第六節(jié)工序能力分析

第六節(jié)工序能力分析1第一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第五章工序能力分析第六節(jié)過(guò)程能力分析（工序能力）本節(jié)主要要求：１．了解工序能力和工序能力指數(shù)的涵義

２．掌握工序能力指數(shù)的表示方法及其在各種情況下的計(jì)算方法３．掌握工序不合格率的推算方法

４．掌握工序能力指數(shù)的判定

５．掌握提高工序能力指數(shù)的途徑

重點(diǎn)：計(jì)算方法、判定標(biāo)準(zhǔn)、提高方法第二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五質(zhì)量波動(dòng)及原因質(zhì)量差異是生產(chǎn)制造過(guò)程的固有本質(zhì)，質(zhì)量的波動(dòng)具有客觀必然性。工序質(zhì)量控制的任務(wù)，是要把質(zhì)量特性值控制在規(guī)定的波動(dòng)范圍內(nèi)，使工序處于受控狀態(tài)，能穩(wěn)定地生產(chǎn)合格品。從引起質(zhì)量波動(dòng)的原因的性質(zhì)來(lái)看，可分為：１．偶然性波動(dòng)（chanceofcauseofvariation)

２．系統(tǒng)性波動(dòng)（assignableofcauseofvariation)一、質(zhì)量的波動(dòng)性第三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五質(zhì)量波動(dòng)及其原因1、偶然性波動(dòng)偶然性波動(dòng)由大量的、微小的不可控因素的作用而引起，這種波動(dòng)具有隨機(jī)性。偶然性的波動(dòng)稱(chēng)為正常波動(dòng)。工序質(zhì)量控制的任務(wù)是使正常波動(dòng)維持在適度的范圍內(nèi)。2、系統(tǒng)性波動(dòng)系統(tǒng)性波動(dòng)由少量的、但較顯著的可控因素的作用而引起，這種波動(dòng)不具有隨機(jī)性。系統(tǒng)性的波動(dòng)稱(chēng)為異常波動(dòng)。工序質(zhì)量控制的任務(wù)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常波動(dòng)，查明原因，采取有效的技術(shù)組織消除系統(tǒng)性波動(dòng)，使生產(chǎn)過(guò)程重新回到受控狀態(tài)。第四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五質(zhì)量波動(dòng)及其原因3、偶然性和系統(tǒng)性關(guān)系相對(duì)的轉(zhuǎn)化偶然性波動(dòng)系統(tǒng)性波動(dòng)系統(tǒng)性波動(dòng)偶然性波動(dòng)第五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五影響工序質(zhì)量的因素工序質(zhì)量是諸多因素的綜合作用，將影響工序質(zhì)量的因素歸納為“５M1E”操作者man材料material機(jī)器設(shè)備machine工藝方法測(cè)試手段環(huán)境條件methodmaterialenvironment產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝選擇計(jì)劃調(diào)度人員培訓(xùn)工裝設(shè)備物資供應(yīng)計(jì)量檢驗(yàn)安全文明人際關(guān)系勞動(dòng)紀(jì)律第六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五質(zhì)量波動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律4、質(zhì)量特性值的波動(dòng)具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性

