1、返回目录 产品质量波动是生产中的客观存在的一种现实。即使是按相同的产品标准、材料标准、工艺标准，在同一时期内由同一生产工厂制造的同一品种、规格、型号的产品，也总是存在差别。 工序质量在各种影响因素的制约下，呈现波动性。工序质量波动包括产品之间的波动、单个产品与目标值之间的波动。工序质量波动可分为正常波动和异常波动两类。 工序中的正常波动又称随机波动。原材料性质上的微小差异，机床的轻微振动，刀具的正常磨损，夹具的微小松动，工人操作上的微小变化，车间温度、湿度的微小变化等，它们都会使工序质量产生波动。但是它们在什么时候发生，具有一定的随机性（偶然性），因此，亦称随机波动。正常波动对工序质量的影响较
2、小，在技术上难以测量和消除。 工序中的异常波动又称系统波动。它是由某种特定原因引起的，例如混入了不同规格成分的原材料，机床、刀具的过度磨损，夹具的严重松动，机床或刀具安装和调整不准确，孔加工基准尺寸的误差，界限量规基准尺寸的误差等，引起了工序误差等，引起了工序质量的较大波动。异常波动对工序质量的影响较大。 过程控制的作用和目的在于控制过程的生产技术条件，努力避免和减少各种因素的影响，使产品质量波动限制在允许的范围之内。对产品质量波动的限制通常是根据顾客要求，规定有关质量特性值的公差范围，如机械加工产品尺寸的公差值、热处理表面硬度的公差值、电镀镀层厚度的公差值等。 公差是一个使用范围很广的概念。
3、公差是一个使用范围很广的概念。 对于机械制造来说，制定公差的目的就是为了确定产品的几何参数，对于机械制造来说，制定公差的目的就是为了确定产品的几何参数，使其变动量在一定的范围之内，以便达到互换或配合的要求。使其变动量在一定的范围之内，以便达到互换或配合的要求。 几何参数的公差有尺寸公差、形状公差、位置公差等。几何参数的公差有尺寸公差、形状公差、位置公差等。 如尺寸公差，指允许尺寸的变动量，等于最大极限尺寸与最小极限如尺寸公差，指允许尺寸的变动量，等于最大极限尺寸与最小极限尺寸的差的绝对值。尺寸的差的绝对值。 公差表示了零件的制造精度要求，反映了其加工难易程度。公差表示了零件的制造精度要求，反映
4、了其加工难易程度。 所以公差值，就是指公差数值的大小。所以公差值，就是指公差数值的大小。人们根据顾客要求、技术能力和生产成本确定合理的公差范围并不难，难的是在实际生产过程中使大批量生产的每一个产品或每一个零部件的质量都控制在这个公差范围内，这就要求每一道工序都必须有可靠的质量保证能力。也就是说，控制产品质量波动的关键在于保证工序能力（或过程能力）。一、过程能力（一、过程能力（工序能力）工序能力）过程能力是描述加工过程客观存在着分散的一个参数，是处于是处于稳定状态稳定状态下工序的实际加工能力。下工序的实际加工能力。是生产过程在一定时间内处于统计控制状态下制造产品的质量特性值的经济波动幅度，它又叫
5、加工精度。用“B”表示。原材料或上一道工序半成品按照标准要求供应；原材料或上一道工序半成品按照标准要求供应；本工序按作业标准实施，并应在影响工序质量各主要因素（人、原材料、设本工序按作业标准实施，并应在影响工序质量各主要因素（人、原材料、设备、方法和环境）无异常的条件下进行；备、方法和环境）无异常的条件下进行；工序完成后，产品检测按标准要求进行。工序完成后，产品检测按标准要求进行。过程能力的测定一般是在成批生产状态下进行的。工序满足产品质量要求的能力主要表现在以下两个方面： 产品质量是否稳定； 产品质量精度是否足够。因此，在确认过程能力可以满足精度要求的条件下，过程能力是以该工序产品质量特性值
6、的变异或波动来表示的。产品质量精度要产品质量精度要求是指产品质量求是指产品质量特性值的波动限特性值的波动限制在一定范围。制在一定范围。从兼顾全面性和经济性的角度，一般取：从兼顾全面性和经济性的角度，一般取： B6 （99.73%）反映一组产品质量波动和分布的数据指标主要有平均值、极差R和标准差s。可应用正态分布来研究和控制其变化规律。正态分布的平均值描述了质量特性值x分布的集中位置，正态分布的标准差描述了质量特性值x分布的分散程度。和这两个参数确定后，服从正态分布的质量特性值x的分布曲线就确定了；而且，在3的范围内，包含了99.73%的质量特性值。这就是说，人们不必从-到+范围去分析所有的质量
