第四章工序质量控制

定义：衡量工序能力满足加工质量要求的程度
Cp
质量标准 工序能力
T
6
工序能力指数
2010.4.1
TM =X
工序分布中心与标准公差中心重合
Cp
TU -TL
6
如工序稳定，用s估计
工序能力指数计算(1)
2010.4.1
TM X
工序分布中心与标准公差中心不重合
Cpk (1 k)CP
K为相对偏移量
k
检查通常通过专门的测量仪器和设备得到测量值，并由检查人员进行判定。 统计工序控制必须使用专门设计的控制图，并按一定的判定规则判定工序
SPC与产品检查的区别
2010.4.1
成本上的区别
统计工序控制虽然会带来一定程度的预防成本的提高， 但却能及早发现异常，采取措施消除隐患，带来故障成 本的大幅度降低。因此对比产品检查，统计工序控制会 带来显著的经济效果。
2010.4.1
CP(CPK)
P(%)
评价
CP>1.67
P<0.00006 能力非常充足
1.33< CP ≤1.67 0.00006≤p<0.006
充足
1.00< CP≤1.33 0.006≤p<0.27
尚可
0.67< CP≤1.00 0.27≤p<4.55
不足
CP≤0.67
p≥4.55
严重不足
工序能力评价
SPC与产品检查的区别
2010.4.1
工序能力是指工序处于控制状态下的实际加工能力。一
般用B=6 来表示。这是一个经济幅度
若B=2б，则合格品率为68.26%. 若B=4б，则合格品率为95.45%. 若B=6б，则合格品率为99.73%. 若B=8б，则合格品率为99.994%.
工序能力
2010.4.1
本章主要内容：
第一节 工序分析与工序控制 第二节 工序能力与工序能力指数 第三节 控制图的基本原理 第四节 计量值控制图与计数值控制图
第四章 工序质量控制
工序质量的波动性概念
产品的差异是质量特性的差异，造成这种差异的原因是由于在生产过程中 存在许多波动源，这些波动源，就是影响质量的因素：
产品质量波动的分类（统计学角度）：
控制图的应用
控制图的分类
2010.4.1
2 按质量特性值的类型及其统计量划分：
控制图的分类
2010.4.1
类别
名称
管理图
特
符号
点
适用场合
X R 计 均值—极差
量
控制图
最常用，判断工序是否异常的 适用于产品批量较大而
效果好，但计算工作量大
且稳定正常的工序。
~ 值 中位数—极
X R 控
差控制图
计算简便，但效果较差些，便 于现场使用
T /2
工序能力指数计算(2)
2010.4.1
| TM -x |
为绝对偏移量
Cpk (1 k)CP
为公差中心
TM
TU
TL 2
k
T /2
Cpk
T
2
6s
工序能力指数计算(2)
2010.4.1
只要求公差上限
Cp
TU 3
TU 3s
x
只要求公差下限
Cp
TL 3
x
TL 3s
工序能力指数计算(3)
工业2007
来源
5M1E——操作人员，设备，原材料，操作方法，测试手段，环境 Measure Man Machine Material Method Environment
影响的性质
⑴ 偶然因素（随机因素，正常因素）
⑵ 异常因素（系统性因素）
波动因素划分
对工序质量因素5M1E进行分析，在保证所控制的总体 参数（μ和σ）能够满足规范要求的前提下，使各个因 素都处于正常状态。这就是要形成过程控制标准，即工 序操作规程。保持正常波动，消除异常波动。
(2) 一旦发现工序有异常状态出现，立即采 取相应措施，调整工艺过程 ，使之回到稳定、正常状态。
(3)检查不能放宽。
工序能力评价使用方法
2010.4.1
1≥Cp＞0.67 三级加工
6S≥T＞4S，不合格品率 0.27%≤p＜4.55%
企业内表现症结
工序能力不足，不合格品率较高。
措施
(1) 要通过提高设备精度、改进工艺方法、提高操作技术、水平、改善 原材料质量等措施提高工序能力。
2010.4.1
举例
美国某电气公司的一个工厂有3千人，制定了5千张控 制图；
美国柯达彩卷公司有5千人，制定控制图有3万5千张 ，平均每人7张 我国某飞机制造厂中的先进质量体系(AQS)中，要求 一些工序必须作控制图。
