機(jī)加設(shè)備過程能力研究應(yīng)用與實(shí)踐

企業(yè)在產(chǎn)品過程開發(fā)進(jìn)入到生產(chǎn)準(zhǔn)備階段后期時，機(jī)加設(shè)備(生產(chǎn)線或單機(jī))逐步進(jìn)展到預(yù)驗(yàn)收、終驗(yàn)收及試生產(chǎn)等過程，這時需要結(jié)合過程能力研究理論，對各階段設(shè)備尤其是關(guān)鍵設(shè)備的質(zhì)量保證能力進(jìn)行研究分析。通過過程有關(guān)能力的研究，掌握過程有關(guān)能力狀況，實(shí)施過程控制和改進(jìn)。

從設(shè)備預(yù)驗(yàn)收到最后形成正式的生產(chǎn)能力，通常要經(jīng)歷4個主要階段。在各個階段，針對對象的不同，進(jìn)行不同能力的研究和分析，如表1所示。

設(shè)備能力(Cmk/Cm)研究

1. 設(shè)備能力研究條件

在研究設(shè)備能力的加工過程中，應(yīng)滿足下列條件：

(1) 保持操作者不變。

(2) 保持設(shè)備、夾具、刀具及其他工裝不變。

(3) 連續(xù)加工過程不允許中斷。

(4) 采用的試件毛坯，應(yīng)盡可能是同一批次和同一爐號的毛坯。

(5) 整個環(huán)境溫度應(yīng)盡可能保持恒定，安裝地面不受干擾，并能隔離外界的影響。如果評定發(fā)現(xiàn)問題明顯是由于廠房溫度及冷卻液溫度所導(dǎo)致，則需采取措施。

(6) 所有用于研究的零件，測量前必須經(jīng)過仔細(xì)清洗，以保證清潔，并在測量間經(jīng)過恒溫。

(7) 研究用測量儀器應(yīng)具有國家計(jì)量部門或授權(quán)單位發(fā)放的合格證書，經(jīng)過測量系統(tǒng)分析并合格，盡可能在整個驗(yàn)收過程中保持測量儀器不變更。

2.設(shè)備能力研究步驟

設(shè)備能力研究流程如圖1所示，具體步驟如下：

(1) 試切件經(jīng)過檢驗(yàn)，確認(rèn)合格后進(jìn)行連續(xù)加工，研究驗(yàn)證設(shè)備能力。

(2) 加工并測量第1個零件(N1)，將測量值與規(guī)定極限作對比。一般情況下，如測量值處于規(guī)定公差50%幅度以內(nèi)，設(shè)備不必再調(diào)整。第1個零件的測量值允許不用于評定。

(3) 加工并測量5個零件(N5)。一般情況下，5個測量值的平均值處于規(guī)定公差的1/4幅度以內(nèi)，而且所有的單個測量值均在規(guī)定公差的1/2幅度以內(nèi)，設(shè)備就不需要再重新調(diào)整，所有的測量值均可用于評定。但若設(shè)備必須進(jìn)行重新調(diào)整，該5個零件的測量值不允許用于評定。

(4) 對于單向的公差(如徑向跳動)，一般情況下應(yīng)達(dá)到規(guī)定公差范圍的下半部分，否則就需要重新調(diào)整設(shè)備。

(5) 上述5個零件驗(yàn)證通過后，連續(xù)加工至少50個零件。如果發(fā)生停機(jī)，必須根據(jù)停機(jī)的原因決定是否從頭開始或從停機(jī)時刻起繼續(xù)開動。每次停機(jī)或每次過程改變必須進(jìn)行記錄。

(6) 對于非關(guān)鍵特殊特性，可以不統(tǒng)計(jì)評定和驗(yàn)收設(shè)備能力，但至少做5次抽樣，如表2所示，每次抽樣一般由3個零件組成。

3.設(shè)備能力評定

(1) 加工內(nèi)容相同但有多個夾緊工位的設(shè)備，對每個夾緊工位都必須分別評定。對于多臺設(shè)備平行加工的工序，應(yīng)該對每臺設(shè)備分別評定，具體實(shí)施時可根據(jù)實(shí)際情況確定研究的夾緊工位和設(shè)備的數(shù)量。

(2) 對于多主軸設(shè)備，根據(jù)情況，如果需要必須分析和評定各個刀具、主軸，并分別進(jìn)行記錄。

(3) 在一臺設(shè)備上分工步進(jìn)行加工(粗加工和精加工)，一般只針對精加工分析評定。但若在評定精加工時，能力不能滿足要求，為了查明誤差來源，可對粗加工進(jìn)行能力評定。

(4) 對于不可調(diào)整刀具，可只進(jìn)行Cm評定。

初始過程能力(Ppk/Pp)研究

1.初始過程能力研究條件

(1) 設(shè)備調(diào)試、驗(yàn)收完成，過程達(dá)到正式生產(chǎn)條件(包括人、機(jī)、料、法、環(huán)和測各方面)，在生產(chǎn)初期進(jìn)行。通常是安排在兩日三班生產(chǎn)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

(2) 生產(chǎn)線操作者配備完成，工藝文件已正式發(fā)放。輸入狀態(tài)符合要求的零件數(shù)量準(zhǔn)備充分，滿足兩日三班生產(chǎn)的需求。

