质量管理与可靠性课程设计指导书.docx
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质量管理与可靠性课程设计指导书
《质量管理与可靠性》
课程设计指导书
工业工程系
二零一六年六月
一、课程教学目标
（1）课程性质和目的
《质量管理与可靠性》是工业工程专业的主干课程之一。
本课程设计是与《质量管理与可靠性》课程配套的实践环节之一。
在完成《质量管理与可靠性》理论教学基础上，对学生进行一次全面的实际操作性锻炼。
通过本环节的锻炼，让学生较好地掌握质量管理与可靠性的相关理论与方法，初步树立正确的设计思想，能对设计对象的情况、问题和材料有较好的了解，并能灵活应用本课程理论知识和方法，分析和解决问题。
（2）设计任务及选题要求
本课程设计选题围绕《质量管理与可靠性》的教学目的和任务，面向工业企业和服务型企业，充分体现本课程的特点，密切联系企业实际，并具有较强的理论和实践意义。
设计任务分为以下几类：
（详细设计内容附后）
题目一：
纺织梳理器材制造公司质量控制的设计
题目二：
燕山大学学生食堂质量屋设计
题目三：
某电缆厂产品质量不稳定原因分析
题目四：
某手表厂质量控制
题目五：
赛恩斯超市质量屋功能展开设计
题目六：
质量成本经济性分析
题目七：
针对汽车发动机气门——进气门或排气门——的制造，制定抽检方案
题目八：
工业工程专业教学质量改进设计
题目九：
燕山大学校车（或快递公司）服务质量改进设计
题目十：
燕山大学利联超市全面质量管理方案设计
选题要求：
学生可在以上题目中自行选择设计题目或由指导老师指定选题。
二、调查设计报告的内容和要求
每位学生应认真选题并严格按任务书要求完成设计任务。
课程设计报告项目要齐全。
一般应包括：
●封面：
写明报告名称，班级、姓名、学号及完成时间；
●设计任务书
●目录
●报告正文：
●参考文献
报告中应包括设计目的、设计思想、基本原理、分析与设计过程、结果分析，有关说明等。
报告应说明设计思路、依据、计算过程和计算结果。
课程设计报告应做到理论联系实际，具有一定的针对性。
设计方案应有一定的可操作性，选用的资料、数据必须真实。
课程设计报告按统一格式、统一顺序装订（题目，作者，摘要，关键词，正文，参考文献）。
课程设计报告严禁出现雷同，凡有雷同者一经发现，相关学生课程设计成绩均按不及格处理。
课程设计报告要完整地体现出自己所做的工作，以文字为主的设计报告字数不得少于2000字，必要的图表要规范，调查中所需要的调查表要附在报告后面。
设计报告不要求必须打印，若手写，字迹必须工整。
三、课程设计题目及设计内容
题目一：
纺织梳理器材制造公司质量控制的设计
某公司是一家专业制造纺织梳理器材的中外合资企业。
公司的产品有金属针布、弹性针布、固定盖板针布、分梳辊与分梳辊针布、整体锡林，其中主导产品金属针布和弹性盖板针布的产销售量，连续多年来再国内同行一直遥遥领先。
公司始终坚持“质量是企业的生存之本”，追求卓越的产品品质。
公司主导产品金属针布（占销售额的65%）的原材料是Ф中高碳钢线材，线材拉拔成直径ФФ的钢丝后进行压扁，最后对压扁的坯条进行连续充齿，加工成形。
在钢丝每次拉拔后都要进行球化退火，压扁后要进行再结晶退火，而退火硬度的均匀性、金相组织的好坏和表面成色直接影响后续加工和成品质量。
工艺流程见下图：
图一、工艺流程图
金属针布成品质量的优劣，用户衡量指标主要有以下几个方面：
锋利度、平整度，耐磨度、粗糙度，色差。
一段时间以来，用户反映公司金属针布在耐磨度和色差方面存在较大的问题，包卷也存在一定的困难（影响平整度）；坯条再结晶后产品质量指标（硬度、成色和金相组织）直接或间接影响到成品的质量；热处理工序利用井式炉，通过氮气保护坯条进行再结晶处理，属于特殊质量过程，有必要对其过程能力进行一次全面测量。
为此，决定成立质量控制小组（QC小组），采用质量管理的方法和工具进行分析和解决问题。
该公司一分厂成立QC小组，本小组成员7人（见表1），分别为公司研究所、分厂技术人员及相关管理人员，专门针对公司和坯条热处理过程中的质量波动而展开各项活动，活动部定期进行。
表1QC小组成员情况
序号
姓名
年龄
性别
职务
文化程度
小组任务
组内分工
1
龚某
34
男
分厂厂长
硕士
组长
负责协调
2
朱某
34
男
工程师
本科
副组长
方案编制、落实
3
孙某
40
男
工程师
本科
成员
技术方案实施
4
周某
37
男
热处理工长
本科
成员
现场实施监督
5
徐某
39
男
工艺员
大专
成员
现场实施
6
顾某
42
女
操作员
大专
成员
现场记录
7
许某
29
女
核算员
大专
成员
统计
现场调查：
QC小组对热处理工序井式炉再结晶退火目前存在的问题进行了统计分析，发现近两个月的井式炉坯条再结晶质量缺陷见表2
表2井式炉柸条再结晶质量缺陷分类表
序号
缺陷项目
频数
不合格百分比%
频数百分比%
