上海交通大學-工序質量控制

1、工序質量控制 奚教授機械工程學院 工業(yè)工程系工序能力1、了解工序序能力和和工序能能力指數數的涵義義；2、掌握握工序能能力指數數在各種種情況下下的計算算方法；3、掌握握工序不不合格品品率計算算方法；4、掌握握工序能能力指數數的判定定和提高高工序能能力指數數的途徑徑；本章主要要要求本章主要要內容：概念生產制造造過程控控制的核核心是工工序質量量控制，其質量量職能具具體表現現在以下下三方面面：（1）嚴嚴格執(zhí)行行制造質質量計劃劃；（2）保保證工序序質量處處于受控控狀態(tài)；（3）有有效控制制生產節(jié)節(jié)拍，及及時處理理質量問問題，保保證均衡衡生產、文明生生產。質量波動動及其原原因質量差異異是生產產制造過過程的固

2、固有本質質，質量量的波動動具有客客觀必然然性。工序質量量控制的的任務，是要把把質量特特性值控控制在規(guī)規(guī)定的波波動范圍圍內，使使工序處處于受控控狀態(tài)，能穩(wěn)定定地生產產合格品品。從引起質質量波動動的原因因的性質質來看，可分為為：1、偶然然性波動動（chanceofcauseofvariation）2、系統(tǒng)性波波動（assignable of cause of variation）質量波動動及其原原因從引起質質量波動動的原因因的性質質來看，可分為為：偶然性波波動系統(tǒng)性波波動偶然性波波動由大大量的、微小的的不可控控因素的的作用而而引起，這種波波動具有有隨機性性。偶然然性的波波動稱為為正常波波動。工工序

3、質量量控制的的任務是是使正常常波動維維持在適適度的范范圍內。系統(tǒng)性波波動由少少量的、但較顯顯著的可可控因素素的作用用而引起起，這種種波動不不具有隨隨機性。系統(tǒng)性性的波動動稱為異異常波動動。工序序質量控控制的任任務是及及時發(fā)現現異常波波動，查查明原因因，采取取有效的的技術組組織消除除系統(tǒng)性性波動，使生產產過程重重新回到到受控狀狀態(tài)。質量波動動及其原原因偶然性波波動系統(tǒng)性波波動偶然性波波動系統(tǒng)性波波動轉化相對的質量波動動及其原原因操作者man材料material機器設備備machine工藝方法法method工序質量量是諸多多因素的的綜合作作用，將將影響工工序質量量的因素素歸納為為“5M1E”測試手

4、段段material環(huán)境條件件environment產品設計計工藝選擇擇計劃調度度人員培訓訓工裝設備物資供應應計量檢驗驗安全文明明人際關系系勞動紀律律質量波動動的統(tǒng)計計規(guī)律質量特性性值的波波動具有有統(tǒng)計規(guī)規(guī)律性質量波動動的個別別觀測結結果具有有隨機性性，但在在受控狀狀態(tài)下的的大量觀觀測結果果必然是是呈現某某種統(tǒng)計計意義上上的規(guī)律律性。這這種統(tǒng)計計規(guī)律性性是統(tǒng)計計質量控控制的必必要前提提和客觀觀基礎統(tǒng)計質量量控制是是統(tǒng)計質質量管理理中的一一個重要要問題所謂統(tǒng)計計質量控控制，就就是對生生產過程程中工序序質量特特性值進進行隨機機抽樣，通過所所得樣本本對總體體作出統(tǒng)統(tǒng)計推斷斷，采取取相應對對策，保保持

