车辆现代制造工艺及质量控制课程讲义

《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义目录第一章绪论..........................................................................................................................................21.1质量的定义与本质................................................................................................................21.2质量控制的发展历程............................................................................................................31.3质量控制的基本内容............................................................................................................61.4ISO质量保证体系.................................................................................................................7第二章机械加工质量检测仪器与设备................................................................................................92.1三坐标测量机.........................................................................................................................92.2三坐标测量机原理及其组成..............................................................................................92.3三坐标测量机的分类..........................................................................................................10第三章质量控制的基本统计分析方法..............................................................................................123.1随机过程和抽样.....................................................................................................................123.2直方图.......................................................................................................................................133.3测量数据的统计分布特征..................................................................................................13第四章工序质量评价..........................................................................................................................184.1直接分析法..............................................................................................................................184.2质量分布图法.........................................................................................................................204.3工序能力指数法.....................................................................................................................22第五章工序质量控制..........................................................................................................................255.1工序控制的概念.....................................................................................................................255.2工序控制的内容.....................................................................................................................255.3工序质量控制点.....................................................................................................................265.4工序质量控制图.....................................................................................................................28第六章制造质量的连续改进..............................................................................................................336.1质量改进..................................................................................................................................336.2戴明循环..................................................................................................................................356.3改进对象的确定.....................................................................................................................406.4改进措施的制定.....................................................................................................................42第1页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义第一章绪论1.1质量的定义与本质ISO8402-1986《质量管理和质量保证术语》中对质量的定义为：质量(Quality)是产品或服务所具备的满足明示的或隐含的需要的特征和特性的总和。ISO8402-1994《质量管理和质量保证术语》中对质量所下的定义是：质量是反映实体(产品、过程或活动等)满足明确和隐含需要的能力的特性总和。z实体（entity,item）：“可单独描述和研究的事物”，实体可以是活动或过程，可以是产品，可以是组织、体系或人，也可以是上述各项的任何组合。z需求(requirements)：包括“明确需要”和“隐含需要”。为使“需求”可以实际运用，一般应将其转化为质量要求。所谓质量要求，是指“对需要的表述或将需要转化为一组对实体特性的定量或定性的规定要求，以使其实现并进行考核”。z质量不仅包括活动或过程的结果，还包括它们形成和实现的活动及过程本身；z质量不仅包括产品质量，还包括它们形成和实现过程中的工作质量；z质量不仅要满足顾客的需要，还要满足社会的需要，并使顾客、从业人员、业主、供方和社会都收益；z质量问题不仅存在于工业，还存在于服务业及其他各行各业。质量的本质是用户对一种产品或服务的某些方面所做出的评价。因此,也是用户通过把这些方面同他们感受到的产品所具有的品质联系起来以后所得出的结论。事实上,显而易见,在用户的眼里，质量不是一件产品或一项服务的某一方面的附属物,而是产品或服务各个方面的综合表现特征。第2页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义质量的八个特征：（1）性能：产品将实现什么特定功能？（2）可靠性：产品是否容易失效？（3）耐久性：产品寿命有多长？（4）可维修性：产品是否容易维修？（5）美观性：产品是否宜人？（6）特殊属性：除去基本性能外，产品还具有哪些属性？（7）直观质量：产品的声誉如何？（8） 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 性：产品是否严格按 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 者的意图制造？1.2质量控制的发展历程人类自从有了生产活动，也就有了质量问题。因为不论物品多么简单，生产方式多么原始，都存在一个能否满足特定用途的问题。随着人类对产品需求的多样化和生产力的发展，人类的质量意识逐渐苏醒。