工序质量分析

第四章工序质量分析

任何一种产品都需经过一道道工序才能加工出来，所以工序是产品质量形成的最基本环节，它决定着产品的制造质量。一般说来，工序质量是指工序的成果符合设计，工艺要求的程度。而工序的成果主要表现为被加工对象的特性值偏离质量要求的误差范围。因此，本章所要重点讨论的就是反映工序质量的工序误差分析。

第一节随机误差与系统误差

生产实践证明，任何一道工序，无论其加工设备及其工艺装备的精度多么高，工人如何熟练地操作，它所加工出来的产品，其质量特性均会产生某种误差。这种误差可用下式表示：

ε＝X－X。

式中：ε加工零件质量特性值的误差（是随机变量）；

X 零件质量特性的公称值（目标值），是一个常数；

X。零件质量特性的实际测量值（是一个随机变量）。

实际上加工对象所表现的上述质量误差是由一系列条件误差所构成的，如机器设备和工具的精度误差、调整误差、测量误差、操作误差以及环境的影响带来的误差等等。

质量特性值的这种误差，反映了产品质量的波动性质。虽然这些质量特性值各不相同，但在一定的生产条件下，它们又服从一定的分布规律，这反映出产品质量又具有一定分布规律的性质。

引起产品质量出现误差的原因主要来自五个方面。

（1）人（Man）：操作者对质量的认识，技术熟练程度，身体状况等；（2）机器（Machine）：机器设备、工夹具的精度及其维护保养状况等；

（3）材料（Materiel）：材料的成分，物理性能和化学性能等；（4）方法（Method）：工艺规程，操作规程和测量方法等；

（5）环境（Environment）:工作地的温度、湿度、照明和清洁卫生状况等。

由于这五个因素的英文名称的第一个字母是M和E，所以常简称为4M1E。

从工序管理的需要，按数理统计的观点，通常把上述误差分为两类，随机误差与系统误差。

一、随机误差

随机误差是由一些经常起作用的、微小的、在一定条件下又是不

可避免的因素所引起的误差，这些因素可能是：机床和测量手段的固有精度，机床在切削过程中的震动，工人在旋转手柄时所造成的操作误差，电网供电参数的波动，环境温度和湿度的随机变化以及其他等等。引起这种误差的具体原因很多，但是它们共同的特点是误差本身的数值不大，虽然在发生的方向上是随机的，但却围绕目标值两侧，误差可能是正值也可能是负值。这样，尽管这种误差项目很多，但累加起来，往往是相互抵销或者是数值不大，一般不会由此而出现超差现象。

由于随机误差对于包含有极多个产品的无限总体（工序）来说，是一个服从正态分布的随机变量，就是说它具有一个分布中心，并围这个中心随机地波动，其平均值应近似地等于零，即

Ｅ（θ）＝０

式中：θ随机误差。

在实际工作中，由于随机误差一般数值不太大，在技术上和经济上完全消除它们的必要性不大，因此，在加工过程中出现这种误差通常认为是正常的现象。

二、系统误差

系统误差是指随着工序长时间重复加工，可能发生发展的另一类误差。这类误差出现的机会性少，但一经出现将说明产品质量发生了显著变化。这类误差通常是由一些对产品质量不经常起作用的影响因素所引起，如：工人不按操作规程操作，工人过度疲劳，原材料规格不符，刀具过度磨损，定位件和坚固件的位移或松动，使用未经检定的测量工具等等。引起系统性误差的因素称之为系统因素。

应该说，只要有生产活动在进行就不能完全杜绝系统误差的产生，因此才有工序管理和控制的必要。从这个意义上来说，在一定时间范围内，系统误差也是不可避免的。显然系统误差也是一个变量，不过它与偶然误差主要区别在于，它不是一个随机变量，而是随着时间，按一定方向，从小到大或从大到小或作某种周期性的变化。它们在产生的初始阶段，尽管还不很显著，并常与随机误差混杂在一起而不易被鉴别，甚至被误差认为是随机误差，但是随着工序加工的进行，这类误差将逐渐增大、且愈益显著，此时如果不及时采取措施来加以调整的话，必将会引起超差，因此对系统误差来说，即要求承认其客观存在又要力求予以消除或把它控制在合理的最小范围之内。

综合上面所述，根据系统误差和随机误差两变量变化规律的明显

不同，我们完全可以利用一定的统计手段把两者区别开来。即如果一道工序能力高，其加工质量稳定，则产品质量必将符合标准要求，此时影响产品质量差异的主要成份将是随机误差，如果把测量到的质量数据绘制成分布图，必然构成典型的分布，且在较多情况下服从正态分布。如果所得到的结果不是一个典型分布，即就有理由怀疑，在产品质量中所产生的异变有较明显的异常因素存在，这就要结合有关生产技术和经验，找出具体引起异常的原因，以便采取措施消除。

第二节频数分布直方图

分析工序质量情况，可通过对质量特性值有关数据的搜集整理以及利用图形显示来发现问题，以便寻找解决质量问题的办法。

质量数据总是形成分布的，这种分布有它的集中位置，也有它的分散范围，这种既集中又分散的情况，就是产品质量分布的基本规律。在偶然性因素作用下，计量值数据反映出的波动规律，是一正态分布规律。为了摸清这一规律，可采用一种统计分析的方法，这就是频数分布直方图法。

频数分布直方图主要用来分析质量数据的分布情况。具体作用是：

（１）判断一批已加工完毕的产品质量；

（２）验证工序的稳定性；

（３）为分析工序能力而进行的有关计算收集数据。

现结合某炼钢厂分析冶炼某种不锈钢铬含量（标准：17.63～

17.84％）的波动情况，来说明绘制频数分布直方图的步骤和方法。

一、绘制频数分布直方图

１、收集数据

收集数据通常采用单纯随机不重复抽样方法。从总体中抽取大小为n的样本，并将结果记录在样本数据记录上（参见下表）。当数据的位数很多时，通常将加工过程中不会产生误差的部分做为记录基数不列入表中，这样可以简化数据处理工作（本例记录基数为17.00%）。