第8章工序质量控制

质量管理学1第8章工序质量控制质量管理学28工序质量控制统计过程控制——（StatisticalProcessContorl，SPC),也叫统计工序控制，是过程控制的一种办法。它根据产品质量统计观点，运用数理统计方法对生产过程的数据加以收集、整理和分析，从而了解，预测和监控过程的运行状态，排除发现的质量问题或隐患，达到控制质量的目的。统计过程控制要解决两个基本问题：一是工序质量状况是否稳定；（用控制图来进行测定）二是工序能力是否充足。（通过工序能力查定来实现）。质量管理学38.1工序质量控制的基本概念工序质量产品可分割的工序——产品质量特性（尺寸、强度等）产品不可分割的工序——工艺质量特性（温度、浓度等）属于制造质量的范畴优劣判断：符合性质量质量管理学4产品质量特性值及其波动性反映产品质量特性的数值称为质量特性值。根据产品质量特性值特点，可分为计量值和计数值•计量值——是指可以用量仪加以测定并具有连续性质的数值，如直径、璧厚、化学成分等。•计数值——是指用“个数”表示的并具有连续性质的数值。计数值又可以分为两类：只能用件数表示的合格或不合格，称为记件值；只能用点数来表示质量特性值的，称为计点值，如气泡数、疵点等。产品质量特性值波动性：在一个工序上按照某一产品规格加工出来的一批产品，其质量（特性值）不会完全相同。产品之间总是或多或少存在着质量上的差别。质量管理学5质量的波动与分布产品质量的波动值，常称为误差。•在加工一批零件时，误差的大小和方向的变化是随机的称为偶然性误差。•误差的大小和方向或保持不变或按一定规律变化。称为系统性误差。正常波动：影响较小；难以避免异常波动：影响较大；可以控制质量管理学6在过程控制中，通常采用加工精度来反映质量波动的程度。精度是误差的反义概念。精度可分为：准确度——反映系统误差的影响程度。精密度——反映偶然误差的影响程度。精确度——反映系统误差和偶然误差综合的影响程度。质量管理学7精确度高准确度差，精密度高。准确度高，精密度差。精确度差质量管理学8产生偶然性误差的原因称为偶然性因素。偶然性因素在加工过程中是不可避免的，这时的工序过程状态称为处于稳定状态或统计控制状态。产生系统性误差的原因称为系统性因素。系统性因素在加工过程中是能够发现并消除的，这时的工序过程状态称为非稳定状态或非统计控制状态。质量管理学9生产过程控制系统的目标正态分布的特点质量管理学108.2工序能力和工序能力指数在产品制造过程中，工序是保证产品质量的最基本环节。所谓工序能力分析，就是考虑工序的设备、工艺、人的操作、材料、测量工具与方法以及环境对工序质量指标要求的适合程度。工序能力分析是质量管理的一项重要的技术基础工作。它有助于掌握各道工序的质量保证能力，为产品设计、工艺、工装设计、设备的维修、调整、更新、改造提供必要的资料和依据。质量管理学11工序能力概念：所谓工序能力，是指处于稳定、标准状态下，工序的实际加工能力。•工序处于稳定状态，是指工序的分布状态不随时间的变化而变化，或称工序处于受控状态；•工序处于标准状态，是指设备、材料、工艺、环境、测量均处于标准作业条件，人员的操作也是质量管理学12•工序的实际加工能力是指工序质量特性的分散(或波动)有多大。加工能力强或弱的区分关键是质量特性的分布范围大小，或集中程度。由于均方差σ是描述随机变量分散的数字特征，而且，当产品质量特性服从正态分布N(μ，σ2)时，以3σ原则确定其分布范围(μ±3σ)，由于P（x∈μ±3σ）=99.73%,处于该范围外的产品仅占产品总数的0.27%，因此，人们常以6σ描述工序的实际加工能力。实践证明：用这样的分散范围表示工序能力既能保证产品的质质量管理学13表达式：B=6σ或B≈6S。可用工序质量特性值的波动范围来衡量工序能力，由于P（x∈μ±3σ）=99.73%,故6σ近似于工序质量特性值的全部波动范围。显然，B越小，工序能力就越强。质量管理学14影响因素：5M1E（工序质量因素）–人（Man）——与工序直接有关的操作人员、辅助人员的质量意识和操作技术水平；–机器（Machine）——包括设备的精度、工装的精度及其合理性、刀具参数的合理性等；–方法（Method）——包括工艺方法及规范、操作规程的合理性；–材料（Material）——包括原材料、半成品、外协件的质量及其适用性；–测量（Measure）——测量方法及测量精度的适应性；–环境（Environment）——生产环境及劳动条件的适应性。质量管理学158.2工序能力和工序能力指数工序能力指数概念：工序能力指数是衡量工序能力对产品规格要求满足程度的数量值，记为Cp。通常以规格范围T与工序能力B的比值来表示。即：T=规格上限TU-规格下限TL。STBTCp6质量管理学16工序能力与工序能力指数的区别：工序能力是工序具有的实际加工能力，而工序能力指数是指工序能力对规格要求满足的程度，这是两个完全不同的概念。工序能力强并不等于对规格要求的满足程度高，相反，工序能力弱并不等于对规格要求的满足程度低。当质量特性服从正态分布，而且其分布中心μ与规格中心Tm重合时，一定的工序能力指数将与一定的不合格品率相对应。因此，工序能力指数越大，说明工序能力的贮备越充足，质量保证能力越强，潜力越大，不合格品率越低。但这并不意味着加工精度和技术水平越高。质量管理学17公式：无偏时双向公差过程能力指数计算过程有偏时双向公差过程能力指数计算单项公差过程能力指数计算过程能力指数的判断与处置质量管理学18ˆ66LUpTTTC工序能力和工序能力指数(1)无偏时双向公差工序能力指数规格中心Tm与分布中心μ重合P1P2TLTUTmf（x）σμT质量管理学19•工序不合格品率p的估计：①直接根据规格上、下限TU、TL以及工序分布的数字特征，估计和S进行计算②根据工序能力指数Cp计算。