质量的优劣慢慢成为商品交换中的一个重要因素。为了保证质量，就需要对生产原材料、劳动工具、生产者的劳动技巧等提出相应的要求。从某种意义上说，这就是质量管理。伴随着商品的竞争，质量管理不断发展和完善。其发展过程大致可以分为三个阶段：产品质量检查、统计质量管理和全面质量管理。1．产品质量检查阶段最初，人们根据积累的生产经验和使用经验，制定出相应的质量标准，生产工人本身既是加工者又是检查者。该阶段可称为“操作者的质量管理”，此时质量管理还没有形成科学理论。20世纪初，美国工程师泰勒（F.W.Taylor）和法国工程师享利提出了“科学管理运动”，主张管理人员和操作人员进行分工，使检查产品质量的第3页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义职责由工人转移到了工长手中，形成了所谓的“工长的质量管理”。20世纪30年代，由于生产规模扩大和产品精度的提高、广泛使用公差和互换性概念，“工长的质量管理”已无力承担质量检查与质量管理的职责，并逐步由“泰勒 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ”取代，即：计划与执行分离、产品检查与制造分离。检验成为独立工序，形成了计划设计、执行操作、质量检查三个方面专司其责的职能管理体系。一般称为“检验员的质量管理”，或“事后检查”。“事后检查”的优点在于：设计、制造、检验分属三个部门，有人专职制定标准（计划）；有人负责制造（执行）；有人专职按照标准检验产品质量。体现了产品质量标准的严肃性，各部门职责明确。产品质量检查的不足：1.产品质量依赖于产品完工之后的检验来保证，属“事后把关”，即使查出了废次品，既成事实的损失已无法挽回；2.采取全数检验的办法把关，量大面广，耗费资源，增加成本，不利于生产率的提高；3.有些产品的检验属破坏性检验。这种客观矛盾促使人们去探寻质量管理的新思路和新方法。2．统计质量控制管理阶段20世纪40∼50年代可以称为统计质量控制阶段。二战期间，大量民品厂家转产军品，产品质量参差不齐，影响了战争。由于军需用品的检验常常为破坏性试验，无法进行质量检验工作，且产品数量巨大，“事后检验”不可能。美国政府和国防部为有效地控制产品质量，组织了一批包括休哈特博士在内的数理专家来解决这一问题，制定出“战时质量控制制度”，其中包括《质量控制指南》、《数据的控制图法》、《生产中质量管理用的控制图法》。这就是质量管理中的早期标准。为了贯彻这些标准，美国国防部强行推广统计质量控制，很快改善了美国军需的质量。50年代这种质量控制方法被引入欧洲、日本及其它许多国家与地区。相对事后检验来说，统计质量控制的主要优点是：利用数理统计原理，通过抽样方法对大批量的产品进行检验，预防不合格品的产生并检验产品的质量。这时质量第4页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义管理工作由专职检验人员转移给专业的质量控制工程师和技术人员承担，质量管理由事后检验改变为预测、预防事故的发生。统计质量控制的不足：1.仍然以满足产品标准为目的,而不是以满足用户的需要为目的；2.它仅偏重于工序管理,而没有对产品质量形成的整个过程进行控制；3.统计技术难度较大,主要靠专家和技术人员,难以调动广大工人参与质量管理的积极性；4.质量管理与组织管理未密切结合起来,质量管理仅限于数学方法,常被领导人员忽视。3．全面质量控制阶段人们已逐渐认识到，产品质量的形成不仅与生产制造过程有关，还与涉及到其他许多过程、环节和因素有关。只有将影响质量的所有因素统统纳入质量管理的轨道，并保持系统、协调的运作，才能确保产品的质量。在新的社会历史背景和经济发展形势的推动下，全面质量管理的理论应运而生。ISO8402:1994对全面质量管理的定义是：一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，目的在于通过顾客满意和本组织所有成员和社会受益而达到长期成功的管理途径。1.“全员”，指该组织结构中所有部门层次的人员;2.最高管理者强有力和持续的领导,以及该组织内所有成员的教育和 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 是这种管理途径取得成功所必不可少的;3.在全面质量管理中,质量这个概念与全部管理目标的实现有关;4.“社会受益”，意味着在需要时满足社会要求;5.有时把“全面质量管理”(TQM)或它的一部分称为“全面质量“、“公司范围内的质量管理”(CWQC)、“TQC”,等。全面质量管理的特点——三全一多样第5页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义1.全面的质量管理。2.全过程的质量管理。3.全员参加的质量管理。4.采用的方法是科学的、多种多样的。全面质量管理的作用：1.质量管理的目标就是实现企业的基本任务。2.搞好质量管理提高产品质量，是增加经济效益的有效途径。3.质量管理能解决企业当前突出的矛盾，能更好地实现企业经营目的。4.质量管理是推动企业技术进步的重要手段。5.质量管理是企业管理的中心环节；全面质量管理的基本指导思想：1.从系统和全局出发的指导思想；2.为用户服务的指导思想；3.以预防为主的指导思想；4.用事实和数据说话的指导思想;5.不断改进的指导思想;6.以人为主体贯彻群众路线的指导思想；7.