7、特性值，只要着重分析平均值附近3范围内的质量特性值，就能够把握总体。 xx当当X XN N（， 2 2）时，）时，P P（-3-3 ，+3+3 ）=99.73%=99.73%。所以，（。所以，（-3-3 ，+3+3 ）几乎包括）几乎包括了质量特性值了质量特性值X X的实际分布范围。显然，的实际分布范围。显然，B B越小，越小，工序能力越强。工序能力越强。-4 -3 -2 -1 X 1 2 3 4 因此，工序能力可以定量地表示为6。显然，如果一批产品的质量特性值集中趋近于平均值，标准差小，就表示这批产品的质量波动小，生产该批产品的工序能力强。将工序能力记为B，则B= 6。二、过程能力与过程性能过
8、程性能长期过程能力过程能力短期过程能力过程性能是指未被证明处于统计受控状态的过程特性的输出的统计度量。 操作者操作者原料原料环境环境设备设备方法方法工工序序能能力力如工序质量特性值如工序质量特性值X X的数学期望是的数学期望是，标准差为，标准差为 ，则工序能力为则工序能力为 B=6 B=6 其中：其中： = =公式表明，工序受控状态下加工质量的保证能力受公式表明，工序受控状态下加工质量的保证能力受5M1E5M1E诸因素的影响。诸因素的影响。222222环测法料机人一、定义一、定义过程能力指数是反映过程能力满足产品质量标准（规范、过程能力指数是反映过程能力满足产品质量标准（规范、公差等）能力的参
9、数。一般记做公差等）能力的参数。一般记做CP 或或 PCI（Process Capability Index)。过程能力指数是技术要求和过程能力的比值。CP技术要求过程能力TTUTLMM：公差分布中心：样本分布中心 T ：公差范围TU ：上偏差TL ：下偏差工序产品质量的波动突出地反映在工序能力上。6值代表着企业的工序能力，代表着生产过程的质量。公差或规格（ 或质量标准）既代表产品的技术要求，也代表顾客的要求。公差与6的比较，反映过程质量满足产品技术要求和顾客要求的程度，这就是工序能力指数的含义。在实际生产过程中，产品总体在生产线上是动态流动的，求得总体的平均值和标准差往往是不现实也没有必要。
10、但是，样本的平均值和标准差是可以测量的，人们可以通过抽样，用样本的平均值去估计总体的平均值，用样本的标准差去估计总体的标准差。设工序能力指数为Cp ，公差为T，TU和TL分别为公差上限和下限(upper/low tolerance limit)，质量特性值的总体平均值和标准差分别为和，样本平均值和标准差分别为 和s。那么，工序能力指数的计算如下：工序能力指数Cp值，是衡量工序能力大小的数值。工序能力指数越大，说明工序能力越能满足技术要求，甚至有一定的储备。 STTBTCP66x二、工序能力指数的计算：二、工序能力指数的计算：STTTCLUp66075. 1626480052006STTCLUp
11、例：某零件的强度的屈服界设计要求为48005200kg/cm2 ，从100个样品中测得样本标准偏差为62kg/cm2 ，求工序能力指数。 -M sTCkCPPk62)1 (例1：设零件的尺寸要求（技术标准）是30 0.023 ，随机抽样后计算样本特性值为平均值=29.997，Cp=1.095，求Cpk。M=(30.023+29.977)/2=30T=30.023-29.977=0.046M-平均值=30-29.997=0.003Cpk=Cp（1-K）=1.095*（1-0.003/0.023）=0.952例2：设零件的尺寸要求（技术标准）是200.15 ，随即抽样后计算样本特性值为平均值=20