質(zhì)量波動(dòng)的個(gè)別觀測(cè)結(jié)果具有隨機(jī)性，但在受控狀態(tài)下的大量觀測(cè)結(jié)果必然是呈現(xiàn)某種統(tǒng)計(jì)意義上的規(guī)律。這種統(tǒng)計(jì)規(guī)律性是統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的必要前提和客觀基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制是統(tǒng)計(jì)質(zhì)量管理中的一個(gè)重要問(wèn)題所謂統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制，就是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中、工序過(guò)程中工序質(zhì)量特性值進(jìn)行隨機(jī)抽樣，通過(guò)所得樣本總體作出統(tǒng)計(jì)推斷，采取相應(yīng)對(duì)策，保持或恢復(fù)工序質(zhì)量的受控狀態(tài)。第七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力的概念二、工序能力1、工序能力是指處于穩(wěn)定狀態(tài)下的工序?qū)嶋H加工能力。一般用B來(lái)表示穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)下的工序應(yīng)該具備以下幾個(gè)方面的條件：1．原材料或上一道工序成品按照標(biāo)準(zhǔn)要求供應(yīng)；２．本工序按作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，并應(yīng)在影響工序質(zhì)量各主要因素?zé)o異常的條件下進(jìn)行；３．工序完成后，產(chǎn)品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按照要求進(jìn)行．在非穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)下的工序所測(cè)得的工序能力是沒(méi)有意義的．工序?qū)嵤┮约扒昂筮^(guò)程均應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化第八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力測(cè)定2、工序能力的測(cè)定一般是在成批生產(chǎn)狀態(tài)下進(jìn)行的，工序滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量要求的能力主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：１．產(chǎn)品質(zhì)量是否穩(wěn)定；２．產(chǎn)品質(zhì)量精度是否足夠。當(dāng)確認(rèn)工序能力可以滿(mǎn)足精度要求的條件下，工序能力是以該工序產(chǎn)品質(zhì)量特性值的變異或波動(dòng)來(lái)表示。產(chǎn)品質(zhì)量的變異可以用頻數(shù)分布表、直方圖、分布的定量值以及分布曲線來(lái)描述。第九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力測(cè)定在穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)下，影響工序能力的偶然因素的綜合結(jié)果近似地服從正態(tài)分布。為了便于工序能力的量化，可以用３σ原理來(lái)確定其分布范圍：當(dāng)分布范圍取為μ±3σ時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量合格的概率可達(dá)99.7%接近于1。因此以±3σ，即6σ為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量工序的能力是具有足夠的精確度和良好的經(jīng)濟(jì)特性的。所以在實(shí)際計(jì)算中就用σ的波動(dòng)范圍來(lái)定量描述工序能力。記工序能力為B，則B=6σ。第十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力測(cè)定若B=2σ，則合格品率為68.26%.若B=4σ,則合格品率為95.45%.若B=6σ,則合格品率為99.73%.若B=8σ,則合格品率為99.994%.正態(tài)分布圖第十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五影響工序能力的因素設(shè)備如設(shè)備精度的穩(wěn)定性,性能的可靠性,定位裝置和傳動(dòng)裝置的準(zhǔn)確性,設(shè)備的冷卻潤(rùn)滑的保護(hù)情況,動(dòng)力供應(yīng)的穩(wěn)定程度等.工藝材料操作者環(huán)境如工藝流程的安排,工序之間的銜接,工藝方法、工藝裝備、工藝參數(shù)、測(cè)量方法的選擇，工序加工的指導(dǎo)文件，工藝卡、操作規(guī)范、作業(yè)指導(dǎo)書(shū)、工序質(zhì)量分析表等。如材料的成分，物理性能，化學(xué)性能處理方法，未來(lái)配套件元器件的質(zhì)量等．如操作人員的技術(shù)水平熟練程度，質(zhì)量意識(shí)，責(zé)任心，管理程度等．如生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度、噪音干擾、振動(dòng)、照明、室內(nèi)凈化、現(xiàn)場(chǎng)污染程度等。3、影響工序能力的因素第十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五主導(dǎo)性因素工序能力是上述５個(gè)方面因素的綜合反映,但是在實(shí)際生產(chǎn)中,這5個(gè)因素對(duì)不同行業(yè)、不同企業(yè)、不同工序，及其對(duì)質(zhì)量的影響程度有著明顯的差別，起主要作用的因素稱(chēng)為主導(dǎo)因素。例：如對(duì)化工企業(yè)來(lái)說(shuō)，一般設(shè)備、裝置、工藝是主導(dǎo)性因素。如機(jī)械加工的鑄造工序則主要因素一般是工藝過(guò)程和操作人員的技術(shù)水平。手工操作較多的冷加工、熱處理及裝配調(diào)試中的操作人員的水平是主要影響因素。精密設(shè)備和電子產(chǎn)品則環(huán)境條件的影響更為重要等等。這些因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量都起著主導(dǎo)作用，因而是主導(dǎo)性因素。第十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力指數(shù)的概念質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是指工序加工產(chǎn)品必須達(dá)到的質(zhì)量要求，通常用標(biāo)準(zhǔn)、公差（容差）、允許范圍等來(lái)衡量，一般用符號(hào)T表示。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（T）與工序能力（B）之比值，稱(chēng)為工序能力指數(shù)，記為Cp.

