楊 勇，趙秋軍

(1.南京肯特復(fù)合材料有限公司，江蘇南京 211162)

(2.中聯(lián)認(rèn)證中心江蘇辦事處，江蘇南京 210007)

過(guò)程能力分析在壓縮機(jī)密封圈加工質(zhì)量控制中的應(yīng)用

楊 勇1，趙秋軍2

(1.南京肯特復(fù)合材料有限公司，江蘇南京 211162)

(2.中聯(lián)認(rèn)證中心江蘇辦事處，江蘇南京 210007)

為了保證大批量零件加工的產(chǎn)品質(zhì)量合格率滿足客戶的要求，通過(guò)Ppk(過(guò)程性能指數(shù))計(jì)算來(lái)評(píng)估初始加工過(guò)程能力，結(jié)果表明初始工序的過(guò)程能力不足。經(jīng)因果分析，采取了相應(yīng)的整改措施。落實(shí)改進(jìn)措施后，在穩(wěn)定狀態(tài)下，取樣所加工的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)用MINITAB軟件，繪制了控制圖、過(guò)程能力圖，并進(jìn)行了過(guò)程能力指數(shù)Cp，Cpk(短期)與過(guò)程性能指數(shù)Pp，Ppk(長(zhǎng)期)計(jì)算和分析。最后根據(jù)客戶反饋的質(zhì)量數(shù)據(jù)確定了加工過(guò)程的工序能力水平與狀態(tài)，使其工序能力滿足客戶的要求。

過(guò)程能力指數(shù);過(guò)程性能指數(shù);MINITAB;無(wú)屑割片;質(zhì)量控制

零件的加工質(zhì)量是整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，機(jī)械產(chǎn)品的工作性能和使用壽命在很大程度上取決于零件的機(jī)械加工質(zhì)量。每天生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，如工件的尺寸、表面粗糙度等都會(huì)不斷變化。為了加工出尺寸均勻、粗糙度一致的工件，即使對(duì)加工環(huán)境的溫度、濕度以及切削時(shí)的進(jìn)刀量等操作條件做出嚴(yán)格的規(guī)定，實(shí)際生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量仍然存在波動(dòng)，而且上面所列出的加工條件固定不變也是難以辦到的事，這些加工條件也存在著一定程度的波動(dòng)，因此工序質(zhì)量在各種影響因素制約下，呈現(xiàn)波動(dòng)特性。統(tǒng)計(jì)方法能夠?qū)@些波動(dòng)的狀況及其相互關(guān)系進(jìn)行定量分析，是監(jiān)控、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量非常有用的工具，因此過(guò)程能力指數(shù)(Cpk)與過(guò)程性能指數(shù)(Ppk)在質(zhì)量控制中被越來(lái)越頻繁地使用。近年來(lái)隨著生產(chǎn)力的高度發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量的要求不斷提高，不合格品率要求越來(lái)越低，而與其對(duì)應(yīng)的過(guò)程能力指數(shù)要求越來(lái)越高，這反映了生產(chǎn)能力的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益的提高。

Cpk反映的是在穩(wěn)定狀態(tài)下的實(shí)際加工能力，它是一種組內(nèi)變異，其前提是組間的變異相對(duì)穩(wěn)定，有助于過(guò)程管理水平的提高。Ppk因其具有不同于Cpk的特點(diǎn)，反映了實(shí)時(shí)過(guò)程的性能，反映的是組內(nèi)和組間的總體變異［1］，不需要考慮過(guò)程是否統(tǒng)計(jì)受控，是對(duì)實(shí)時(shí)過(guò)程整體性能研究和初始過(guò)程能力的評(píng)估。因此，將過(guò)程能力指數(shù)和過(guò)程性能指數(shù)搭配起來(lái)進(jìn)行研究，應(yīng)有助于為企業(yè)提供一套準(zhǔn)確的過(guò)程管理與過(guò)程控制方法。

1 問(wèn)題的提出

2013年5 月中旬，某車間接到一批材質(zhì)為PTFE+15%GFLL的壓縮機(jī)密封圈生產(chǎn)任務(wù)。密封圈的制造流程為:配料－混料－壓制－燒結(jié)－車加工－等壓成型－拉伸試驗(yàn)－包裝－交付?，F(xiàn)僅對(duì)車加工過(guò)程(單一的過(guò)程流)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，其車加工的質(zhì)量特性要求為 (φ55．95 ±0．25) ×φ36．62 ×(1．02 ± 0．04)。客戶要求對(duì)密封圈關(guān)鍵尺寸厚度(以下簡(jiǎn)稱厚度)(1．02±0．04)特性值及無(wú)屑割片加工過(guò)程能力進(jìn)行評(píng)定，客戶給定的過(guò)程能力要求為Cpk＞1，Cp＞1．33，對(duì)應(yīng)的不合格品率小于0.013 5%。