累计频数百分比%
1
硬度不高
185
2
硬度过高
95
3
花斑
36
4
发彩
28
5
成色差
15
6
组织不好
5
100
合计
364
100
近两个月该工序生产总数为6205件，不合格率为%！
要求：
1、试绘制缺陷项目排列图，确定主要问题是什么
2、
用表3给出的坯条硬度测定数据，对该工序的稳定性和工序能力进行分析（该指标的技术要求为：
190）
表3柸条硬度测定数据表
样本号
测定值
样本均值
样本标准差
1
200
200
195
198
190
192
2
185
175
182
180
190
195
3
185
190
205
198
195
193
4
195
190
192
195
190
190
192
5
180
185
195
196
192
194
6
185
185
182
185
198
195
7
190
175
185
183
180
192
8
205
190
205
198
200
198
9
165
182
182
165
180
190
10
195
192
205
188
185
193
193
11
196
185
185
180
182
190
12
176
196
192
200
195
194
13
195
185
192
185
198
195
14
195
198
193
192
195
190
15
195
198
193
192
195
190
16
195
185
172
195
198
185
17
186
185
180
192
185
183
18
185
190
215
198
200
198
19
190
195
195
190
183
192
20
198
192
200
188
185
195
193
题目二：
燕山大学学生食堂质量屋设计
要求：
1、找出影响食堂质量的主要因素。
2、按质量屋的六个部分设计质量屋。
题目三：
某电缆厂产品质量不稳定原因分析
某电缆厂生产的某种电线有8个生产工序：
压胶、挤橡、硫化、试电、编织、过油、塑胶、包装。
据分析，电线的质量不稳定，有时废品率高达20%以上。
为了解决这一问题，保证产品质量的稳定性，企业成立了课题组，寻找造成质量不稳定、废品率高的主要质量问题。
根据需要，从废品电线中随机抽检获得100个数据，如表1所示：
表1
不合格项目
压胶
硫化
塑胶
挤橡
其它
不合格数
7
15
20
55
3
注：
试电、编织、过油、包装各工序的不合格率极小，故全部合并为“其他”一项。
通过分析得知，主要质量问题是“挤橡”。
即“挤橡”工序是造成电线质量不稳定的关键工序。
针对这一情况，课题组召开质量分析会，就挤橡工序通过因果图进行详细分析，图1所示。
经过因果图分析，明确了影响挤橡工序质量的各种原因。
并且经现场测试验证后，对相对影响大的原因：
①混合胶质量差，②内外模对不好，采取了相应的措施，保证其处于正常稳定状态。
虽然明确了影响挤橡工序质量的各种原因，但并不了解挤橡工序质量的现状。
因此，从工序中随机抽取了20组100个数据（挤橡工序的质量特性是挤橡厚度，标准为（1±）mm），如表2所示:
表2测量单位：
组号
x1
x2
x3
x4
x5
组号
x1
x2
x3
x4
x5
1
11
2
12
3
13
4
14
5
15
6
16
7
17
8
18
9
19
10
20
课题组又采取了“三自，一控”的质量控制方法（见表3）
表3
序号
检查内容
执行标准
采用手段
1
操作者检查自己的产品
按工艺规范和标准
卡尺
2
区分合格品与不合格品
按工艺规范和标准
卡尺
3
自己做好加工者，日期，质量标记
自己定标记，记录
自检记录表
4
操作者要控制自检正确率
自检正确率=（专检合格数/自检合格数）×100%
每天统计
5
操作者要求自检正确
认真自检
上述措施实施一段时间后，为了验证其是否有效，随机抽检产品，取得100个数据，如表4所示。
表4
组号
x1
x2
x3
x4
x5
组号
x1
x2
x3
x4
x5
1
11
2
12
3
13
4
14
5
15
6
16
7
17
8
18
9
19
10
20
要求：
1.画排列图，寻找造成质量不稳定、废品率高的主要质量问题
2.试通过表2作直方图分析挤橡工序质量的稳定情况（包括图形的分析、工序能力的计算和分析）。
3.试通过表4，核算工序能力指数，计算工序不合格率，来评价采取措施后的工序质量状态。
4.谈谈利用控制图对生产过程进行日常控制的重要意义。
题目四：
某手表厂质量控制
某手表厂为了提高手表质量，应用排列图分析造成手表不合格的原因，发现“停摆”占第一位。
为了解决停摆问题，再次应用排列图分析造成停摆的原因，结果发现主要是由于螺栓脱落造成的，而螺栓脱落则是由螺栓松动造成。
为此，厂方决定应用控制图对装配作业中的螺栓扭矩进行过程控制。
在生产线上收集到如下随机数据（公差为140-180），见表1。
表1手表的螺栓扭矩.