12、.05，S=0.05，求Cpk。M=20T=20.15-19.85=0.3M-平均值=20.05-20=0.05Cpk=（T-2）/6S=（0.3-2*0.05）/6*0.05=0.67Cp上=（TU-）/ 3= （TU-）/ 3 S注意：当TU时，则认为Cp上=0。例：某一产品含某一杂质要求最高不能超过12.2毫克，样本标准偏差为0.038，平均值为12.1，求工序能力指数。Cp上=（TU-）/ 3= （x-）/ 3 S=（12.2-12.1）/3*0.038=0.877Cp下=（-TL）/ 3= （-TL） / 3 S注意：当TL时，则认为Cp下=0。例：某金属材料抗拉强度的要求不得少于3
13、2kg/cm2 ，抽样后测得：平均值为38，S为1.8，求工序能力指数。Cp下=（-TL）/ 3= （-TL） / 3 S=（38-32）/（3*1.8）=1.11例：某工厂生产某种绝缘件，要求耐压不低于120伏。从某月生产的产品中抽取125件样品进行试验，由试验数据计算出：平均值=4000伏，s=660. 根据公差为单侧下限要求时的计算公式，可计算出： Cp=（4000-1200）/（3*660）=1.414过程能力指数双侧公差图例计算公式例题与M重合某零件质量要求为20 0.15，抽样100件，测得： 20.00mm 0.05mm 1与M不重合某零件质量要求为20 0.15，抽样100件，
14、测得： 20.05mm， 0.05mm则：M20.00 0.05 0.67xxMTTUTLxMxT TUTLCP T 6 TU TL6 CPK T 2 6 M xxCPTU TL6 x M xCPK T 2 6 过程能力指数单侧公差图例计算公式例题给定公差上限某部件清洁度的要求不大于95mg，抽样结果得： 48mg 12mg 1.33给定公差下限某金属材料抗拉强度的要求不得少于32kg/cm2，抽样后测得： 38 kg/cm2 1.8 kg/cm2 1.11xTUxCPU TU3 xTLxCPL TL3 xCPU TU3 xxCPL TL3 x三、过程性能指数StTTPLUp6对于正态分布：注
15、： K为给出双侧公差且分布中心与公差中心偏离时的平均值偏离度，它是平均值偏离量 与公差一半的比值，即：K /（T / 2）。当K 1时，认为CPK0。分布中心的偏离，会影响工序的加工精度。针对不同情况，其处理方法如下表：过程能力指数CP偏离度K（）对分布中心是否采取措施1.33 CP 12.5不必要1.00CP1.3312.5 K 25注意观察其变化，必要时采取措施0.67CP1.0025 K 50要采取措施CP0.6750 K 要采取纠正措施，或停止作业K过程能力指数的评定范围等级判断措施CP 1.67特级过程能力过剩为提高产品质量，对关键或主要项目再次缩小公差范围；或为提高效率、降低成本而
16、放宽波动幅度，降低设备精度等级等。1.67 CP 1.331级过程能力充分当不是关键或主要项目时，放宽波动幅度；降低对原材料的要求；简化质量检验，采用抽样检验或减少检验频次。1.33 CP 12级过程能力尚可必须用控制图或其他方法对工序进行控制和监督，以便及时发现异常波动；对产品按正常规定进行检验。1 CP 0.673级过程能力不足分析分散程度大的原因，制定措施加以改进，在不影响产品质量的情况下，放宽公差范围，加强质量检验，全数检验或增加检验频次。0.67 CP4级过程能力严重不足一般应停止继续加工，找出原因，改进工艺，提高CP值，否则全数检验，挑出不合格品。过程能力等级评定表过程能力等级评定
17、表CPKT 2 6 根据公式 可知，影响过程能力指数有3个变量：1.产品质量规范（公差范围T）;2.过程加工的分布中心与公差中心的偏移量 ；3.过程加工的质量特性分散程度，即标准偏差 。1.1.调整过程加工的分布中心，减少中心偏移量。调整过程加工的分布中心，减少中心偏移量。1.通过收集数据，进行统计分析，找出大量连续生产过程中由于工具磨损、加工条件随时间逐渐变化而产生偏移的规律，及时进行中心调整，或采取设备自动补偿偏移或刀具自动调整和补偿等；2.根据中心偏移量，通过首件检验，可调整设备、刀具等的加工定位装置；3.改变操作者的孔加工偏向下差及轴加工偏向上差大那大倾向性加工习惯，以公差中心值为加工
