59第十二章工序过程能力分析

1第十二章工序(过程)能力分析§12.1基本概念§12.2工序能力指数的计算§12.3工序能力的评价与处置§12.4工序能力调查2§12.1基本概念在产品制造过程中，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。一工序能力二工序能力指数3一工序能力1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●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)，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2表达式：B=6σ或B≈6S3影响因素：(1)人——(2)设备——(3)材料——(4)工艺——(5)测具——(6)环境——生产环境及劳动条件的适应性。4二工序能力指数1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。2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。STBTCp6x5§12.2工序能力指数的计算一计量值1双侧规格界限（1）无偏（2）有偏2单侧规格界限（1）仅给出规格上限TU（2）仅给出规格上限TL二记数值1记件值2记点值61计量值双侧规格界限双侧规格界限是指既具有规格上限(TU)要求，又有规格下限(TL)要求的情况(1)无偏——规格中心Tm与分布中心重合●计算公式：●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●例1STBTCp6xxP1P2TLTUTmf（x）σμ)]()([1SxTSxTpLUΦΦSTCp6pmLpmUpSCxTTTSCxTTTSCT32326)]3()3([1SxSCxSxSCxpppΦΦ)]3()3([1ppCCΦΦ)3(2)]3()3(1[1pppCCCΦΦΦT7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Φx8●计算公式：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)●不合格品率估计：①②采用“用Cp和k值估计不合格品率”●例2xTem)(21)(212LULUTTxTTTekSTkCkCppk6)1()1(SeTSTeTSTCpk62626f（x）有偏时工序能力指数与不合格品率e12eμTLTUP1P2Tmx)]()([1SxTSxTpLUTx(2)有偏——规格中心Tm与分布中心不重合计量值—双侧规格界限9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%x10用Cp和k值估计不合格品率Cpk0.030.040.080.120.160.200.240.280.320.360.400.440.480.25.0.5013.8613.3413.6413.9914.4815.1015.8616.7517.7718.9220.1921.5823.0924.710.607.197.267.487.858.379.039.8510.8111.9213.1814.5916.5117.8519.690.703.573.643.834.164.635.245.996.897.949.1610.5512.1013.8415.740.801.641.691.892.092.462.943.554.315.216.287.538.9810.6212.480.900.690.730.831.001.251.602.052.623.344.215.276.538.029.751.000.270.290.350.450.610.841.141.552.072.753.594.655.947.491.100.100.110.140.200.290.420.610.881.241.402.393.234.315.661.200.030.040.050.080.130.200.310.480.721.061.542.193.064.201.300.010.010.020.030.050.090.150.250.400.630.961.452.133.061.400.000.010.010.010.040.070.130.220.360.590.931.452.191.500.000.010.020.030.060.110.200.350.590.961.541.600.000.010.010.030.060.110.200.360.631.071.700.000.010.010.030.060.110.220.400.721.800.000.010.010.030.060.130.250.481.900.000.010.010.030.070.150.312.000.000.010.020.040.090.202.100.000.010.020.050.132.200.000.010.030.082.300.010.020.052.400.000.010.032.500.100.022.600.000.012.700.012.800.00单位：%11(1)仅给出规格上限TU●计算公式：当TU≤时，p≥50%，则规定Cp＝0●不合格品率估计：●例某零件质量要求加工后不得大于71g，测试部分数据后得＝70.2g，S＝0.24g，试计算工序能力指数Cp及不合格品率p。SxTTCUUp332计量值—单侧规格界限x)3(pCpΦx11.124.032.7071pC%04.010342.44)33.3()11.13(ΦΦpμf（x）TUUTσx12计量值—单侧规格界限(2)仅给出规格下限TL●计算公式：当TL≥时，p≤50%，则规定Cp＝0●不合格率估计：●例3要求零件淬火后的硬度≥HRC71，实测数据后计算得＝HRC73；S＝1，试计算工序能力指数Cp及不良品率p。解：STxTCLLp33x)3(pCpΦ67.0137173pC)67.03(Φp%2.20222.0)2(Φμf（x）TLσxμ-TLx13计数值—●计算公式以不合格品率上限pU作为规格要求：(1)取k个样本，每个样本的样本容量分别为n1，n2，…，nk，每个样本中的不合格品数为d1，d2，…，dk(2)计算平均不合格品率及平均样本量(3)计算工序能力指数Cp●例1某产品规格要求pU＝0.1，现取5个样本，n1＝n2＝…＝n5＝100,各样本中不合格品数为：d1＝7，d2＝5，d3＝6，d4＝2，d5＝4，求工序能力指数Cp。kiikiindp11knnkii1nppppCUp)1(381.0100)048.01(048.03048.01.0100048.050042657pCnp14计数值—计点值●计算公式规格要求是单位产品平均缺陷(或疵点数)上限或不合格品率很小时的样本中不合格品数上限CU(1)取k个样本，每个样本的样本容量分别为n1,n2，…，nk，每个样本的疵点数(或不合格品数)为C1，C2，…，Ck。(2)计算平均疵点数(或平均不合格品数)(3)计算工序能力指数Cp●例2：设某产品规格要求单位产品平均缺陷上限CU＝2，取容量为10的样本5个，各样本中产品的缺陷数分别为C1＝7；C2＝5；C3＝6；C4＝2；C5＝4，求工序能力指数Cp。解：kiikiinCC11CCCCUp3734.048.0348.0248.010542657pCC15§12.3工序能力的评价与处置工序能力指数Cp客观地、定量地反映了工序能力对规格要求的适应程度，因此它是工序能力评价的基础。根据工序能力指数的大小一般可将加工分为五类：1Cp＞1.67特级加工21.67≥Cp＞1.33一级加工31.33≥Cp＞1二级加工41≥Cp＞0.67三级加工5Cp≤0.67四级加工161Cp＞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%。（见图）●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。●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(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)x1721.67≥Cp＞1.33一级加工●当时，10S≥T＞8S，不合格品率0.00006%≤p＜0.006%。（见图）●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。●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。mTX1831.33≥Cp＞1二级加工●当时，8S≥T＞6S，不合格品率0.006%≤p＜0.27%。（见图）●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，(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)mTX1941≥Cp＞0.67三级加工●当时，6S≥T＞4S，不合格品率0.27%≤p＜4.55%。●工序能力不足，不合格品率较高