由式:因此有xSTCp6pmLpmUpSCxTTTSCxTTTSCT32326)]()([1SxTSxTpLUΦΦ)]3()3([1SxSCxSxSCxpppΦΦ)]3()3([1ppCCΦΦ)3(2)]3()3(1[1pppCCCΦΦΦ质量管理学20例1根据某工序加工零件的测试数据计算得出，=6.5,S=0.0055，规格要求为。试求该工序的工序能力指数及不良品率。解：∵∴015.0015.05.6)909.03(2)3(2909.00055.06030.065.6ΦΦppmCpSTCTx006394.0003197.02)727.2(2Φx质量管理学21(2)有偏——规格中心Tm与分布中心μ不重合f（x）e12eμTLTUP1P2TmxT绝对偏移量：(图中曲线1)偏移系数：工序能力指数：或：当k≥１，即e≥T/2时，规定Cpk=0(图中，曲线2)xTem)(21)(212LULUTTxTTTekSTkCkCppk6)1()1(SeTSTeTSTCpk62626质量管理学22例2测试一批零件外径尺寸的平均值=19.0101，S=0.0143，规格要求为解：由题意：计算Cpk04.003.0190101.19005.19204.19xTTTTLUmU97.18LT07.0T7.0816.0)145.01()1(816.00143.0607.0145.0207.00101.19005.1970.00143.060051.0207.0620051.00101.19005.19ppkppkmCkCCkSeTCxTe][1)0143.00101.1997.18()0145.00101.1904.19(ΦΦp%1.2021.0][1)804.2()093.2(或由Cp=0.816，k=0.145查表得不良品率估计约为2.1%～2.3%x质量管理学23用Cp和k值估计不合格品率Cpk0.000.040.080.120.160.200.240.280.320.360.400.440.480.52.0.5013.3613.3413.6413.9914.4815.1015.8616.7517.7718.9220.1921.5823.0924.710.607.197.267.487.858.379.039.8510.8111.9213.1814.5916.5117.8519.690.703.573.643.834.164.635.245.996.897.949.1610.5512.1013.8415.740.801.641.691.892.092.462.943.554.315.216.287.538.9810.6212.480.900.690.730.831.001.251.602.052.623.344.215.276.538.029.751.000.270.290.350.450.610.841.141.552.072.753.594.655.947.491.100.100.110.140.200.290.420.610.881.241.402.393.234.315.661.200.030.040.050.080.130.200.310.480.721.061.542.193.064.201.300.010.010.020.030.050.090.150.250.400.630.961.452.133.061.400.000.000.010.010.010.040.070.130.220.360.590.931.452.191.500.000.010.020.030.060.110.200.350.590.961.541.600.000.010.010.030.060.110.200.360.631.071.700.000.010.010.030.060.110.220.400.721.800.000.010.010.030.060.130.250.481.900.000.010.010.030.070.150.312.000.000.010.020.040.090.202.100.000.010.020.050.132.200.000.010.030.082.300.010.020.052.400.000.010.032.500.100.022.600.000.012.700.012.800.00单位：%质量管理学24ˆ33XTTCUUpUˆ33LLpLTXTC(3)单项公差过程能力指数当只要求公差上限时，则若只要求公差下限，则μf（x）TUUTσxμf（x）TLσxμ-TL质量管理学25Cp与Cpk的比较无偏情况下的Cp表示过程加工的一致性，即“质量能力”，Cp越大，则质量特性值的分布“越苗条”，质量能力越强；有偏情况的Cpk表示过程中心与中心Tm偏移情况下的过程能力指数，Cpk越大，则二者偏离越小，也即过程分布中心对规范中心越“瞄准”，是过程的“质量能力”与“管理能力”二者综合的结果。质量管理学26LLUPPPP2)3()3()()(ppLLLCCZPTXPTXPP)3(22pLCpp工序能力指数和不合格率的关系(1)无偏时Cp和不合格率p的关系设Pu=PL分别为超出规范上、下界限的不合格率，于是总的不合格率：故质量管理学27)]1(3[1)]1(3[])1(2[]2[])([][][KCKCZPkTZPTZPTTZPTXPTXPPppmUUUU)]1(3[)]1(3[])1(2[])([][][KCKCZPkTZPTTZPTXPTXPPppmLLLL