上海交通大学-工序质量控制

1、工序质量控制 奚教授机械工程学院 工业工程系工序能力1、了解工序序能力和和工序能能力指数数的涵义义；2、掌握握工序能能力指数数在各种种情况下下的计算算方法；3、掌握握工序不不合格品品率计算算方法；4、掌握握工序能能力指数数的判定定和提高高工序能能力指数数的途径径；本章主要要要求本章主要要内容：概念生产制造造过程控控制的核核心是工工序质量量控制，其质量量职能具具体表现现在以下下三方面面：（1）严严格执行行制造质质量计划划；（2）保保证工序序质量处处于受控控状态；（3）有有效控制制生产节节拍，及及时处理理质量问问题，保保证均衡衡生产、文明生生产。质量波动动及其原原因质量差异异是生产产制造过过程的固

2、固有本质质，质量量的波动动具有客客观必然然性。工序质量量控制的的任务，是要把把质量特特性值控控制在规规定的波波动范围围内，使使工序处处于受控控状态，能稳定定地生产产合格品品。从引起质质量波动动的原因因的性质质来看，可分为为：1、偶然然性波动动（chanceofcauseofvariation）2、系统性波波动（assignable of cause of variation）质量波动动及其原原因从引起质质量波动动的原因因的性质质来看，可分为为：偶然性波波动系统性波波动偶然性波波动由大大量的、微小的的不可控控因素的的作用而而引起，这种波波动具有有随机性性。偶然然性的波波动称为为正常波波动。工工序

3、质量量控制的的任务是是使正常常波动维维持在适适度的范范围内。系统性波波动由少少量的、但较显显著的可可控因素素的作用用而引起起，这种种波动不不具有随随机性。系统性性的波动动称为异异常波动动。工序序质量控控制的任任务是及及时发现现异常波波动，查查明原因因，采取取有效的的技术组组织消除除系统性性波动，使生产产过程重重新回到到受控状状态。质量波动动及其原原因偶然性波波动系统性波波动偶然性波波动系统性波波动转化相对的质量波动动及其原原因操作者man材料material机器设备备machine工艺方法法method工序质量量是诸多多因素的的综合作作用，将将影响工工序质量量的因素素归纳为为“5M1E”测试手

4、段段material环境条件件environment产品设计计工艺选择择计划调度度人员培训训工装设备物资供应应计量检验验安全文明明人际关系系劳动纪律律质量波动动的统计计规律质量特性性值的波波动具有有统计规规律性质量波动动的个别别观测结结果具有有随机性性，但在在受控状状态下的的大量观观测结果果必然是是呈现某某种统计计意义上上的规律律性。这这种统计计规律性性是统计计质量控控制的必必要前提提和客观观基础统计质量量控制是是统计质质量管理理中的一一个重要要问题所谓统计计质量控控制，就就是对生生产过程程中工序序质量特特性值进进行随机机抽样，通过所所得样本本对总体体作出统统计推断断，采取取相应对对策，保保持

5、或恢恢复工序序质量的的受控状状态。工序质量量的两种种状态生产过程程中，工工序质量量有两种种状态：受控状态态Incontrol失控状态态Outofcontrol生产过程程的受控控状态0X(X)0上控制界界限UCL下控制界界限LCLt生产过程程的失控控状态1X(X)0上控制界界限UCL下控制界界限LCLt00，=0，保持稳定定。这时时，从表表面看，过程状状态是稳稳定的，但由于于质量特特性或其其统计量量的分布布集中位位置（）已偏离控制制中心（0），黑点越出出控制界界限某侧侧的可能能性变大大。生产过程程的失控控状态=0，0，保持稳定定。这时时，由于于质量特特性或其其统计量量的分布布分散程程度（）变大，

6、导导致黑点点越出控控制限两两侧的可可能性变变大。0X(X)0上控制界界限UCL下控制界界限LCLt生产过程程的失控控状态0，0， 和都保持稳定定。这时时，失控控状态更更复杂，失控程程度可能能更严重重。生产过程程的失控控状态和中至少有有一个不不稳定，随时间间变化。下图表表示分布布集中位位置不断增大大时的工工序质量量失控状状态。X(X)上控制界界限UCL下控制界界限LCLt工序控制制的基本本要求一旦发现现工序质质量失控控，就应应立即查查明原因因，采取取措施，使生产产过程尽尽快恢复复受控状状态，尽尽可能减减少因过过程失控控所造成成的质量量损失。工序控制制的基本本过程发现反馈纠正分析生产过程程中工序序

7、质量分分析平均值 标准差 样本总体极差 R平均值 X推断检定检定反映质量水平概念工序能力力是指处处于稳定定状态下下的工序序实际加加工能力力。稳定生产产状态下下的工序序应该具具备以下下几方面面的条件件：原材料料或上一一道工序序半成品品按照标标准要求求供应；本工序序按作业业标准实实施，并并应在影影响工序序质量各各主要因因素无异异常的条条件下进进行；工序完完成后，产品检检测按标标准要求求进行。在非稳定定生产状状态下的的工序所所测得的的工序能能力是没没有意义义的。工序实施施以及前前后过程程均应标标准化概念工序能力力可用工工序质量量特性值值分布的的分散性性特征来来度量；。B=6用途：1、选择择经济合合理