5、或恢恢復工序序質量的的受控狀狀態(tài)。工序質量量的兩種種狀態(tài)生產過程程中，工工序質量量有兩種種狀態(tài)：受控狀態(tài)態(tài)Incontrol失控狀態(tài)態(tài)Outofcontrol生產過程程的受控控狀態(tài)0X(X)0上控制界界限UCL下控制界界限LCLt生產過程程的失控控狀態(tài)1X(X)0上控制界界限UCL下控制界界限LCLt00，=0，保持穩(wěn)定定。這時時，從表表面看，過程狀狀態(tài)是穩(wěn)穩(wěn)定的，但由于于質量特特性或其其統(tǒng)計量量的分布布集中位位置（）已偏離控制制中心（0），黑點越出出控制界界限某側側的可能能性變大大。生產過程程的失控控狀態(tài)=0，0，保持穩(wěn)定定。這時時，由于于質量特特性或其其統(tǒng)計量量的分布布分散程程度（）變大，

6、導導致黑點點越出控控制限兩兩側的可可能性變變大。0X(X)0上控制界界限UCL下控制界界限LCLt生產過程程的失控控狀態(tài)0，0， 和都保持穩(wěn)定定。這時時，失控控狀態(tài)更更復雜，失控程程度可能能更嚴重重。生產過程程的失控控狀態(tài)和中至少有有一個不不穩(wěn)定，隨時間間變化。下圖表表示分布布集中位位置不斷增大大時的工工序質量量失控狀狀態(tài)。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發(fā)現現工序質質量失控控，就應應立即查查明原因因，采取取措施，使生產產過程盡盡快恢復復受控狀狀態(tài)，盡盡可能減減少因過過程失控控所造成成的質量量損失。工序控制制的基本本過程發(fā)現反饋糾正分析生產過程程中工序序

7、質量分分析平均值 標準差 樣本總體極差 R平均值 X推斷檢定檢定反映質量水平概念工序能力力是指處處于穩(wěn)定定狀態(tài)下下的工序序實際加加工能力力。穩(wěn)定生產產狀態(tài)下下的工序序應該具具備以下下幾方面面的條件件：原材料料或上一一道工序序半成品品按照標標準要求求供應；本工序序按作業(yè)業(yè)標準實實施，并并應在影影響工序序質量各各主要因因素無異異常的條條件下進進行；工序完完成后，產品檢檢測按標標準要求求進行。在非穩(wěn)定定生產狀狀態(tài)下的的工序所所測得的的工序能能力是沒沒有意義義的。工序實施施以及前前后過程程均應標標準化概念工序能力力可用工工序質量量特性值值分布的的分散性性特征來來度量；。B=6用途：1、選擇擇經濟合合理

8、的工工序方案案；2、協(xié)調調工序之之間的相相互關系系；3、驗證證工序質質量保證證能力；工序能力力測定工序能力力的測定定一般是是在成批批生產狀狀態(tài)下進進行的，工序滿滿足產品品質量要要求的能能力主要要表現在在以下兩兩個方面面:產品質質量是否否穩(wěn)定;產品質質量精度度是否足足夠。工序能力力測定當確認工工序能力力可以滿滿足精度度要求的的條件下下，工序序能力是是以該工工序產品品質量特特性值的的變異或或波動來來表示。產品質質量的變變異可以以用頻數數分布表表、直方方圖、分分布的定定量值以以及分布布曲線來來描述。在穩(wěn)定定生產狀狀態(tài)下,影響工工序能力力的偶然然因素的的綜合結結果近似似地服從從正態(tài)分分布。為為了便于于

9、工序能能力的量量化,可可以用3原理來確確定其分分布范圍圍:當分分布范圍圍取為3時,產品品質量合合格的概概率可達達99.7%接接近于1。因此此以3,即6為標準來來衡量工工序的能能力是具具有足夠夠的精確確度和良良好的經經濟特性性的。所所以在實實際計算算中就用用6的波動范范圍來定定量描述述工序能能力。記記工序能能力為B，則B=6。質量要求求用3控制原則則來控制制生產，當生產產過程處處于穩(wěn)態(tài)態(tài)時，產產品的合合格率99.7%。99.73%*99.73% *.*99.73%= 76.31%10050099.73%*99.73% *.*99.73%= 25.88%質量要求求用3控制原則則來控制制生產，當生產

