43 114 13 14 11 24 11 34 12 44 125 12 15 12 25 11 35 12 45 106 1

16、3 16 12 26 12 36 11 46 127 11 17 11 27 13 37 12 47 138 13 18 12 28 13 38 13 48 139 12 19 10 29 12 39 10 49 1010 12 20 12 30 11 40 11 50 1214121086420LSLUSLProcess DataSample?N 50StDev (Within 1.01317StDev (O v erall0.920755LSL 0Target *U SL 15Sample Mean 11.76Potential (Within C apabilityC C pk 2.47

17、O v erall C apability Pp 2.72PPL 4.26PPU 1.17Ppk C p 1.17C pm*2.47C PL3.87C PU 1.07C pk 1.07O bserv ed Performance PPM? ?U SL 0.00PPM?Total 0.00Exp. Within PerformancePPM? ?USL 692.21PPM?Total 692.21Exp. O v erall PerformancePPM? ?USL 216.71PPM?Total 216.71Within OverallProcess Capability of C1图6 改进

18、后的工序能力分析图改进后,Cpk=1.07,可见,通过质量控制分析改进提高了工序能力指数值并达到了目标。(2前后合格率比较。改进后机梁加工工序的一次合格率测试值见下表6表6 改进后机梁加工工序的一次合格率测试值工序名称测试数/个 合格数/个 合格率(% 精铣机梁两外角尺平面 500 482 96.4 粗铣机梁两外角尺平面 482 460 95.43 铣机梁两条小平面 460 452 98.26 铣机梁两里角尺凸肩面452 446 98.67 钻、攻机梁两外角尺上螺纹及孔446 440 98.65M=96.4%*95.43%*98.26%*98.67%*98.65%=87.98%可见,合格率和工

19、序能力指数都得到了比较高的提高,质量管理小组的目的基本可以得到实现。题目二2某公司是一家专业制造纺织梳理器材的中外合资企业。公司的产品有金属针布、弹性针布、固定盖板针布、分梳辊与分梳辊针布、整体锡林,其中主导产品金属针布和弹性盖板针布的产销售量,连续多年来在国内同行中一直遥遥领先。公司始终坚持质量产企业的生存之本。追求卓越的产品品质。公司主怀产品金属针布(占销售额的65%的原材料是5.5mm的中高碳钢线村,线村拉拔成直径1.0mm-2.0mm的钢丝后进行压扁,最后对压扁的坯条进行连续冲齿,加要成型。在钢丝每次拉拔后都要进行球化退火,压扁后要进行再结晶退火,而退火硬度的均匀性、金相组织有好坏和表

20、面成色直接影响后续加工和成品质量。工艺流程先下图 图7 工艺流程金属针布成品质量的优劣,用户衡量指标主要有以下几个方面:锋利度、平整度、耐磨度、粗糙度和色差。一段时间以来,用户反映公司金属针布在耐磨度和色差方面存在较大的问题,包卷也存在一定的困难(影响平整度;坯条再结晶后产品质量指标(硬度、成色和金相组织直接或间接影响到成品的质量;热处理工序利用井式炉,通过氮气保护对坯条进行再结晶处理,属于特殊质量过程,有必要对其过程能力进行一次全面测量。为此,决定成立质量控制小组(QC小组,采用质量管理的方法和工具进行分析和解决问题。该公司一分厂成立QC小组,本小组成员7人(见表分别为公司研究所、分厂技术人

21、员及相关管理人员,专门针对公司和坯条热处理过程中的质量波动而展开各项活动,活动不定期进行表7 QC小组序号姓名年龄性别职务文化程度小组职务组内分工1 龚XX 34 男分厂厂长硕士组长负责组织协调2 朱XX 34 男工程师本科副组长方案编制落实3 孙XX 33 男工程师本科成员技术方案实施4 周XX 40 男热处理厂长大专成员现场实施监督5 顾XX 32 男工艺员大专成员现场实施6 许XX 30 男操作员高中成员现场实施记录7 许XX 30 女核算员中专成员统计现状调查:QC小组对热处理工序井式炉再结晶退火目前存在的问题进行了统计分析,发现近两个月的井式炉坯条再结晶质量缺陷见下表8表8 井式炉坯