子组号
直径
平均值
极差
R
X1
X2
X3
X4
X5
1
156
174
164
166
162
2
168
170
162
166
164
3
170
166
160
162
160
4
169
164
170
164
166
5
154
165
162
165
167
6
164
158
162
172
168
7
167
169
159
175
165
8
158
160
162
164
166
9
156
162
164
152
164
10
174
162
162
156
174
11
168
174
166
160
166
12
148
160
162
164
170
13
165
159
147
153
151
14
164
166
164
170
164
15
162
158
154
168
172
16
158
162
156
164
152
17
151
158
154
181
168
18
166
166
172
164
162
19
170
170
166
160
160
20
168
160
162
154
160
21
162
164
165
169
153
22
166
160
170
172
158
23
172
164
159
165
160
24
174
164
166
157
162
25
151
160
164
158
170
要求：
1.计算各子组的平均值
i和极差
；
2.计算所有观测值的总平均值
和平均极差
；
3.计算R图和
图的控制限；
4.画
-R图
图分析及改进处理；
6.计算改进后的过程能力指数并作简单分析。
题目五：
赛恩斯超市质量屋功能展开设计
要求：
1、找出影响赛恩斯超市质量的主要因素。
2、进行质量功能展开设计。
题目六：
质量成本经济性分析
某公司7月质量成本汇总表
填表日期：
2011年8月11日单位：
元
质量成本项目
本月
累计
质量成本
项目
本月
累计
金额
占质量成
本的比率
（％）
金额
占质量成
本的比率
（％）
金额
占质量成本的比率（％）
金额
占质量成本的比率（％）
预防成本
质量培训费
50586
%
内部损失成本
报废
损失
费
%
质量管理活动及质量评审费
51145
%
返修
费
%
质量改进措施费
632000
%
降级
损失
费
0
%
供应商管理费
150
%
停工
损失
费
%
工资及福利基金
41306
%
产品
质量
事故
处理
费
0
%
设计开发评审费
0
%
小计
775187
%
小计
%
0
鉴定成本
试验检验费
%
外部损失成本
索赔
费
0
%
质量检验部门办公费
%
退货
损失
费
%
工资及福利基金
%
折价
损失
费
0
%
检查设备维修折旧费
%
保修
费
0
%
小计
%
0
小计
%
0
外部保证费用
质量保证措施费
0
%
产品质量保证试验费
0
%
评定费
0
%
小计
0
%
合计
要求：
1、分析质量成本的构成；
2、用鱼骨图分析影响质量成本的关键因素；
3、对质量成本控制提出改进建议。
题目七：
针对汽车发动机气门——进气门或排气门——的制造，制定抽检方案
某企业制造发动机专用的小型（进）气门，日产3000件，年产75万件左右。
气门所用材料：
马氏体合金钢（4Cr10Si2Mo）；因料质特殊，需要提前向钢厂定购。
该进气门的实验数据、制造流程及工艺、相关要求如下。
1）相关数据的测量
进气门直径观测值
样本序号
观测值
均值
极差Ri
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
2）制造流程及工艺分析
工序
工艺要求
说明
进料
进货检验（材料性能及材料化学成份）
细长条状
毛坯加工
下料
冲床
磨杆
M1080无心磨床
磨端面及倒角
专用设备
电热镦粗
D92-12A电热镦机
热压模锻成形
冲床
整体调质处理
1．毛坯杆部硬度进行抽检；能用
2．对于金相组织进行抽检。
能用挑选型
3．毛坯杆部抗拉强度进行抽检不能挑选型，标准型，调整型特殊水平小样本
表面清理（抛丸）、防锈处理
校正
校正杆部直线度；盘部相对杆部的跳动度
毛坯成品检验
1）宏观检查金属宏观组织的纤维方向与外观是否一致；
2）目测检查毛坯表面有无裂纹、过烧、腐蚀冷隔、疤痕等锻造缺陷；
3）对毛坯形状公差进行检验；