10、產過程處處于穩(wěn)態(tài)態(tài)時，產產品的不不合格率率2.73%0。用6控制原則則來控制制生產，當生產產過程處處于穩(wěn)態(tài)態(tài)時，產產品的不不合格率率2ppb。ppb,partsperbillion,10-9影響工序序能力的的因素設備如設備精精度的穩(wěn)穩(wěn)定性,性能的的可靠性性,定位位裝置和和傳動裝裝置的準準確性,設備的的冷卻潤潤滑的保保護情況況,動力力供應的的穩(wěn)定程程度等。工藝如工藝流流程的安安排,工工序之間間的銜接接,工藝藝方法、工藝裝裝備、工工藝參數數、測量量方法的的選擇,工序加加工的指指導文件件,工藝藝卡、操操作規(guī)范范、作業(yè)業(yè)指導書書、工序序質量分分析表等等。材料如材料的的成分,物理性性能,化化學性能能處理

11、方方法,配配套件元元器件的的質量等等。操作者如操作人人員的技技術水平平熟練程程度,質質量意識識,責任任心,管管理程度度等。環(huán)境如生產現現場的溫溫度、濕濕度、噪噪音干擾擾、振動動、照明明、室內內凈化、現場污污染程度度等。主導性因因素工序能力力是上述述5個方方面因素素的綜合合反映,但是在在實際生生產中,這5個個因素對對不同行行業(yè)、不不同企業(yè)業(yè)、不同同工序,及其對對質量的的影響程程度有著著明顯的的差別,起主要要作用的的因素稱稱為主導導因素。如對化工工企業(yè)來來說,一一般設備備、裝置置、工藝藝是主導導性因素素。又如機械械加工的的鑄造工工序則主主要因素素一般是是工藝過過程和操操作人員員的技術術水平,手工操

12、作作較多的的冷加工工、熱處處理及裝裝配調試試中的操操作人員員的水平平是主要要影響因因素。精密設備備和電子子產品則則環(huán)境條條件的影影響更為為重要等等等。這些因素素對產品品質量都都起著主主導作用用,因而而是主導導性因素素。進行工序序能力分分析的意意義質量標準準是指工工序加工工產品必必須達到到的質量量要求,通常用用標準、公差(容差)、允許許范圍等等來衡量量,一般般用符號號T表示。質量標準準(T)與工序能能力(B)之比值,稱為工工序能力力指數,記為Cp。工序能力力指數Cp值,是衡衡量工序序能力大大小的數數值。對對于技術術要求滿滿足程度度的指標標,工序序能力指指數越大大,.說說明工序序能力越越能滿足足技

13、術要要求,甚甚至有一一定的能能力貯備備。但是是不能認認為工序序能力指指數越大大,加工工精度就就越高或或者說技技術要求求越低。Cp= = TTB6技術要求求工序能力力工序能力力指數的的計算計量值為為雙側公公差而且且分布中中心和標標準中心心重合的的情況分布中心心和標準準中心不不重合的的情況計量值為為單側公公差情況況計件值情情況下計點值情情況下工序能力力指數的的計算工序能力力指數的的計算計量值為為雙側公公差而且且分布中中心和標標準中心心重合的的情況6 T T uTL(M)Cp= = TTB6Cp= = TTL-T u6S6S工序能力力指數的的計算分布中心心和標準準中心不不重合的的情況 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工序能力力指數的的計算 6 T T u計量值為為單側公公差情況況 6 T T L Cp上 = T - X 3 Cp下 = X - T L 3 工序能力力指數的的計算計件值情情況下Cp=(T)/3 = nP = P( 1- P)/nCp = P( 1- P)/n3 P - P工序能力力指數的的計算計點值情況況下Cp=(T)/3 = C = C Cp = C3 C - C不良頻率率的計算算當質量特特性的分分布呈正正態(tài)分布布時，一一定的工工序能力力指數與與一定的的不良品品率相對對應。1、分布中心心和標準準中心重重合的情情況P =2( -3Cp)2、分布中心心和標準準中心重重