2 制定(車加工過(guò)程能力)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案

試驗(yàn)設(shè)備型號(hào):CJK0635/A(一班制，專人操作)

加工材料:PTFE+15%GFLL(壓制毛坯凈重205g，尺寸φ58×φ35×51)

夾緊裝置:外模(彈簧夾頭)

主軸速度、進(jìn)刀量:系統(tǒng)設(shè)置(主軸速度1 060r/min，進(jìn)刀量120mm/min)

刀具材料:牌號(hào)為YT15的硬質(zhì)合金長(zhǎng)方條(寬2mm×高10mm×長(zhǎng)130mm)

檢測(cè)要求(方法):厚度以里口相切處，測(cè)三點(diǎn)的最高點(diǎn)為準(zhǔn)

檢測(cè)儀器:數(shù)顯外徑千分尺，型號(hào)IP65(計(jì)數(shù)0.001mm，2號(hào)檢驗(yàn)員)

環(huán)境溫度:15℃ ～30℃

3 初始加工過(guò)程能力的評(píng)估和分析

a．按上述試驗(yàn)方案(車加工過(guò)程能力)，收集連續(xù)加工密封圈厚度檢驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)，取N=100件，如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品加工過(guò)程檢驗(yàn)報(bào)告單(1)

b．運(yùn)用軟件作正態(tài)性檢驗(yàn)圖(結(jié)合過(guò)程能力圖)，對(duì)圖1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，確認(rèn)是否服從正態(tài)分布(P＞0．05為正態(tài)，P＜0．05為非正態(tài))［2］。

運(yùn)用MINITAB進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)路徑為:(1)依次點(diǎn)擊“統(tǒng)計(jì) ＞基本統(tǒng)計(jì)量 ＞制定正態(tài)性檢驗(yàn)”進(jìn)入設(shè)置界面。(2)指定“變量”為“單1”，指定“標(biāo)題”為“2013.5.18密封圈單1”，運(yùn)行命令，得到如圖2所示的結(jié)果。

c．評(píng)估和分析Ppk初始加工過(guò)程能力。

計(jì)算機(jī)軟件MINITAB的實(shí)現(xiàn)方法如下:(1)依次點(diǎn)擊“統(tǒng)計(jì) ＞質(zhì)量工具 ＞能力分析 ＞正態(tài)”進(jìn)入設(shè)置界面。(2)指定“單列”為“單1”，指定“子組大小”為“10”，在“規(guī)格下限”中輸入“0.98”，在“規(guī)格上限”中輸入“1.06”，運(yùn)行命令，得到如圖3所示的結(jié)果。

圖2 密封圈單1正態(tài)性檢驗(yàn)圖

圖3 單1的過(guò)程能力圖

(1)通過(guò)以上統(tǒng)計(jì)分析可以得出如下結(jié)論:①數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，從圖2可知 P=0．071＞0．050，從圖3可知直方圖呈單峰、鐘形正態(tài)分布;② 過(guò)程性能指數(shù)Ppk=0．710，Pp=1.020，樣本均值為1.032，說(shuō)明實(shí)際中心與公差中心偏離1.032－1.020=0.012mm，生產(chǎn)過(guò)程的波動(dòng)較大，過(guò)程能力嚴(yán)重不足。

(2)改進(jìn)措施:

①調(diào)整設(shè)備。將生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際中心調(diào)整至公差中心處。

②變異源分析。經(jīng)工藝技術(shù)人員召集現(xiàn)場(chǎng)管理人員、操作者、檢驗(yàn)員對(duì)原制定的設(shè)計(jì)(車加工過(guò)程)試驗(yàn)方案所造成過(guò)程變異性(的根本因素)技術(shù)進(jìn)行了討論，通過(guò)因果分析，確定需做以下改進(jìn):在夾緊裝置上增加芯模，并要求芯模與外模同時(shí)裝夾;將牌號(hào) YT15硬質(zhì)合金長(zhǎng)方條更換為YT726(如圖4所示);改變主軸速度，由原1 060r/min更改為1 360 r/min，進(jìn)刀量120mm/min不變(此處排除機(jī)床工作精度變化影響);每生產(chǎn)50只毛坯必須更換刀具，使該加工過(guò)程處于較理想的受控狀態(tài);繼續(xù)使用工序能力進(jìn)行控制和監(jiān)督，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常波動(dòng)。

4 Cpk，Ppk在穩(wěn)定狀態(tài)下的實(shí)際加工能力

a．改進(jìn)措施(條件固定，如圖4所示)落實(shí)后(加工一段時(shí)間)，選擇“樣本容量/頻率”為“5件/30min”，取樣100件。計(jì)算取樣數(shù)據(jù)為20組數(shù)據(jù)，N=100件，如圖5所示。

圖4 密封圈無(wú)屑割片圖

圖5 產(chǎn)品加工過(guò)程檢驗(yàn)報(bào)告單(2)

b．作計(jì)量型Xbar－R控制圖，來(lái)檢驗(yàn)過(guò)程是否處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)。

