工业工程课程设计1文档格式.docx
《工业工程课程设计1文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业工程课程设计1文档格式.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
特征（表现）
偶然因素
（亦称随机因素）
影响较小，始终存在，方向随机，难以控制
过程稳定
不加处理
质量数据形成典分布
异常因素
（亦称系统因素）
影响较大，时有时无，方向确定，可以控制
过程失控
严加控制
质量数据偏离典型分布
SPC是对产品生产过程特性一种有效的控制方法，特别是近年来，中国已日渐成为世界工厂，产品质量与成本是不可或缺的竞争力所在，有效运用SPC质量控制方法是一种行之有效的手段，以提高企业的竞争力。
公司是一家老牌的的齿轮制造厂家，因为较快的国产化过程，导致零件质量不稳定，装配质量不稳定。
本文的重点就是运用SPC来实时追踪和控制制造过程的偏差，以达到提高最终产品质量的目的。
本文概要的介绍了SPC质量控制方法，以及SPC方法的统计过程管制基础理论，针对公司减速器输出轴，阐述了如何运用计量值X_bar-R（平均值—极差）管制图控制加工过程的变差，提高产品最终出货质量，并可举一反三的运用此理论给相关制造型企业提供便利性的参考。
第二章企业概况
某企业生产齿轮变速箱是中国机械工业部定点生产汽车变速器、工程机械变速器总成及配件等各种齿轮传动装置的专业厂家，有三十六年制造变速器及齿轮的经验。
厂区占地面积14.2万平方米，厂房面积6万平方米，并在市经济开发区征地470多亩，作为新项目的开发用地。
2010年该厂输出轴JC04-30-0014A的年产量12000；
不合格率257064ppm；
标杆企业的不合格率只有5534ppm。
下表是该厂2010年的变速器总成检验报告。
表-2变速器总成检验表
变速器总成检验报告
×
齿轮股份有限公司
产品型号
dd-dd/k
出厂编号
项次
检验项目
检测方法
频次
技术要求
检验结果（100%）
1
换档性能
台架换档操作（手感）
100％
换档灵活，各档定位可靠，不脱档和乱档，无卡滞现象。
99.98
2
异响
耳听
无异响
99.87
3
允许最大噪声级（dB）
二高
声级计
（输入转速：
2880rpm；
测距：
500mm）
一档≤83
99.76
二档≤83
99.75
三档≤84
99.72
四档≤84
99.71
五档≤86
99.68
倒档≤85
99.66
空档≤83
4
密封性能
F2P泄漏检测仪
各接合面及油封处、螺纹连接处和箱体等检测符合工艺设定要求。
99.94
5
清洁度
变速器部分
1～3台/月
≤200mg，其中金属杂质≤100mg
99.99
分动器部分
≤150mg，其中金属杂质≤80mg。
6
倒车灯开关
兆欧表
倒档：
通；
其它档：
不通。
二四驱开关
四驱通、二驱不通。
7
外观
目测
表面无锈蚀、碰伤及裂纹等缺陷；
无错、漏装现象；
工作表面防锈处理。
8
紧固件扭矩
扭力扳手
1～3台/班
变速器箱体联接螺栓25-35N·
m
变速器操纵盖联接螺栓10-25N·
加、放油螺栓39-59N·
一轴盖联接螺栓15-28N·
99.96
分动器操纵盖联接螺栓10-25N·
99.97
分动器箱体联接螺栓30-42N·
前桥输出轴螺母147-190N·
9
一轴盖外径
卡规
20％
φ33.9
10
一轴前端直径
φ17
11
托架螺孔
螺栓M10
M10
99.95
13
法兰盘
塞规
φ10.25
孔位置检具
φ10.2
14
前桥输出法兰
φ65
第三章问题分析
对现有产品的合格率进行分析：
全检项目发现的不合格品立即返工或弃置处理；
返工和弃置就增加了产品的成本，是产品质量的重大敌人，这种成本是内部损失成本，减低这类成本是提高产品利润的重要手段。
全部产品全检的合格率：
抽检项目，发现的不合格品做个别处理，抽检不合格的抽样检验中存在两类风险：
一是合格产品被拒收，这种把高质量的产品批当作不好的产品批拒收的概率称为第一类错误的概率，也成为厂方风险，记为α。
而是不管这批产品质量有多差，总有被接受的可能，这种把低质量的产品批当作好的产品批接受的概率称为第二类错判概率，也成使用方风险，记为β。