控制图
2010.4.1
质量具有波动性 随机误差 系统误差
“3σ”原理或称之为“千分之三法则”
(2) 在保证产品质量和提高经济效益的前提下更改设计，加严规格要求 (3) 合并或减少工序也是常用的方法之一。
工序能力评价使用方法
2010.4.1
1.67≥Cp＞1.33 一级加工
当 10S≥T＞8S，不合格品率： 0.00006%≤p＜0.006%。
企业内表现症结
对精密加工而言，工序能力适宜；对一般加工来说工序能力仍比较充 裕，有一定贮备 。
知 ,s=0.00132。求该工序能力指数。
3000.009
X=29.995
工序能力评价例题
2010.4.1
T 2
Cpk 6s
调整工序加工的分布中心，减少偏移量 提高工序能力，减少分散程度 调整质量标准
提高工序能力的途径
2010.4.1
(1 ) 明确调查目的 (2) 选择调查对象 (3) 标准化处理 (4) 选择调查方法 (5) 收集数据、计算工序能力指数 (6) 工序能力评价与反馈：过高/充分/不充分
措施
(1) (2)非关键工序可放宽检验； (3)工序控制的抽样间隔可适当放宽。
工序能力评价使用方法
2010.4.1
1.33≥ Cp＞1 二级加工
当 8S≥T＞6S，不合格品率 0.006%≤p＜0.27%。
企业内表现症结
对一般加工而言，工序能力适宜
措施
(1) 对工序进行严格控制，使生产过程处 于良好 的稳定、正常状态，并 保证不降低工序的质量水平，
合理时，也可以用更改设计的方法予以解决，但要慎重处理。
工序能力评价使用方法
2010.4.1
例题1：
某种零件在甲道工序工序加工，设计尺寸为
100.225 0.115
通过随机抽样,经计算得知,平均值与公差中心重合,
且S=0.0067。求该工序能力指数。
工序能力评价例题
2010.4.1
例题2：
某种零件在甲道工序工序加工，设计尺寸为， 通过随机抽样,经计算得
工序质量控制概念
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。
质量波动的度量
精确度
准确度？，精密度？
准确度？，精密度？。 精确度？ 看图说话
三条具有统计意义的控制线：中心线CL、上控制线UCL和下控制 线LCL
一条质量特性值或其统计量的波动曲线
对控制图的分析
2010.4.1
对于偶然因素和异常因素引起的质量波动，过去人们是直接凭经验进行 判断和区别的。
发明 了控制图之后，就可以使用控制图对工序状态进行客观的、科学 的判断。而区别和判断两类因 素造成的质量波动的标准就是控制线。 因此，如何合理地、经济地确定控制界限是控制图的核心问题。
为什么应用控制图
2010.4.1
基本格式
x(或x、R、S等)
UCL
CL LCL
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
样本号（或时间）
控制图基本格式
2010.4.1
wenku.baidu.com
分析
以随时间推移而变动着的样品号为横坐标，以质量特性值或其统计 量为纵坐标的平面坐 标系；
制
图 缺陷数控制
图
p 较常用，计算简单，操作工人 样本容量相等
n 易于理解
p 计算量大，管理界限凹凸不平 样本容量可以不等
C
较常用，计算简单，操作工人 样本容量（面积或长度）
易于理解，使用简便
相等
单位缺陷数 控制图
U
计算量大，管理界限凹凸不平 样本容量（面积或长度） 不等
用控制图识别生产过程的状态，主要是根据样本数据形成的样本点位 置以及变化趋势进行分析和判断，判断工序是处于受控状态还是失控 状态。
工序能力的调查
2010.4.1
产生
控制图是由美国贝尔(Bell)通信研究所的休哈特(W.A Shewhart)博士发 明的，因此也称休哈特控制图。
定义
控制图是反映和控制质量特性值分布状态随时间而发生的变动情况的图 表。它是判断工序是 否处于稳定状态、保持生产过程始终处于正常状态 的有效工具。
控制图
控制界限的重要性
2010.4.1
确定方法