质量与经济统一的指导思想；8.突出质量的经营管理思想；1.3质量控制的基本内容全面质量控制的基本方法可概括为：“一个过程”、“四个阶段”、“八个步骤”、“七种工具”、“两种方法”和“三次设计”。一个过程指全面质量控制是一个动态的控制过程，包括制订计划、通讯联络和刺第6页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义激诱导三个环节。四个阶段(PDCA)是指计划阶段（Plan）、执行阶段(Do)、检查阶段(Check)和处理阶段(Action),这就是质量管理的PDCA循环,也称戴明循环。它好比一个按顺时针方向转动的车轮，不断旋转，循环不止。在实施PDCA循环时，可以分为八步走：（1）分析现状，找出存在的质量问题。（2）进行研究，调查质量问题的原因。（3）寻找影响质量问题的主要因素。（4）制订解决问题的计划与措施。（5）按照计划的内容，由执行者严格地加以实施。（6）根据计划的要求，对实施的效果进行检查。（7）巩固成果，将成功和失败的经验标准化。（8）将遗留的质量问题放到下一个PDCA循环中去。七种工具的内涵有两个层次，传统的质量管理工具包括：排列图、因果图、直方图、管理图、散布图、分层法和调查表。而新的七种质量管理工具则包括：关系图法、KJ法、系统图法、矩阵图法、矩阵数据分析法、PDPC法和矢线图法。两种方法是指“正交试验法”与“抽样检验法”。正交试验法是一种在分析多因素试验时，利用较少的试验次数而得到较好结果的方法。而抽样检验法则是指从产品总体中随机抽取一定数量的样本进行试验，来推断总体的情况。三次设计是将产品设计过程分为三个阶段：系统设计阶段、参数设计阶段和容差设计阶段。三次设计充分利用产品系统中存在的非线性效应，以取得高质量、低成本的综合效果，因而在国际上得到广泛应用。1.4ISO质量保证体系国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization—ISO）成立于1947年，由110多个国家级标准化团体组成的世界性的联合会，是世界上最大的具有民间性质的标准化机构，是联合国经社理事会和贸发理事会的最高一级咨询组织。第7页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义国际标准化组织的宗旨是——在世界范围内促进标准化工业的发展，以便于国际物资交流和互助，并扩大在文化、科学、技术和经济方面的工作，报导国际标准化的交流情况，以及同其他国际性组织进行合作，共同研究有关标准化问题。我国是ISO创始国之一，由于种种原因，1950年被停止会籍。1978年，我国成为ISO的正式成员。ISO按照专业性质分为：z专业技术委员会，TC，TechnicalCommitteez分技术委员会，SC，Sub-Committeez工作组，WG，WorkingGroupISO在其颁布的ISO9000系列标准中制订了若干质量保证模式，这些模式涉及到企业质量方针、组织领导、市场调研、产品和工艺的设计及开发、生产、培训、采购技术、包装、销售和分销、仓储、售后服务、审核和单证制作等质量管理的主要领域。已被越来越多的国家作为通用标准而采用。ISO9000系列标准是一套有关质量管理和质量保证的标准。这些标准对在国际范围内特别是在欧洲地区从事生产经营活动至关重要。要获得认证必须通过包括质量管理软件和现场评估在内的审核。审核过程需要进行12~18个月；获得了质量证 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 的公司由ISO登记在案。zISO9000——帮助公司决定采用ISO9001、ISO9002和ISO9003三个标准中的哪一套标准；zISO9001——概括了涉及产品或服务设计、开发、生产、安装和服务公司的行动指导方针；zISO9002——与ISO9001相似，只是把涉及设计和开发的公司除外；zISO9003——包括涉及最后检验和试验的公司；zISO9004——采用质量管理体系要素的指南。第8页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义第二章机械加工质量检测仪器与设备2.1三坐标测量机三坐标测量机是60年代后期发展起来的一种高效率的精密测量仪器。它广泛应用于机械制造、仪器制造、电子工业、汽车和国防工业等部门中，特别适用于零件和部件的几何尺寸、形状和相互位置的测量，例如凸轮、箱体、齿轮及飞机型体等空间型面的测量，此外还可用于刻线、定中心孔、对连续曲面进行扫描及制备数控机床的加工程序等方面。由于三坐标测量机具有高准确度、高效率、测量范围大、能与柔性制造系统相连接等优点，已成为几何量测量仪器的一个主要发展方向。因此，它与数控“加工中心”相配合，已具有“测量中心”之称号。三坐标测量机作为现代大型精密仪器，已愈来愈显示出它的重要性和广阔的发展前景，它已经成为某些机床不可缺少的伴侣。它的优越性不仅在于它比传统的计量仪器增加了一、二个坐标，使测量对象更加广泛，而且还表现在它可方便地进行空间三维尺寸的测量，可实现在线检测及自动化测量，因而它可纳入自动化生产及柔性加工线中，成为其重要的组成部分。2.2三坐标测量机原理及其组成三坐标测量机是基于坐标测量原理，它将直角坐标系进行了具体化。