22、条再结晶质量缺陷分类表1 缺陷项目频数不合格百分比(%频数百分比(%累计频数百分比(%2 硬度不足185 2.98 50.8 50.83 硬度过高95 1.53 26.1 76.94 花斑36 0.58 9.9 86.85 发彩28 0.45 7.7 94.56 成色差15 0.24 4.1 98.67 组织不好5 0.08 1.4 100近两个月该工序生产总数为6205件,不合格率为5.86%!分析:1试用Minitab软件,绘制缺陷项目排列图,确定主要问题是什么?2用表给出的坯条硬度测定数据,利用Minitab软件对该工序的稳定性和工序过程能力进行分析(该指标的技术要求为:190+15-1

23、0?表9 坯条硬度数据样本号测定值样本均值样本标准差X1 X2 X3 X4 X5 X6 X S1 200 200 195 198 190 1922 185 175 182 180 190 1953 185 190 205 198 195 1934 195 190 192 195 190 1905 180 185 195 196 192 1946 185 185 182 185 198 1957 190 175 185 183 180 1928 205 190 205 198 200 1989 165 182 182 165 180 19010 195 192 205 188 185 19311

24、 196 185 185 180 182 19012 176 196 192 200 195 19413 195 185 192 185 198 19514 195 198 193 192 195 19015 195 198 193 192 195 19016 195 185 172 195 198 18517 186 185 180 192 185 18318 185 190 215 198 200 19819 190 195 195 193 180 19220 198 192 200 188 185 195 1、根据以上数据生成缺陷排列图,如下:C o u n tP e r c e n t

25、缺陷项目Pareto Chart of 缺陷项目图8 金属针布不合格品率排列图主要问题:从缺陷项目排列图上可以知道,硬度不足、硬度过高以及花斑(共站86.8是造成缺陷的关键因素,应集中力量解决这三个方面的问题。2、工序的稳定性分析和工序能力分析找出主要的原因之后,对热处理工序井式炉再结晶退火进行了工序的稳定性分析和工序能力指数计算,在工序再控制的条件下,判断工序能力指数是否满足要求,以确定是否需要进行改进。坯条硬度指标的技术要求是:190,最大不超过205,最小不低于180,。从该工序中依次加工次序随机抽取120件产品,分成20组,每组6件(得到的数据为题目已知。利用该数值绘制出控制工序均值和

26、方差的控制图,见下图,依据控制图判定工序在控。SampleS a m p l e M e a n19171513119180_X=190.6U C L=198.64LC L=182.56SampleS a m p l e R a n g e191715131197531302010_R=16.63U C L=33.33LC L=011Xbar-R Chart of X1, ., X6图9 控制工序均值和方差的的控制图在工序在失控的条件下,剔除失控点,重新生成控制图如下:SampleS a m p l e M e a n1715131197531200195190185_X=190.85U C

27、L=198.64LC L=183.07SampleS a m p l e R a n g e1715131197531302010_R=16.10U C L=32.27LC L=0Xbar-R Chart of X1, ., X6图10 改后控制工序均值和方差的的控制图工序在在控条件下,进行工序能力分析得到工序能力分析图如下:216208200192184176LSLUSLProcess DataSample?N 108StDev (Within 6.35505StDev (O v erall 6.98998LSL 180Target *U SL 205Sample Mean 190.852P

28、otential (Within C apabilityC C pk 0.66O v erall C apability Pp 0.60PPL 0.52PPU 0.67Ppk C p 0.52C pm*0.66C PL 0.57C PU 0.74C pk 0.57O bserv ed Performance PPM? ?U SL 9259.26PPM?Total 46296.30Exp. Within PerformancePPM? ?U SL 12997.61PPM?Total 56853.46Exp. O v erall PerformancePPM? ?USL 21481.94PPM?T

29、otal 81754.85Within OverallProcess Capability of X1, ., X6图11 工序能力分析图通过以上图,可以得知,Cpk=0.57,表明工序能力不足,需采取措施,提高工序能力。根据以上分析,质量管理小组可以把工序能力指数提高到1以上和根据国际标准,把坯条第一次合格率提高到更多。3.因果分析为了找出影响坯条再结晶而造成不合格品的原因,根据5M1E 的原理,从人、机、料、方法、测量及环境等6个方面作出了分析,画出因果图金属针布不合理Environment MeasurementsMethods MaterialMachinesPersonnel技术技能

30、低劳动强度大熟练程度低磨具精度不高制造设备老化材质含碳量不均匀材质去应力不够材质淬火硬度不高操作方法不合理淬火方式选取不合理工作角选取不合理加工工艺合理方法过时测量标准不合理工作场地燥热周围工具摆放不合理工作场地狭小金属针布不合理图12 影响金属针布造成不合格品的因果图对上图列出的诸多原因进行逐项分析,找出下列6条影响金属针布硬度大小和花斑质量的主要因素:1材质选择不合理和技术落后 由于材质含碳量对金属硬度影响非常大,所以它的选取将对针布的硬度和花斑产生直接的影响;此外,技术的落后和装备的老化影响了加工效果和产品的性能。2零件加工工序不合理金属针布坯料的退火处理在该工艺中,经退火后的圆丝表面氧