休哈特控制图控制界限是以3σ原理确定的。即以质量特性统计量的均 值作为控制中线CL；在距均值±3σ处作控制上、下线。由3σ原理确 定的控制图可以在最经济的条件下达到保证生产过程稳定的目的。
控制界限的确定方法
2010.4.1
把要控制的质量特性值用点子描在图上，若点子全部落 在上、下控制界限内，且没有什么异常状况时，就可判 断生产过程是处于控制状态。否则，就应根据异常情况 查明并设法排除。通常，点子越过控制线就是报警的一 种方式。
受控状态
失控状态
控制图的应用
2010.4.1
受控状态
工序是否处于受控状态（或稳定状态），其判断的条件有两个： (a) 在控制界限内的点子排列无缺陷； (b) 控制图上的所有样本点全部落在控制界限之内。
在满足了条件(a)的情况下，对于条件(b)，若点子的排列是随机地 处于下列情况，则可认为工序处于受控状态。
(2) 要加强检验，必要时实行全检。
工序能力评价使用方法
2010.4.1
Cp≤0.67 四级加工
当 T≤4S，不合格品率p≥4.55%。
企业内表现症结
工序能力严重不足，产品质量水平很低，不合格品率高。
措施
(1)必须立即分析原因，采取措施 ，提高工序能力； (2)为了保证产品的出厂质量，应通过全数检查； (3)若更改设计、放宽规格要求 不致影响产品质量或从经济性考虑更为
⑴ 正常波动：表明生产过程正常 ⑵ 异常波动：表明生产过程异常
工序分析与工序控制
工业2007
产品质量的波动性形态
μ ±σ
f
95.46 ％ 的 变 量 是 落 在 μ±2σ界限之内
99.73 ％ 的 变 量 落 在 μ±3σ界限之内
μ
面积是全体变量的68.26％落在μ±σ的范围之内
工序分析与工序控制
控制图含义
2010.4.1
1 按照用途分为：
分析用控制图：用间隔取样的方法获得数据。依据收集的数据计算控 制线、作出控制图 ，并将数据在控制图上打点，以分析工序是否处于 稳定状态，若发现异常，寻找原因，采取措施，使工序处于稳定状态；
控制用控制图：当判断工序处于稳定状态后，用于控制工序用的控制 图。操作工人按规定的取样方式获得数据，通过打点观察，控制异常 因素的出现。
企业内表现症结
工序能力过分充裕，有很大的贮备。这意味 着粗活细作或用一般工 艺方法可以加工的产品，采用了特别精密的工艺、设备或高级操作 工人进行加工。这势必影响了生产效率，提高了产品成本。
工序能力评价使用方法
2010.4.1
措施
(1) 合理，经济地降低工序能力。如改用低精度的设备、工艺、技术和 原材料；放宽检验或放宽管理
制
图
两极控制图
L—S
一张图可同时控制均值和方差， 计算简单，使用方便
单值—移动 极差控制图
X—Rs
简便省事，并能及时判断工序 是否处于稳定状态。缺点是不
易发现工序分布中心的变化。
因各种原因（时间费用 等）每次只能得到一个 数据或希望尽快发现并 消除异常原因
计 不合格品数
数
控制图
值 不合格品率
控
控制图
2010.4.1
概念上的区别
检查是通过比较产品质量特性测量值与规格要求 ，达到剔除不合格品的目 的，是事后把关。
统计工序控制是通过样本数据分布状态估计总体 分布状态的变化，从而达 到预防异常因素造成的不正常质量波动，消除质量隐患的目的，是事先预 防。
SPC与产品检查的区别
2010.4.1
手段上的区别
概念：对工序影响产品质量的各因素进行分析，找出主 导性因素，调查这些因素与质量特性值之间的关系
因素：工序条件 质量特性值：工序结果
工序分析
制造过程中起支配作用的形式：
装置定位 机器 操作人员 零部件
时间 信息
工序分析
概念: 维持工序长期处于稳定状态的活动
内容： 对生产条件的控制 对关键工序的控制 计量和测试的控制 不合格品控制 工序控制
2010.4.1
例题1：
某种零件在甲道工序工序加工，设计尺寸为
100.225 0.115
通过随机抽样,经计算得知,平均值与公差中心重合,
且S=0.0067。求该工序能力指数。
工序能力评价使用方法
2010.4.1
Cp＞1.67 特级加工
当质量特性服从正态分布，且分布中心与规格中心Tm重合时，T＞10S， 不合格品率p＜0.00006%。