18、依据；4.配置更为精确的量规，由量规检验改为量值检验，或采用高一等级的量具检测。2.2.提高过程能力，减少程度。提高过程能力，减少程度。1.修订工序，改进工艺方法，修订操作规程，优化工艺参数，补充增添中间工序，推广应用新材料、新工艺、新技术；2.检修、改造或更新设备，改造、增添与公差要求相适应的精度较高的设备；3.增添工具工装，提高工具工装的精度；4.改变材料的进货周期，尽可能减少由于材料进货批次的不同而造成的质量波动；5.改造现有的现场条件，以满足产品对现场环境的特殊要求；6.对关键工序、特种工艺的操作者进行技术培训；7.加强现场的质量控制，设置过程质量控制点或推行控制图管理，开展QC小组活
19、动；加强质检工作。3.3.修订公差范围修订公差范围修订公差范围，其前提条件是必须保证放宽公差范围不会影响产品质量。在这个前提条件下，可以对不切实际的过高的公差要求进行修订，以提高过程能力指数。在工序加工分析时，减少中心偏移量的防误措施，在技术上、操作上比较容易实现，同时也不必为此花费太多的人力、物力和财力，因此把它作为提高过程能力指数的首要措施。只有当中心偏移量0，而CP值仍然小于1时，才考虑提高过程能力，减少过程加工的分散程度或考虑是否有可能放宽公差范围。放宽公差范围必须不影响产品质量，不影响用户使用效果。第五节 过程能力调查1.过程能力调查的意义过程能力调查的意义 过程能力调查了解和掌握过
20、程能力的活动。过程能力调查了解和掌握过程能力的活动。 通过工序标准化，消除工序中的异常因素，发现和解决质量问题，通过工序标准化，消除工序中的异常因素，发现和解决质量问题，经济合理地选择和确定工艺标准和操作标准。经济合理地选择和确定工艺标准和操作标准。过程能力调查的方法 直方图法：可以通过直方图的分散范围同公差范围比较，简单直方图法：可以通过直方图的分散范围同公差范围比较，简单而直观地判断过程能力能否满足质量要求；简便计算出过程能力指而直观地判断过程能力能否满足质量要求；简便计算出过程能力指数数CPK ，为分析过程中系统因素的影响提供依据。但直方图不能看出，为分析过程中系统因素的影响提供依据。但
21、直方图不能看出质量特性值随时间变化的情况，有时因为在样本中包含特性值特大质量特性值随时间变化的情况，有时因为在样本中包含特性值特大和特小的样本，使和特小的样本，使 较大，过程能力指数偏低。较大，过程能力指数偏低。 控制图法：可反映较长时间内过程处于稳定状态的质量波动状控制图法：可反映较长时间内过程处于稳定状态的质量波动状况，排除了系统因素的影响，因而其分布的况，排除了系统因素的影响，因而其分布的较小，比较准确可靠。较小，比较准确可靠。 一般情况，多用直方图法进行过程能力调查，并辅以控制图法。一般情况，多用直方图法进行过程能力调查，并辅以控制图法。过程能力调查的程序1)明确调查目的；明确调查目的
22、；2)选择调查对象；选择调查对象；3)确定调查方法；确定调查方法；4)工序的标准化；工序的标准化；5)严格按照各项标准进行作业；严格按照各项标准进行作业；6)收集数据；收集数据；7)画直方图或分析用的控制图；画直方图或分析用的控制图；8)判断过程是否处于控制状态；判断过程是否处于控制状态；9)计算过程能力指数；计算过程能力指数；10) 处理。处理。明确调查目的质量信息（设计、市场质量、检查）的收集确定调查方法工序标准化确定测试与抽样检查方法确定调查计划运作并收集数据分析数据稳定状态过程能力分析过程能力非常充裕设法降低成本采取措施决定调查范围、分层方法、调查方法、调查期间取样方法、样本含量等5M1E标准的确定明确必要性与目标落实：负责单位、完成期限、责任者、方法按计划作业，防止差错，记录条件变化作直方图、控制图并判定稳定性不稳定状态追查不稳定原因计算并分析CP过程能力不足过程能力充分追查原因原因不明或因技术、经济原因无法采取措施研究修改标准（公差）或确定全检考虑简化检查方法，确认过程能力，进行过程控制确定报告书PDCA返回目录