其原理是：用机械运动方式形成互相垂直的三个坐标轴，使测头可以到达空间任意点位，对放入三坐标测量机测量空间的被测零件表面各测点进行X、Y、Z三个坐标值的测量；根据这些点的空间坐标数值，经过数学运算和数据处理，就可求出被测零件的几何尺寸、形状和位置。第9页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义图三坐标测量机的组成三坐标测量机主要由以下几部分组成：•主机——包括框架结构、标尺系统、导轨、驱动装置、平衡部件、转台及附件等；•探测元件——包括三维测头，有硬测头、电气测头和光学测头等；•控制单元——具有单轴与多轴联动控制、外围设备控制和通信控制等；•计算机硬件部分——可以采用各种计算机和工作站；•测量机软件部分——包括控制软件与数据处理软件；•打印与绘图装置——打印机、绘图机等，作为测量结果的输出设备；将以上各部分连接在一起，就构成一台测量各种类型几何形状、尺寸及位置的综合检测仪。测头通过三个坐标轴导轨可在三个空间方向自由移动，在测量范围内到达任意一个测点。三个轴的测量系统可以测出测点在X，Y，Z三个方向上的精确坐标位置。根据被测几何型面上若干个测点的坐标值就可算出待测的几何尺寸和形位误差。2.3三坐标测量机的分类三坐标测量机的结构型式主要取决于三组坐标的相对运动方式，它对测量机的精度和适用性影响很大。第10页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义按照自动化程度分类，可分为：数字显示及打印型、带有小型计算机的测量机、计算机数字控制（CNC）型按照结构形式可分为：移动桥式、固定桥式、龙门式、悬臂式、水平臂式、坐标镗式、卧镗式和仪器台式等按照三坐标测量机的测量范围分类，可分为：小型坐标测量机、中型坐标测量机、大型坐标测量机按照测量精度分类有低精度、中等精度和高精度的测量机。第11页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义第三章质量控制的基本统计分析方法3.1随机过程和抽样3.1.1随机过程由于生产系统刚性、振动、热变形，刀具磨损环境温度等因素的影响，同一操作者在同一台机床上加工的同一批零件的尺寸偏差总是客观存在的，在一定范围内随机波动，它是一种典型的随机过程。随机过程被认为是概率论的“动力学”部分（J.Neyman,1960）。它研究的对象是随时间演变的随机现象。用数学语言来说，就是事物变化过程不能用一个（或）几个时间t的确定的函数来加以描绘。从另一个角度来看，对事物变换的全过程进行一次观察得到的结果是一个时间的函数，但是对同一事物的变化过程独立地进行多次观察所得到地结果是不同的，而且每次观察之前不能预知试验的结果。影响工件质量的因素概括起来有六个方面，即操作者（Man）、机器(Machine)、加工方法（Method）、测量手段（Measurement）、材料(Material)及环境（Environment）简称5M1E关系。3.1.2样本与抽样我们把随机变量所有可能取值的集合称为“总体”（或母体），用X表示，组成总体的每一个基本单元称为“个体”，又称样本，用表示。从总xi=(i=1,2,3,L,N)体中随机抽取容量为n的一部分样本称为“子样”，用Xji表示，其中j表示第j次抽样，i表示序号，例如Xji=(xj1,xj2,Lxjn)。随机抽样的原则是必须随机地从同一个总体中抽取，即每个个体都以同等的概率被抽取，因此对抽样有两方面的要求：一是独立性，即第j次抽取的样本{xj1,xj2,Lxjn}是相互独立的；二是代表性，即在{xj1,xj2,Lxjn}中的每一个样本都与总体X具有相第12页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义同的概率分布。3.2直方图3.2.1直方图的画法1)求极差2)计算第n次抽样的子样平均值及中值3)计算数据分散的范围4)等分分散范围z每组数据不少于4个z工业生产中常分成10至20组z当数据太少时（少于50），可分成5组5)统计落在各组中的样本数量6)画图3.2.2直方图的应用及应注意的问题1.子样直方图能否正确表达总体的状况，在很大程度上与子样的容量有关2.区间分隔的选择很关键z组距：（最大值—最小值）/组数z为了避免数据正好落在分点（边界值）上，通常使各组的边界值比原测定精度高半个最小测量单位z组中值要落在简单易算的数字上3.3测量数据的统计分布特征为了便于讨论，特做如下定义：μ、σ分别泛指总体均值及标准差，例如μ1、σ1第13页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义及μ2、σ2表示两类总体的均值及标准差；μ0表示均值的真值，在双侧容差限时，μ0等于零件的公称尺寸d；μn、σn表示容量为n的子样均值和标准差；当针对具体数据样本计算时均值用x，标准差用s表示。3.3.1正态分布参数1）正态分布概率密度函数p(x)和分布函数F(x)(x−μ)21−p(x)=e2σ2(−∞0有P{μ−h50，就可以认为是正态分布，因此可以用±3σ规则来确定不合格品数的允许界限值，于是有cmax=μn+3σn=np+3np(1−p)cmin=μn−3σn=np−3np(1−p)上式中的不合格率p实际上是不知道的，可按给出的子样的样本估计其平均值p，通常估计样本不合格品率时，总是用多个子样，求出其平均不合格率p代入估计K∑(np)p=k=1nK式中K为子样组数。将计算的p代入即可。