技術(shù)要求工序能力工序能力指數(shù)Ｃp值，是衡量工序能力大小的數(shù)值．對(duì)于技術(shù)要求滿(mǎn)足程度的指標(biāo)，工序能力指數(shù)越大，說(shuō)明工序能力越能滿(mǎn)足技術(shù)要求，甚至有一定的能力貯備．但是不能認(rèn)為工序能力指數(shù)越大，加工精度就越高或者說(shuō)技術(shù)要求越低．三、工序能力指數(shù)1、工序能力指數(shù)的概念第十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力的判斷標(biāo)準(zhǔn)2、工序能力的判斷標(biāo)準(zhǔn)第十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力指數(shù)的計(jì)算工序能力指數(shù)的計(jì)算計(jì)量值為雙側(cè)公差而且分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心重合的情況分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心不重合的情況計(jì)量值為單側(cè)公差情況計(jì)件值情況下計(jì)點(diǎn)值情況下3、工序能力的計(jì)算第十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力指數(shù)的計(jì)算計(jì)量值為雙側(cè)公差而且分布中心和重合的情況標(biāo)準(zhǔn)中心σ可以用抽取樣本的實(shí)測(cè)值計(jì)算出樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差Ｓ來(lái)估計(jì)第十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五例１例1：某零件的強(qiáng)度的屈服界限設(shè)計(jì)要求為4800～5200kg/cm2，從100個(gè)樣品中測(cè)得樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差(S)為62kg/cm2,求工序能力指數(shù)．解：當(dāng)工序過(guò)程處于穩(wěn)定狀態(tài)，而樣本大小n=100足夠大，可以用Ｓ估計(jì)σ：工序能力尚可第十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力指數(shù)的計(jì)算分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心不重合的情況ε為分布中心對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中心M的絕對(duì)偏移量|M-μ|,把ε對(duì)T/2的比值稱(chēng)為相對(duì)偏移量或偏移系數(shù),記作K=2ε/T當(dāng)K=0,Cpk＝Ｃp，即偏移量為０，修正工序能力指數(shù)就是一般的工序能力指數(shù)．當(dāng)Ｋ＞＝１時(shí)，Ｃpk＝０，這時(shí)Ｃp實(shí)際上也己為０．第十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五例２例2：設(shè)零件的尺寸要求（技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）ф30±0.023隨機(jī)抽樣后計(jì)算樣本特性值為=29.997，Cp=1.095，求CPK工序能力不足第二十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力指數(shù)的計(jì)算計(jì)量值為單側(cè)公差情況當(dāng)u>Tu或u=<Tl時(shí)，則認(rèn)為Cp=0，這時(shí)可能出現(xiàn)的不合格率為50%-100%第二十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力指數(shù)的計(jì)算計(jì)件值情況下相當(dāng)于單側(cè)公差情況當(dāng)以不合格品數(shù)作為檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，并以（np)u，取樣本k個(gè)，每個(gè)樣本大小為n，由二項(xiàng)分布可得：當(dāng)以不合格品率Ｐ作為檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，并以Ｐu作為標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)第二十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五例３例3:抽取大小為n=100的樣本20個(gè),其中不合格品數(shù)分別為:1,3,5,2,4,0,3,8,5,4,6,4,5,4,3,4,5,7,0,5,當(dāng)允許樣本不合格品數(shù)(nP)為1０時(shí),求工序能力指數(shù).解：第二十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力指數(shù)的計(jì)算計(jì)點(diǎn)值情況下相當(dāng)于單側(cè)公差情況當(dāng)以疵點(diǎn)數(shù)（或缺陷）數(shù)Ｃ作為檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，并以Ｃμ作為標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)．取樣本Ｋ個(gè)，每個(gè)樣本大小為n，其中疵點(diǎn)數(shù)（或缺陷數(shù)）分別噗Ｃ１，Ｃ２，……Ｃk，則由泊松分布：第二十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五例４例：抽取大小為n=50的樣本20個(gè)，其中疵點(diǎn)數(shù)分別為：1,2,0,3,2,4,1,0,3,1,2,2,1,6,3,3,5,1,3,2,當(dāng)允許樣本疵點(diǎn)數(shù)Cu為6時(shí)，求工序能力指數(shù)．第二十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五不良品率的計(jì)算當(dāng)質(zhì)量特性的分布呈正態(tài)分布時(shí)，一定的工序能力指數(shù)與一定的不良品率相對(duì)應(yīng)．（例如當(dāng)Cp=1時(shí)，即B=6σ時(shí)，質(zhì)量特性標(biāo)準(zhǔn)的上下限與±3σ重合，由正態(tài)分布的概率函數(shù)可知，此時(shí)的不良品率為0.27%）在上下限之間的分布函數(shù)值１、分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心重合的情況