要同时减少两种错判概率的唯一方法是增加检验的样本容量n，然而这将增加检验的成本，在通常情况下是不可行的，因此在实践中厂方和使用方都要接受一定的风险，具体是多少需要双方协商决定，一般是：
高质量产品（p较小），使用方应以高概率接受，这可以保护厂方的利益。
低质量产品（p较大），使用方应以低概率接收，这可以保护使用方的利益。
所以提高产品的抽检合格率是提高客户满意度和品牌忠实度的重要途径。
产品抽检的合格率：
产品的总合格率：
产品的合格率偏低，大大的低于行业标杆企业，是给了我们质量控制和改进的巨大空间。
对全检项目和抽检项目分别绘制排列图并作出分析
图-1抽检项目不合格率的排列图
根据总成检验报告的数据，在minitab中绘制抽检项目不合格率的排列图如上，根据排列图的二八原则，抽检产品的合格率较高，其不合格原因分布也较分散，无法确定质量改进的关键质量特性，但合格率仍有提高的空间，本着品质精益求精，不断追逐行业标杆的信念，进一步提高产品质量的统计控制，实施全员质量管理（TQM），是改工厂持续不断改进的方向。
图-2全检项目不合格率的排列图
根据总成检验报告的数据，在minitab中绘制全检项目不合格率的排列图如上，由排列图的二八原则知全检产品不合格的主要原因是各档的噪声级不合格，噪声过大是我们质量改进的关键质量特性。
根据上述分析，一种科学的统计管理技术——SPC质量过程控制显得及时而又必要。
SPC的原理和作用这里不做赘述，下面我们通过解决问题来体现它的价值。
第四章解决方案
实施SPC的过程一般分为三大步骤：
第一步是准备阶段，进行关键过程的识别，确定过程关键变量（特性），制定过程控制计划，进行数据收集整理；
第二步是分析阶段，用SPC工具对过程进行分析，绘制分析用控制图等，根据分析结果采取必要措施，消除过程中的系统性因素；
第三步是监控阶段，是用控制图对过程进行监控，将生产过程的数据及时绘制到管理用控制图上，并密切观察控制图，如果发现失控，必须寻找原因并尽快消除其影响。
下图是典型的SPC过程控制流程。
图-3SPC过程控制实施流程图
1.识别关键过程：
已知对关键质量特性为变速箱噪音，对其进行原因分析：
由技术分析可知噪音的产生主要是构件之间的摩擦撞击与箱体共鸣产生的。
试对噪音进行层次分析如下：
图-4噪音层次分析图
使用层次分析法对列出相关矩阵，用统计数据求的各从属单元之间的相关关系的量化指数，此工作已由相关人员解决，得知最重要的子因素是滚齿的工序，相关分析此处略。
统计分析与技术分析相吻合确定滚齿为关键工序。
2.确定关键变量：
滚齿主要影响的是输出轴齿轮粗糙度，确定粗糙度为关键变量。
具体原因如滚刀的质量对粗糙度的影响；
齿坯的预先热处理（材料硬度）；
切削用量的影响；
切削过程中的振动。
对滚齿粗糙度的可控因素有设备的主轴转速、切削深度、进给量、刀具，产品设计要求，操作工人技能熟练程度，材料的性能，测量精度，热处理、冷却液等温度环境对材料的影响等。
图-5齿面粗糙度鱼骨图
经技术人员用散布图分析，刀具、主轴转速和齿面粗糙度强相关，确定刀具和主轴转速是影响齿面粗糙度的主要因素，分析过程略。
3.制定过程的控制计划和标准：
SPC的控制计划实施程序：
Step1：
对员工培训SPC；
学习正态分布等统计知识和质量管理七种工具，特别对控制图要深入学习，两种质量诊断理论，如何制定过程控制标准；
成立SPC实施小组。
Step2：
确定关键变量；
1对全厂每道工序都要进行分析，找出产品最终影响最大的变量，即关键变量。
2找出关键变量后，列出过程控制网图（按工艺流程顺序将毎道工序的关键变量列出）。
Step3：
提出或改进规格标准1对第二步的关键变量进行具体分析2对每个关键变量建立过程控制标准，并填写过程控制标准表。
Step4：
编制控制标准手册。
Step5：
对过程进行统计监控，应用控制图监控，若发现问题，修订控制标准手册。
Step6：
对过程进行诊断并采取措施解决问题1用质量管理七种方法2用诊断理论3在诊断后的纠正过程中可能引发新的关键质量因素，即反馈到步骤2、3、4。
4.输出轴对应的工艺流程图的每道工序的关键变量和标准：
由于能力有限此处仅给出样表，输出轴工艺流程图见附录。
表-3×
齿轮股份有限公司产品过程流程图样表
产品名称
输出轴
顾客名称
规格/型号
版本
阶段状态
第三阶段
修订日期
步骤
过程
流程
过程流程
名称
加工
车间
机器设备/
测量设备
产品特性
过程特性
关键过程特性
备注
50
□