4.1.2不合格品率的评价不合格品率和不合格数都是描述工序过程中零件的质量，前者是百分数，后者则是用具体的不合格品数表示。若令r=np代表不合格品数，则不合格品数rp==子样容量n如果采用单个子样计算，其计算结果可能不准确，一般用多个子样计算平均不合格率。第19页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义K(np)全部子样中不合格品数∑kp==k=1样本总数K∑nkk=1如果不合格率p服从正态分布，也可以按±3σ规则求出其界限值，p(1−p)cmax(p)=p+3nkp(1−p)cmin(p)=p−3nk4.2质量分布图法4.2.1精度与准确度的概念精确（又称精密）是针对偏差而言，它与准确是两个概念，许多文献常有混淆，现以打靶为例来区分精确与准确的概念，目的是确切理解精确的内涵，把握工序的质量的实质。••••••••••••••••••••(a)不准确也不精确（b）不准确但精确（c）准确但不精确（d）既准确又精确图精确与准确的含义4.2.2统计参数及工序质量分析前述已知，正态分布曲线是由均值μ和标准差σ决定的，即正态分布曲线的形状可以用均值μ和标准差σ来描述。现引入偏度系数和峭度系数两个概念。1．偏度系数第20页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义由于受到种种随机因素的干扰，机械加工尺寸的均值μ不可能和理想均值μ0重合，即存在偏差δ=μ−μ0，这是客观存在的，就像射击冠军不能每次都打中靶心，总存在一个偏差，只能希望偏离靶心的程度越小越好，这个靶心就是μ0，现在定义描述偏差δ的测度g1。31N⎡x−μ⎤E[x−μ]3g=i=1∑⎢⎥3Ni=1⎣σ⎦σ若式(4-8)中μ是实际样本计算的均值，它受1nμ=x=∑xini=1所支配，它是随机的。（xi−μ）是表示观测值对实际均值的偏离量，除以σ是对偏离值归一化处理，因为数据是随机的，（xi−μ）有正有负，故g1也有正有负，它标志着分布曲线的实际中心偏离μ=μ0理想的状态，于是通过g1的大小和正负，判别分布曲线的变化。2．峭度系数为表达总体的密度函数p(x)图形顶峰的凸平度，定义如下的峭度系数：4E[x−μ]41N⎡x−μ⎤g==i24∑⎢⎥σNi=1⎣σ⎦可以证明，标准正态分布的峭度系数等于3。峭度系数可以用于识别相对正常工况状态下标准差σ的的变化。z当g2=3时，表明分布曲线具有正常峰度（即零峭度）；z当g2>3时，称为正峭度，可以认为g2愈大，表示工件尺寸波动小。z当g2<3时，称为负峭度，g2愈大，表示工件尺寸波动小差σ大，工况状态第21页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义越不稳定。4.3工序能力指数法工序能力是指机械系统在稳定状态下，机械设备的实际加工能力，即某一工序保证加工质量的能力。4.3.1工序能力的含义标准差σ反映尺寸偏差的分散性，±3σ的实际数值越小，尺寸的波动范围小，意味着工件尺寸偏差分布越均匀；反之亦然。可以说±3σ是5M1E六大因素在工序质量的综合表现。因此，以±3σ（或者6σ）作为表达系统的实际工作能力的测度。如果从工序过程出发，则定义6σ为工序能力；如果是从一个车间、一个工厂出发，则定义6σ为工程能力。应当指出的是工序能力与零件尺寸精度要求、机床精度等概念是不同的。零件尺寸精度的要求是使用者根据机器功能要求而提出某零件的允许偏差；机床精度是机床自身对加工零件的能力，它是保证工序能力基础条件之一，但不等于工序能力，因为与工序能力有关的因素还有工件材料及加工条件，特别是与人的因素有关。4.3.2工序能力指数工序能力仅与变量σ有关，而没有表示工序对被加工零件的技术要求的满足程度。为此有必要引入一个新的指标，即工序能力指数。并定义它为被加工零件的技术要求与工序能力之比，用Cp表示。技术要求工序能力指数C=p工序能力第22页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义如果技术要求用零件的容差Δ表示（当然没有包括零件所有要求），则ΔC=p6σ零件的容差有各种形式，现分别说明如下：1）分布中心无偏移设工件的实际均值μ等于真实的正态分布曲线的μ0，并以此为中心对称分布。图中上偏差为Δu，下偏差为Δl，零件的上界限尺寸为du=μ+Δu，下界限尺寸为du=μ+Δu。得到工序能力指数为du−dlΔu+ΔlΔCp===6σ6σ6σ因为零件的技术标准确定之后，Δu和Δl都可由国家标准确定，Cp仅取决于σ的变化。σ越大，尺寸波动愈大，工序能力愈低，而工序能力指数Cp愈小；反之亦然。+0.01例如车削加工某种零件，标准差σ=0.003，其尺寸和容差为φ10−0.01，则有工件上界限尺寸du=μ+0.01=10.01，下界限尺寸dl=μ−0.01=9.99可得工序能力指数第23页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义10.01−9.990.02C===1.667p6×0.0030.0182）分布中心有偏移。分布中心有偏移是指实际均值μ偏离理论值μ0，即μ≠μ0。此时式4-12需予以修正，修正后的工序能力指数为d−dC=(1−K)ulp6σ式中1(d+d)−μμ−μK=2ul=012(du−dl)Δ/2一般机械加工中的工序能力指数等级分类。