P=2φ(-3Cp)（公式推導(dǎo)參照教材P166）２、分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心重合的情況P=1- φ(3Cpk)+φ[-3Cp(1+K)]（公式推導(dǎo)參照教材P167）３、查表法Cp— K— P數(shù)值表第二十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五例5例當(dāng)Cp=1時(shí)求相應(yīng)不合格率PP=0.27%第二十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五例6例當(dāng)Cp=0.9時(shí)求相應(yīng)不合格率PP=0.6934%由不合格品率的公式及上兩例可知，Cp值增大時(shí)，不合格品率下降；反之，當(dāng)Cp值減小時(shí)，不合格品率增大。第二十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五例7例：已知某零件尺寸要求為５０±1.5(mm)，抽取樣本計(jì)算得s=0.5：求零件的不合格率Ｐ．解：Cp=T/6s=(51.5-48.5)/6*0.5=1.0K=2ε/T=2(u-M)/T=0.4第二十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五例8例：已知某零件尺寸要求為φmm，隨機(jī)抽樣后計(jì)算出的樣本特性值=7.945mm，S=0.00519mm,過(guò)程能力指數(shù)Cp=1.6,K=0.8,Cpk=0.32,求不合格率P。解第三十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五工序能力分析當(dāng)工序能力指數(shù)求出后,就可以對(duì)工序能力是否充分作出分析和判定.即判斷Cp值在多少時(shí)，才能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求．第三十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五提高工序能力的對(duì)策當(dāng)時(shí)表明工序能力充分，這時(shí)就需要控制工序的穩(wěn)定性，以保持工序能力不發(fā)生顯著變化．如果認(rèn)為工序能力過(guò)大時(shí)，就對(duì)標(biāo)準(zhǔn)要求和工藝條件加以分析，一方面可以降低要求，以避免設(shè)備精度的浪費(fèi)；另一方面也可以考慮修訂標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量水平．當(dāng)工序能力處于之間時(shí)，表明工序能力基本滿(mǎn)足要求，但不充分．當(dāng)值很接近１時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生超差的危險(xiǎn)，應(yīng)采取措施加強(qiáng)對(duì)工序控制．當(dāng)工序能力小于１時(shí)，表明工序能力不足，不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的需要．應(yīng)采取改埋措施，改變工藝條件，修訂標(biāo)準(zhǔn)，或嚴(yán)格進(jìn)行全數(shù)檢查等．第三十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五提高工序能力指數(shù)的途徑在實(shí)際的工序能力調(diào)查中，工序能力分布中心與標(biāo)準(zhǔn)中心完全重合的情況是很少的，大多數(shù)情況下都存在一定量的偏差，所以工序能力分析時(shí)，計(jì)算的工序能力指數(shù)一般都是修正工序能力指數(shù)．從修正工序能力指數(shù)的計(jì)算公式Ｃpk=(T—2ε）／６σ中看出，式中有三個(gè)影響工序能力指數(shù)的變量，即質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ｔ，絕對(duì)偏移量和工序質(zhì)量特性分布的標(biāo)準(zhǔn)差．那么要提高工序能力指數(shù)就有三個(gè)途徑：即減小偏移量，降低標(biāo)準(zhǔn)差和擴(kuò)大精度范圍１