(3) 做好用于檢測采集數(shù)據(jù)的測量儀器準(zhǔn)備，需提前完成MSA分析，并且MSA結(jié)果要符合接受標(biāo)準(zhǔn)。

2.初始過程能力研究步驟

(1) 確定研究的特性范圍，初始過程能力研究的特性范圍，應(yīng)至少包含所有的關(guān)鍵和重要的特殊特性。

(2) 確定使用的量檢具，要有具體的型號及名稱。

(3) 確定抽樣頻次和樣本容量，用于統(tǒng)計(jì)計(jì)算的數(shù)據(jù)不少于50組。

(4) 編制初始過程能力研究計(jì)劃，詳細(xì)描述工序號、工序名稱、特性名稱、所用量檢具、抽樣頻次和樣本容量、責(zé)任人和完成時間。

(5) 進(jìn)行至少兩日三班的小批生產(chǎn)，根據(jù)研究計(jì)劃，進(jìn)行工件質(zhì)量檢測，采集數(shù)據(jù)。

(6) 工件檢測順序應(yīng)按加工先后順序進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果要做好記錄和標(biāo)識，應(yīng)能進(jìn)行追溯。

2. 初始過程能力評定

(1) 初始過程能力評定允許過程因素發(fā)生變化，一般按工序輸出進(jìn)行評定，而不固定夾具、刀具和主軸等。

(2) 對于多臺設(shè)備平行加工的工序，應(yīng)該對每臺設(shè)備分別進(jìn)行評定。實(shí)施有難度時，可根據(jù)實(shí)際情況確定研究的夾緊工位和設(shè)備的數(shù)量。

(3) 在一臺設(shè)備上分工步加工(粗加工和精加工)，一般只針對精加工分析評定。但若在評定精加工時，能力不能滿足要求，為查明誤差來源，可對粗加工進(jìn)行能力評定。

(4) 對于不可調(diào)整刀具，可只進(jìn)行Cm評定。

過程能力(Cpk/Cp)研究

過程能力的研究內(nèi)容包括：過程能力研究條件、過程能力研究步驟以及過程能力評定。

過程能力研究條件包括過程正式投產(chǎn);過程穩(wěn)定、受控;子組內(nèi)數(shù)據(jù)連續(xù)取值。

過程能力研究步驟如下： 確定要研究的特性; 確定統(tǒng)計(jì)過程控制方法，一般采用均值和極差圖;建立分析用控制圖，進(jìn)行過程穩(wěn)定性研究，采取措施消除特殊原因變差;過程達(dá)到穩(wěn)定受控后，定期進(jìn)行過程能力評定。

過程能力評定要求每次評定使用數(shù)據(jù)至少為25組、125個樣本，具體內(nèi)容同“初始過程能力評定”。

有關(guān)能力接受標(biāo)準(zhǔn)

能力指數(shù)數(shù)值越大，能力越高。在生產(chǎn)實(shí)際中，過高的能力將造成浪費(fèi)，提高制造成本。因而，對不同階段的能力指數(shù)，應(yīng)在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，來確定相關(guān)的能力指數(shù)要求。

對標(biāo)準(zhǔn)過程，能力指數(shù)一般要求控制在1.67～1.33;非關(guān)鍵特殊特性可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)降低，但不能低于1。

對不適用能力指數(shù)評價的項(xiàng)目，可以通過壓縮公差進(jìn)行控制，如形狀公差、表面粗糙度等。

有關(guān)能力研究的實(shí)踐

案例一 工件特性：4-39孔直徑φ10Z8(-0.042/-0.064);能力現(xiàn)狀：Cmk=1.29，Cm=1.58。

原因分析：對單值圖(見圖2)和直方圖(見圖3)進(jìn)行分析，孔徑有明顯的下降趨勢，這表明刀具磨損相對較快。另外，直徑分布中心位置也略有偏移。

改進(jìn)措施：選擇并驗(yàn)證壽命更長的刀具，同時盡可能將刀具直徑設(shè)定在要求公差中間位置。

案例二 工件特性：4-11孔位置度φ0.32;能力現(xiàn)狀：Cmk=1.32，Cm=1.69。

原因分析：從位置度分解的Y、Z坐標(biāo)值看，Y坐標(biāo)單值圖(見圖4)和直方圖(見圖5)可以看出，Y坐標(biāo)加工沒有問題，能力也足夠，而Z坐標(biāo)的尺寸(見圖6、圖7)分布中心有偏移。

改進(jìn)措施：調(diào)整模板和主軸位置精度，改進(jìn)Z方向坐標(biāo)。

結(jié)語

綜上所述，能力研究一定要注意數(shù)據(jù)采集的條件，否則研究結(jié)果會降低指導(dǎo)意義，甚至可能誤導(dǎo);針對不同特性，能力研究要區(qū)別對待，不能一概而論，要從實(shí)際出發(fā);設(shè)備驗(yàn)收時，為了節(jié)省時間和成本，對于同時承擔(dān)多個品種加工的設(shè)備，設(shè)備能力驗(yàn)收可以只選擇其中的1個作為主產(chǎn)品，也可以根據(jù)情況將多個產(chǎn)品在預(yù)驗(yàn)收和終驗(yàn)收時分開，交換進(jìn)行設(shè)備能力驗(yàn)收;設(shè)備驗(yàn)收時，對于并行設(shè)備工序，可將并行設(shè)備分開在預(yù)驗(yàn)收和終驗(yàn)收時各做一部分的能力研究，兩部分合計(jì)涵蓋所有設(shè)備，以節(jié)省時間和成本。