4）对毛坯位置公差进行检验。
（进）气门冷加工
第一次磨杆
杆部圆柱度及直线度：
公差等级6~7级；尺寸公差：
IT8~9；表面粗糙度：
M1080无心磨床
粗车大外圆、大端面
端面对杆部的圆跳动度：
公差等级10级；尺寸公差：
IT10；表面粗糙度：
普通车床C0616
切断
尺寸公差：
IT9~10
CM0632、C0616
第一次磨小端面
小端面对杆部的圆跳动度：
公差等级8~9级；尺寸公差：
IT8~9；表面粗糙度：
气门端面磨削设备
（进）气门冷加工
车（钻）小端焊坑
堆焊后应安排抽检。
1）气孔、夹渣、缩松等缺陷；
2）焊层的尺寸。
车床C0616（钻床Z12A）
时效处理
第二次磨小端面
小端面对杆部的圆跳动度：
公差等级8级；尺寸公差：
IT8~9；表面粗糙度：
气门端面磨削设备
第二次磨杆
杆部圆柱度及直线度：
公差等级5~6级；尺寸公差：
IT5~6；表面粗糙度：
M1050无心磨床
磁力探伤
T1000型磁力探伤机、或荧光探伤
粗车锥面
锥面对杆部的圆跳动度：
公差等级10级；尺寸公差：
IT10；表面粗糙度：
C0630
车圆弧角、R圆弧、过渡圆弧及颈部
尺寸公差：
IT10；表面粗糙度：
Y1017液压仿形车床
车锁夹槽
锁夹槽对杆部的圆跳动度：
公差等级10级；尺寸公差：
IT10；表面粗糙度：
Y1014液压半自动多刀车床（
）
滚压锁夹槽
锁夹槽对杆部的圆跳动度：
公差等级8~9级；尺寸公差：
IT9；表面粗糙度：
专用设备（滚丝机改造）
小端倒角
表面粗糙度：
CM0632、C0616
第三次磨小端面
小端面对杆部的圆跳动度：
公差等级7~8级；尺寸公差：
IT8~9；表面粗糙度：
气门端面磨削设备
（进）气门冷加工
第三次磨杆
杆部圆柱度及直线度：
公差等级7级；尺寸公差：
IT6；表面粗糙度：
。
1、为了确保精加工定位精度，应安排工序间检验。
抽检
M1050
精车锥面、大外圆及大端面倒角
锥面对杆部的圆跳动度：
公差等级9级；尺寸公差：
IT10；表面粗糙度：
Y1013液压半自动多刀车床
粗磨锥面
锥面对杆部的圆跳动度：
公差等级8级；锥面圆度：
公差等级8级；尺寸公差：
IT6~7；表面粗糙度：
M120
精磨锥面
锥面对杆部的圆跳动度：
公差等级7级；锥面圆度：
公差等级8级；尺寸公差：
IT6；表面粗糙度：
设备、夹具精度要求较上道工序更高
第四次磨杆
杆部圆柱度及直线度：
公差等级6级；尺寸公差：
IT6；表面粗糙度：
M1080无心磨床
整体软氮化
表面硬度：
600HmV，氮化层深度不小于6um
精磨小端面
小端面对杆部的圆跳动度：
公差等级7~8级；尺寸公差：
IT8~9；表面粗糙度：
气门端面磨削设备
除锥面氮化层
锥面对杆部的圆跳动度：
公差等级7级；锥面圆度：
公差等级7级；尺寸公差：
IT6；表面粗糙度：
；1、不允许有黑疤、斑纹等缺陷存在。
M120A外圆磨床改造
清洗、防锈
成品检验
1．气门杆部直径：
千分尺
2．气门杆部圆柱度：
圆度柱测量仪
3．气门总长：
游标卡尺
4．气门盘厚度：
专用检具
5．盘部大外圆直径：
游标卡尺
6．小端面相对于杆部跳动度：
百分表
7．小端面相对于杆部垂直度：
百分表
8．锥面相对于杆部跳动度：
百分表
9．锥面角度：
用投影仪将气门头斜面角放大，精确测量。
10．颈部直径：
游标卡尺。
11．杆端面硬度：
硬度仪。
12．杆身硬度：
硬度仪。
13．锁夹槽形状：
投影仪放大、测量
14．锁夹槽底径：
投影仪放大、测量
15．锁夹槽中心到小端面尺寸：
专用检具。
3）检验流程图的绘制
检验流程图是用图形的方式来表达检验活动流程、检验站的设置、选定的检验方法及其相互关系。
首先熟悉和了解产品技术标准及设计技术文件、图样和质量特性分析；其次熟悉产品形成的作业文件，了解工艺流程。
然后，根据作业流程，确定检验工序和作业工序的衔接及主要的检验工作方式、方法、内容，绘制检验流程图。
毛坯加工检验流程图：
进气门加工检验流程图：
要求：
（1）绘制实验数据的直方图；
（2）计算工序能力指数；
（3）绘制控制图；
（4）制定抽检方案。
题目八：
工业工程专业教学质量改进设计
根据所学的质量管理理论
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