表工序能力指数等级工序能力指数等级技术措施Cp>1.33高首件检查或抽查1.33>Cp>1.0中加强中间检查及随机检查Cp<1.0低全数检查、改进工艺或更换设备第24页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义第五章工序质量控制工序是产品零部件制造过程的基本环节，也是组织生产过程的基本单位，产品必须经过各道工序的加工才能制造成功，工序质量最终决定产品的制造质量，并在相当大的程度上决定着产品全生命周期的质量。工序控制是生产现场中最常见和最常用的质量管理方法。5.1工序控制的概念所谓工序是指生产与检验原材料及产品的具体阶段，也就是指人员(Man)、机器设备(Machine)、材料（Material）、方法（Method）、环境条件（Environment）、测量手段（Measurement）等六大质量因素（简称5M1E）所构成的过程。产品质量是通过市场研究、产品开发设计、生产技术准备、制造、质量检验、销售、服务及使用等过程形成的。在产品质量形成过程中，制造过程所经历的时间与工序流程最长，所占用的物化劳动的比重最大，所涉及的职能最多，所占的空间范围也是最广的，对保证与提高产品质量起着重要作用。只有工序质量满足制造要求，才能实现产品开发设计所确定的质量目标，才可能生产出用户满意的产品。由于5M1E等质量因素对产品质量的综合影响十分复杂，使产品质量产生优劣差异。因此，所谓工序控制可以概括为：为了保证工序流程对产品质量的影响朝着人们期望的方向发展，就必须对5M1E进行调查研究分析，揭开它们交互影响的复杂关系，发现其规律，减少或消除其对质量的不利影响，维持与强化其对质量的有利作用。ISO9000关于工序控制的定义：供方应确定直接影响质量的生产和安装工序，制订相应计划，保证使这些工序处于受控状态下。5.2工序控制的内容进行有效的工序控制，必须对上述5M1E六大因素进行逐一控制：1)人员操作人员的技能和内心对质量的认同是工序控制活动的灵魂，应充分发挥人的作用。制定合理的奖惩制度，使每个员工的自身利益与产品质量的第25页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义好坏直接联系起来，使每个员工不得不重视产品形成过程中的质量问题；管理人员应当有强烈的质量意识，才能影响整个企业的质量意识，使整个企业的质量管理工作落到实处。2)机器设备良好的机器设备是良好的产品质量的前提，如果没有适合的、性能良好设备，显然无法生产出合格的产品。因此对于机器设备而言，应注意以下几点：合理选择设备，合理使用设备及合理维护设备。3)材料材料也是保证产品质量的前提。无论是作为一个企业或某一工序，都必须与上级供应方或上级工序密切合作，以及时供应原材料、并保证其质量，确保整个工序能顺利进行下去。4)方法对于一个具体工序，操作方法或工艺的适当与否对产品的质量产生很大的影响。要处理好操作方法的问题，应注意以下几点：制定合适的工艺操作规程与严格的操作纪律，配备完整的测试手段，建立自检与抽检责任制。5)测量手段没有健全与精确的测量手段，则不可能对产品的质量进行检测，更不用说如何提高产品的质量了。所以必须不断地完善和提高所拥有的测量手段。6)环境条件生产环境与产品质量、生产效率、安全事故等都有直接联系，良好的工作环境是良好产品质量的保证。应对整个工序过程中的环境进行分析研究，不断改善工作环境。5.3工序质量控制点5.3.1工序质量控制点的设置工序质量控制点是在一定时期和生产条件下，在产品制造过程中应予重点控制的质量特性、关键部位和薄弱环节。它可以是工序中产品的质量特性，如尺寸、粗糙度、强度、硬度等；也可以是加工部位或薄弱环节的质量项目。一种产品在其质量形成过程中应设的控制点数目，取决于该产品的结构性与工艺复杂性。产品结构越复杂，工艺越复杂、工艺要求越严格，质量控制点应越多些。第26页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义质量控制点可参考下述原则确定：(1)对整个产品的性能、寿命、可靠性有重大直接影响的关键质量特性与关键部位，应设置控制点。(2)工艺本身有特殊要求，并对下道工序有直接影响的质量特性和部位，应设置控制点。（3）易于发生事故的质量特性和部位，应设置控制点。（4）与安全性有关的质量特性应设置控制点，以确保产品使用中的安全。（5）通过用户申诉、质量审核、质量监督等途径反馈回来的不良项目，应设置控制点。（6）特殊工序应设立质量控制点。（7）设计部门、工艺部门认为有必要设置控制点的一些质量特性和部位。5.3.2工序质量控制点的管理规范工序质量控制点的设置，确定了工序的重点控制对象。为了实施有效控制，还需制订对控制点进行分析、管理与实施的规范性文件。此种文件的种类与数量，可视具体控制点的需要而定。一般来说，下述几种文件是必不可少的。（1）工序质量控制点的流程图与明细表（2）工序质量分析表主要包括：零部件名称、工序名称、控制点序号、质量控制项目；工序质量因素的分析；管理项目及其允许值、检验项目、检验方法及频次、测量记录方式等。（3）零件质量控制与检验项目汇总表主要内容包括：控制与检验项目、质量要求、测量手段、操作人员进行自检与互检的方法，专职检验人员进行首检、巡检与定检的方法、控制手段等。（4）操作指导卡主要内容应包括：零件简图、操作方面的要求与规定、加工部位与质量特性值、操作要领、加工用设备与工具的使用规范、工艺参数；控制项目与检验第27页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义项目，控制手段、检验手段与检验频次、测量工具与测量要求等。