磨工艺外圆
齿轮
MB1632
几何尺寸
形位公差
粗糙度
主轴转速
切削深度
进给量
冷却液浓度
60
滚齿
YKX3132
MM齿轮检测中心
跳动仪
夹紧力
70
挤棱
YE9320
无锐边、毛刺
备注
“◇”表示检验、“□”表示加工、“▽”表示储存
核准
审查
第x页，共x页
5.过程数据的收集整理：
对滚齿的工序进行技术测量和分析，已知滚齿用到的设备是YKX3132MM齿轮检测中心，跳动仪。
YKX3132M数控高效滚齿机的主要技术参数有，滚刀质量、主轴转速、切削深度、进给量；
主轴转速可在150-600rpm范围内无级调速，切削速度可达70-120m/min。
齿轮检测中心能对包括修缘齿轮在内的齿轮的齿形（上、中、下三个截面内的齿形）、齿向（齿顶、节圆、齿根等三处的齿向）以及齿距偏差进行检测，还能对齿轮单个、邻接、综合啮合误差进行测量。
齿轮跳动检查仪用途：
齿圈径向跳动△Fr，在齿轮一转范围内，测头在槽齿内或齿轮上，与齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最发动量。
为此，齿圈径向跳动的检查是借具有原始齿条形的测量头时行，图所示，为用于这种检查仪的原理示意图。
检查时，将装在芯轴上的被检查齿轮，因定在仪器两顶针间，把具有原始齿条齿形的测量头，依次插入齿轮的齿间内，并用指示表示出测量头位置对齿轮转动轴线的跳动量。
该产品是大量流水线生产，是预防性抽样检验，对齿轮的粗糙度直接进行定量计测，为了要使控制图更精确的反馈出造成过程特性变化的原因，我们要找到合适的样本组之间合适的间隔时间，这样的话我们才可以发现哪些是班次更换的原因，哪些是操作人员交替的原因，还有环境的变化，材料本身的偏差，等等。
设定样本容量n为4，进行多次抽样，每天抽四个产品，分别在上八点、十一点、十四点和十七点各在流水线抽取产品测量其粗糙度，进行三十个工作日，得到三十个样本，数据如下：
表-4齿轮齿面粗糙度抽样统计表
序号
7.49724
7.56932
7.53706
7.47634
7.519991
0.467207
7.50060
7.44568
7.49562
7.46172
7.475904
7.46177
7.43456
7.61100
7.49208
7.499852
0.481993
7.55544
7.90176
7.70806
7.72938
7.723662
7.48018
7.63765
7.50284
7.53892
7.539895
0.222982
7.52077
7.42873
7.48132
7.41977
7.462649
0.177481
7.41998
7.44172
7.50942
7.51785
7.472243
7.47921
7.56644
7.41467
7.47873
7.484764
0.194775
7.53103
7.54717
7.45558
7.59215
7.531484
7.54347
7.45506
7.52625
7.44442
7.492300
0.192175
7.58955
7.46157
7.39738
7.51365
7.490539
12
7.50194
7.53315
7.56935
7.42503
7.507370
0.162603
7.47461
7.56289
7.55878
7.56215
7.539607
0.441158
7.44539
7.48110
7.52238
7.45799
7.476716
15
7.51749
7.58763
7.53228
7.45287
7.522568
16
7.14647
7.46020
7.48480
7.48321
7.393670
0.460867
17
7.45194
7.52611
7.46921
7.49743
7.486172
0.187570
18
7.53124
7.45073
7.44585
7.52022
7.487011
19
7.54315
7.42205
7.60734
7.48364
7.514046
0.192302
20
7.60293
7.52200
7.54728
7.522997
0.188409
21
7.48174
7.48899
7.50481
7.57375
7.512322
22
7.45111
7.41504
7.45403
7.54088