31、化脱碳,造成在针布后道热处理淬火时齿尖容易脱碳而淬火不良,硬度低,金相差。3工作角选择不合理锡林工作角(a 是金属针布主要技术参数之一,它的选取直接关系到花斑的产生4工人技能水平欠缺和环境差工人的熟练度和操作工序的水平将会很大程度影响到产品的性能,而且劳动强度大,加上工作场地燥热(热处理车间、场地狭小等不良的环境因素,故从人因工程的角度分析,这些都与质量水平关系密切。5淬火方式不合理现在普通采用的是金属淬火马氏体粗化,这使得金相组织怎大,而硬度增大需细化金相组织。所以淬火方式的选取也会很大程度上影响硬度的大小。6测量标准及方法过时我们都知道测量标准对质量影响很大,同样方法的过时也会影响其精度,

32、最终影响到产品的合格率和不合格率的大小。4、制定对策计划表根据因果分析图,针对主要原因制定对策计划表10表10 对策计划表序号主要原因项目标准措施1 材质选择不合理和技术装备落后结合性能特点选择材质改进技术替换部分设备2 零件加工工序不合理调整加工工序3 工作角选择不合理结合实际情况合理选择工作角4 工人技能水平欠缺和环境状况组织人员技能培训采取岗前培训5 淬火方式不合理改用先进淬火工艺6 测量标准及方法过时缩小制造极限偏差值改善测量方法题目三某工厂一零件的镗孔工序质量不稳定,经常出现内径偏差较大的质量问题。用Minitab软件进行正交实验设计,探讨镗孔工序加工质量较优的工艺条件。本实验考察的

33、指标是孔内径偏差量,该值要求越小越好。根据专业知识和实践经验,选取因子和水平见表11。表11 因子、水平表因子水平切削速度刀具数量刀具种类进给量1 302 型0.72 383 型0.63 564 常规0.471、利用Minitab生成正交表12表12 正交表切削速度刀具数量刀具种类进给量偏差量30 2 型0.7 0.3930 3 型0.6 0.14530 4 型0.47 0.3138 2 型0.47 0.28538 3 型0.7 0.33538 4 型0.6 0.3556 2 型0.6 0.28556 3 型0.47 0.0556 4 型0.7 0.315 衡量效果的参变量为“偏差量”2、结果

34、分析如下M e a n o f M e a n s5638300.20432型型型0.700.600.47切削速度刀具数量刀具种类进给量Main Effects Plot (data means for Means图13 结果分析显示界面表13 分析结果表Level 切削速度 刀具数量 刀具种类 进给量 1 0.2817 0.3200 0.2633 0.2150 2 0.3233 0.1767 0.2483 0.2600 3 0.2167 0.3250 0.3100 0.3467Delta 0.1067 0.1483 0.0617 0.1317 Rank 3 1 4 2从对均值的主要影响图中,

35、可以看出切削速度应选水平3,刀具数量应选水平2,刀具种类应选水平2,进给量应选水平3,即A3B2C2D3,亦即切削速度应选56,刀具数量应选3,刀具种类应选型,进给量应选0.47。题目四为了制造一种新型的高尔夫球使其能飞的更远,需要通过从实验设计寻求最佳的制造参数。现在已经确定4个因素影响着高尔夫球的性能,由于实验条件的限制,每个因素只能去两个水平,见表13,且经验断定Core material和Core Diameter有交互影响,试确定这四个因素中哪个是主要影响因素,各个因素取何水平时,使制造出来的高尔夫球能飞得更远?表14 因子、水平表levelfactor Core material

36、Liquid Tungsten Core Diameter 118 156 Number ofdimples392 422 CoverThickness0.03 0.061、用正交实验表L8(24进行实验,试用Minitab软件进行分析实验结果,确定最佳制造条件。生产表14如下:表15 正交表Core material CoreDiameterNumberof dCoverThickDriver IronLiquid 118 392 0.03 274.5 234.3Liquid 118 422 0.06 224.4 214.5Liquid 156 392 0.06 59.4 49.5Liquid 156 422 0.03 75.9 72.6Tungsten 118 392 0.06 155.1 148.5Tungsten 118 422 0.03 39.6 29.7