5.4工序质量控制图5.4.1控制图的概念中心线上方的控制界限叫上控制限，即UCL（UpperControlLine），中心线下方的控制界限叫下控制限，即LCL（LowerControlLine），中心线记为CL(CenterLine)。在生产过程中，通过定时地抽取样本检测，以获取有关产品质量的数据，在控制图上描绘点子。如果全部点子落在控制界限之内，而且排列又无缺陷，说明生产过程稳定；如果点子超出了控制界限，或者排列有缺陷，说明生产过程不稳定，应设法调整，使其重新趋于稳定。质量分布特征值分布曲线与生产过程的关系1.分布中心的变化2.分布范围的变化3.分布中心和分布范围同时变化4.分布曲线形状的变化第28页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义5.4.2控制图的种类根据控制图处理的信息和用途的不同，控制图可分为计量值控制图和计数值控制图，又可分为分析用控制图和控制用控制图。下表列出了其中常用的5种控制图。表控制图的种类控制图的名称适用范围和特点平均值--极差控制图1、适用范围广，包括各种物理量以及成本，产量等(x-R图)2、提供的信息多检出能力强，即犯第二种错误的概率小单点控制图1、适用于长时间只能取到少量数据的场合(x图)2、提供的信息少，检出能力差中位值与极差控制图1、使用简单，宜在现场采用(~x-R图)2、提供的信息少，检出能力差不合格率控制图(p图)与1、子样容量不变时宜用np图，子样大小变化时宜用p不合格品数控制图(np图)图2、检出能力与子样大小n有关分析用控制图是研究生产过程是否处于控制状态，尚不能直接用来控制后续的加工过程。这是因为即使分析用的控制图表明点子排列无缺陷、均位于控制限之内，只能表明生产过程稳定、无系统因素影响生产过程，尚不能说明不合格品率小于允许值。实际生产中采用控制用控制图，两者的区别在于：控制用控制图首先引进控制限，然后画上点子；分析用控制图是在分析实验数据时，首先画上点子，然后计算和引进控制限。在分析用控制图基础上绘制控制用控制图，还需要做如下事项：（l）消除系统因素：如果存在系统因素，应设法消除之。（2）重新计算控制限：剔除分析用控制图中无代表性的数据（如落在界限外点子的数据）后，重新计算中心线和控制限。（3）确认分布范围：只有当生产过程稳定并且产品质量特性值分布范围位于公第29页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义差界限之内时，才能保证不出现大量不合格品。因此，应该利用分析用控制图的数据绘制直方图，并与公差界限比较；或者直接计算工艺能力系数Cp。如果直方图位于公差界限之内并留有一定的余量（或Cp≈1.3），说明工艺能力满足要求，在此种情况下，上面修改过的控制图可以作为控制用控制图使用。如果直方图的宽度超过公差界限，或直方图偏向一侧，说明工艺能力不足或者机床调整不良，这种情况下，须采取改善措施之后，才能开始进人正式生产并应用控制用控制图控制生产过程。如果从经济上和技术上不便于采取改善措施，必须建议修订标准。（4）控制用控制图的使用：在确认生产过程稳定并具备足够的工艺能力后，便可开始批量生产并用控制图控制生产过程。5.4.3控制图的观察和分析根据控制图信息及时发现工序中的异常现象比画控制图更为重要。稳定状态是指工序过程仅仅受随机因素的影响，不受系统因素的干扰，表现为产品质量特性值波动服从某个确定的正态分布N（μ0,σ0），而且分布参数μ0和σ0也不随时间变化。一般说来，从控制图上点子的变化规律，可以判断生产过程是否处于稳定状态。1.工序稳定性判据1）控制图上点子超界为准控制图上的点子基本上没有超出控制界限，即连续25个点子中，无一个超出控制界限；连续35个点子中，最多有一个点子超出控制界限；连续100个点子中，最多有两个超出控制界限；2）控制图上点子排列为准控制图上点子排列无缺陷(即随机分布)且点子没有超界，就可以说明工序过程稳定。排列缺陷是指：连续7个点子位于中心线同一侧；连续7个点子有上升或下降趋势；点子排列有明显的周期性。2．工序不稳定状态的判据1）点子超出控制界限2）当点子落在警戒区内，即点子处在2σ～3σ范围之内。若出现下列情况之第30页共44页《车辆现代制造工艺及质量控制》课程讲义一，均判定工序不稳定：①连续3点有2点在警戒区内。②连续7点有3点在警戒区内③连续10点有4点在警戒区内3）点子虽在控制界限内，但排列异常，即可判定工序不稳定。所谓异常，是指点子排列出现链、倾向、周期等缺陷。①连续链连续链是指在中心线一侧连续出现点子。链的长度用链内所含点数的多少衡量。当链长大于7时，则判定为点子排列异常。②间断链间断链是指多数点在中心线一侧。如连续11点有10点在中心线一侧；连续14点有12点在中心线一侧；连续17点有14点在中心线一侧；连续20点有16点在中心线一侧。③倾向倾向是指点子连续上升或下降，如连续上升或下降点子数超过7时，则判定为异常④周期周期是指点子的变动呈现明显的一定间隔，点子出现周期性，判断较为复杂，应当慎重决策。通常，应先弄清原因，再作判断。3．控制图的两类错误控制图为判断工序是否出现异常因素的直观检验工具。由于控制图的控制限是基于±3σ准则，根据概率理论和正态分布特性，点子落在±3σ之内的概率为p(μ−3σ