7.465265
23
7.47798
7.51323
7.60345
7.47419
7.517212
0.141471
24
7.46198
7.54103
7.51657
7.46251
7.495519
0.090212
25
7.48251
7.52444
7.47608
7.52661
7.502411
0.152015
26
7.49308
7.46213
7.53432
7.48821
7.494435
0.203412
27
7.55219
7.49129
7.52399
7.54388
7.527838
28
7.61414
7.50185
7.47789
7.46397
7.514462
29
7.46473
7.52331
7.41073
7.43587
7.458661
0.112580
30
7.43772
7.48961
7.51330
7.48614
7.481693
0.075579
合计
样本容量4样本数30
6.过程状态初始分析：
1、选择控制图类型：
挑选合适的控制图类型是确定了SPC项目以后的首要工作，如何挑选合适的图形，我们有以下思路可以参考。
第一步：
首先要确定我们需要控制的是计数型的特性，还是计量型的特性，这两种不同类型的特性有不同的控制图的选择。
第二步：
对于计量型特性，一般使用单值图I-MR,适用于性质上均匀并无法按子组抽样的数据。
第三步：
如果第二步被否认的话，则针对子组均值不能方便计算的数据优先考虑适用中位数值。
第四步：
第三步的结果被肯定的话，那是否使用X—R图就取决于子组容量是超过9还是小于等于9，如果不大于9，则使用X—R图。
第五步：
如果子组容量大于9，则考虑是使用X—s图还是X—R图，如果可以方便的计算子组的S值，则使用X—s图，否则使用X—R图。
第六步：
在样本容量恒定的情况下我们可以使用np或p图来控制不合格品率，如果样本容量不恒定的话，我们可以使用p图来控制产品的不合格品率。
第七步：
对于计数型的控制图类性，比如我们需要控制产品的次品数，我们可以选择c或u图，前者是在样本容量恒定的情况下用，后者是在样本容量不恒定的情况下使用
综上所述，依据上表的数据我们选用X—R图。
2、绘制控制图
根据上表的数据，利用计算机软件minitab绘制控制图，产品的质量特性是计量数据，我们假设其为正态分布，选用灵敏度较高的
控制图进行分析，控制图如下，
图-6齿轮粗糙度的
图
极差的均值：
K个样本均值的均值：
由
原则，有
表-5常数和样本容量关系表
n
D4
3.27
2.57
2.28
2.11
2.00
1.92
1.86
1.82
1.78
D3
*
0.08
0.14
0.18
0.22
A2
1.88
1.02
0.73
0.58
0.48
0.42
0.37
0.34
0.31
表-6上下控制线列表
中心线CL
上控制线UCL
下控制线LCL
3、控制图的作用：
1分析判断生产过程的稳定性，生产过程处于统计控制状态。
2及时发现生产过程中的异常现象和缓慢变异，预防不合格品产生。
3查明生产设备和工艺装备的实际精度，以便作出正确的技术决定。
4为评定产品质量提供依据。
的样本4刚好都是这些老设备所加工的制品。
针对这种情况建议生产部对这些设备进行维护或更新。
依据小概率原理将子组样本4也予以剔除，得到控制图如下：
图-7处理后的粗糙度
控制图趋势线的分析判稳：
（1）当控制图中的趋势线有连续的7点或以上呈上升或下降趋势以及有连续7点都在平均线的一侧，表明过程特性有可能保持这种趋势突破控制极限，我们一般会标记连续7点的起点和末点，并找出和调整使过程特性向某个方向持续发展的因素。
（2）当我们发现有控制线超过极差的平均值，这个现象可能是由下列因素造成的。
原材料的特性与以前相比发生改变，某些因素导致测量系统的精度发生变化，等等。
我们要尽快找到影响因素，消除对过程的不良反应。
（3）当我们发现控制线在极差之下，并呈下降趋势，通常来说，这是个好的现象，说明特性分布呈稳定趋势，但我们也要保持警惕，以免这是在控制图中的假象，比如说由于测量系统精度发生变化，数据没有反应真实的情况，这点我们要引起注意。
另外对图形形状的判断在SPC控制中也是一个很重要的方面，特别是针对非随机图形的判断，对于有点超出控制极限的，我们都已经知道需要立即采取措施，而对于点都在极限范围以内的情况，我们通过
升级会员 