8、的工工序方案案；2、协调调工序之之间的相相互关系系；3、验证证工序质质量保证证能力；工序能力力测定工序能力力的测定定一般是是在成批批生产状状态下进进行的，工序满满足产品品质量要要求的能能力主要要表现在在以下两两个方面面:产品质质量是否否稳定;产品质质量精度度是否足足够。工序能力力测定当确认工工序能力力可以满满足精度度要求的的条件下下，工序序能力是是以该工工序产品品质量特特性值的的变异或或波动来来表示。产品质质量的变变异可以以用频数数分布表表、直方方图、分分布的定定量值以以及分布布曲线来来描述。在稳定定生产状状态下,影响工工序能力力的偶然然因素的的综合结结果近似似地服从从正态分分布。为为了便于于

9、工序能能力的量量化,可可以用3原理来确确定其分分布范围围:当分分布范围围取为3时,产品品质量合合格的概概率可达达99.7%接接近于1。因此此以3,即6为标准来来衡量工工序的能能力是具具有足够够的精确确度和良良好的经经济特性性的。所所以在实实际计算算中就用用6的波动范范围来定定量描述述工序能能力。记记工序能能力为B，则B=6。质量要求求用3控制原则则来控制制生产，当生产产过程处处于稳态态时，产产品的合合格率99.7%。99.73%*99.73% *.*99.73%= 76.31%10050099.73%*99.73% *.*99.73%= 25.88%质量要求求用3控制原则则来控制制生产，当生产

10、产过程处处于稳态态时，产产品的不不合格率率2.73%0。用6控制原则则来控制制生产，当生产产过程处处于稳态态时，产产品的不不合格率率2ppb。ppb,partsperbillion,10-9影响工序序能力的的因素设备如设备精精度的稳稳定性,性能的的可靠性性,定位位装置和和传动装装置的准准确性,设备的的冷却润润滑的保保护情况况,动力力供应的的稳定程程度等。工艺如工艺流流程的安安排,工工序之间间的衔接接,工艺艺方法、工艺装装备、工工艺参数数、测量量方法的的选择,工序加加工的指指导文件件,工艺艺卡、操操作规范范、作业业指导书书、工序序质量分分析表等等。材料如材料的的成分,物理性性能,化化学性能能处理

11、方方法,配配套件元元器件的的质量等等。操作者如操作人人员的技技术水平平熟练程程度,质质量意识识,责任任心,管管理程度度等。环境如生产现现场的温温度、湿湿度、噪噪音干扰扰、振动动、照明明、室内内净化、现场污污染程度度等。主导性因因素工序能力力是上述述5个方方面因素素的综合合反映,但是在在实际生生产中,这5个个因素对对不同行行业、不不同企业业、不同同工序,及其对对质量的的影响程程度有着着明显的的差别,起主要要作用的的因素称称为主导导因素。如对化工工企业来来说,一一般设备备、装置置、工艺艺是主导导性因素素。又如机械械加工的的铸造工工序则主主要因素素一般是是工艺过过程和操操作人员员的技术术水平,手工操

12、作作较多的的冷加工工、热处处理及装装配调试试中的操操作人员员的水平平是主要要影响因因素。精密设备备和电子子产品则则环境条条件的影影响更为为重要等等等。这些因素素对产品品质量都都起着主主导作用用,因而而是主导导性因素素。进行工序序能力分分析的意意义质量标准准是指工工序加工工产品必必须达到到的质量量要求,通常用用标准、公差(容差)、允许许范围等等来衡量量,一般般用符号号T表示。质量标准准(T)与工序能能力(B)之比值,称为工工序能力力指数,记为Cp。工序能力力指数Cp值,是衡衡量工序序能力大大小的数数值。对对于技术术要求满满足程度度的指标标,工序序能力指指数越大大,.说说明工序序能力越越能满足足技

13、术要要求,甚甚至有一一定的能能力贮备备。但是是不能认认为工序序能力指指数越大大,加工工精度就就越高或或者说技技术要求求越低。Cp= = TTB6技术要求求工序能力力工序能力力指数的的计算计量值为为双侧公公差而且且分布中中心和标标准中心心重合的的情况分布中心心和标准准中心不不重合的的情况计量值为为单侧公公差情况况计件值情情况下计点值情情况下工序能力力指数的的计算工序能力力指数的的计算计量值为为双侧公公差而且且分布中中心和标标准中心心重合的的情况6 T T uTL(M)Cp= = TTB6Cp= = TTL-T u6S6S工序能力力指数的的计算分布中心心和标准准中心不不重合的的情况 T /2 T

14、u T L M T /2 Cp上 = T/2 - 3 Cp下 = T/2 + 3 Cpk= Cp(1-K)其中K =2/T工序能力力指数的的计算 6 T T u计量值为为单侧公公差情况况 6 T T L Cp上 = T - X 3 Cp下 = X - T L 3 工序能力力指数的的计算计件值情情况下Cp=(T)/3 = nP = P( 1- P)/nCp = P( 1- P)/n3 P - P工序能力力指数的的计算计点值情况况下Cp=(T)/3 = C = C Cp = C3 C - C不良频率率的计算算当质量特特性的分分布呈正正态分布布时，一一定的工工序能力力指数与与一定的的不良品品率相对对应。1、分布中心心和标准准中心重重合的情情况P =2( -3Cp)2、分布中心心和标准准中心重重