運(yùn)用MINITAB繪制Xbar－R控制圖的實(shí)現(xiàn)路徑如下:(1)依次點(diǎn)擊“統(tǒng)計(jì) ＞控制圖 ＞子組的變量控制圖 ＞Xbar－R”進(jìn)入設(shè)置界面。(2)指定“子組的觀測(cè)值位于多列的同一行中”為“C1 C2 C3 C4 C5”。(3)在“Xbar－R選項(xiàng) ＞ 檢驗(yàn)”中選擇“執(zhí)行所有的特殊原因檢驗(yàn)”，運(yùn)行命令，得到如圖6所示的結(jié)果。

圖6 C1，…，C5的 Xbar－R 控制圖

依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T4091－2001《常規(guī)控制圖》中規(guī)定的8種判異準(zhǔn)則，從圖6可判斷，該過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)［3］。

c．對(duì)采取改進(jìn)措施后的過(guò)程能力進(jìn)行分析和評(píng)定。

計(jì)算機(jī)軟件MINITAB的實(shí)現(xiàn)方法如下:(1)依次點(diǎn)擊“統(tǒng)計(jì)＞質(zhì)量工具＞能力分析＞正態(tài)”進(jìn)入設(shè)置界面。(2)指定“子組跨數(shù)列”為“C1 C2 C3 C4 C5”，在“規(guī)格下限”中輸入“0.98”，在“規(guī)格上限”中輸入“1.06”，運(yùn)行命令，得到如圖7所示的結(jié)果。

圖7 C1，…，C5的過(guò)程能力圖

從圖7可以看出:(1)該圖為單峰、鐘形正態(tài)分布，證明過(guò)程能力是正常的。(2)對(duì)采取改進(jìn)措施后的過(guò)程能力進(jìn)行分析:①新過(guò)程能力Cpk=1．330(Cp=1．340)，Ppk=1．380(Pp=1．390)，滿足(客戶)要求，說(shuō)明該過(guò)程處于技術(shù)控制狀態(tài)［3］;②Cpk，Ppk相差不多，說(shuō)明生產(chǎn)過(guò)程中只受到隨機(jī)波動(dòng)的影響，表示前期改進(jìn)措施有效。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該工序的過(guò)程能力分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了該工序原有的過(guò)程能力不足，在采取了相應(yīng)的整改措施后，使工序能力得到了提高，達(dá)到了客戶要求。客戶反饋的質(zhì)量數(shù)據(jù)表明，改進(jìn)后的工序合計(jì)加工產(chǎn)品20萬(wàn)件，客戶使用中發(fā)現(xiàn)不合格品5件，不合格品率為0.002 5%。這表明采用文中過(guò)程能力分析方法判定該工序的狀態(tài)與加工產(chǎn)品質(zhì)量水平是一種行之有效的方法，該方法已被納入該產(chǎn)品的質(zhì)量控制計(jì)劃，并建立了密封圈割片作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，為該工序今后持續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)滿足客戶要求的產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

［1］ 馬逢時(shí)，周暐，劉傳冰.六西格瑪管理統(tǒng)計(jì)指南 MINITAB－使用指導(dǎo)［M］.2版.北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社，2013:433－446.

［2］ 何偵.六西格瑪綠帶手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社，2011:146－147.

［3］ 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局質(zhì)量管理司，全國(guó)質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室.質(zhì)量專業(yè)理論與實(shí)務(wù)(中級(jí))［M］.北京:中國(guó)人事出版社，2003:155－159.

The Process Capability Analysis in Quality Control of Mechanical Products Processing

YANG Yong1，ZHAO Qiujun2
(1.Nanjing Kent Composite Materials Co.，Ltd.，Jiangsu Nanjing，211162，China)
(2.China United Certification Center，Jiangsu Nanjing，210007，China)

In order to ensure the qualification rate of product quality of large quantities of parts processing to meet customer requirementsthe，it takes the Ppkprocess performance index for calculation of initial process capability evaluation，the results show that the initial process of process capability is insufficient.It analyzes the causal analysis，adopts the corresponding corrective measures.In a stable state and the sampling statistics，it draws the control diagram with MINITAB software，describes the process capability and process capability index，and proposes the Cpand Cpk(short－ term)and process performance index of Pp，the Ppk(long － term)calculation.According to the customer feedback of quality data，it determines the process capability level of machining process and state，the process capability to meet customer requirements.

Process Capability Index;Process Performance Index;MINITAB;A Chipless Cutting Slices;Quality Control

F273

B

2095－509X(2013)12－0065－04

10.3969/j.issn.2095－509X.2013.12.016

2013－10－18

楊勇(1960—)，男，江蘇江陰人，南京肯特復(fù)合材料有限公司質(zhì)量工程師，主要從事質(zhì)量管理工作。