公差分析技術(shù)

在產(chǎn)品制造的過程中，工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的最基本環(huán)節(jié)。所謂工序能力是指處于穩(wěn)定狀態(tài)下的實際加工能力，工序能夠穩(wěn)定地生產(chǎn)出產(chǎn)品的能力，也就是說在操作者、機器設(shè)備、原材料、操作方法、測量方法和環(huán)境等標準條件下，工序呈穩(wěn)定狀態(tài)時所具有的加工精度。工序能力分析是質(zhì)量管理的一項重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。它有助于掌握各道工序的質(zhì)量保證能力，為產(chǎn)品設(shè)計、工藝、工裝設(shè)計、設(shè)備的維修、調(diào)整、更新、改造提供必要的資料和依據(jù)。什么是CPK？CPK是Complex Process Capability index 的縮寫，是現(xiàn)代企業(yè)用于表示制程能力的指標。制程能力強才可能生產(chǎn)出質(zhì)量、可靠性高的產(chǎn)品。CPK的意義制程水平的量化反映;（用一個數(shù)值來表達制程的水平）制程力指數(shù)：是一種表示制程水平高低的方便方法，其實質(zhì)作用是反映制程合格率的高低。CPK等級評定及處理原則CPK計算公式Ca（Capability of Accuracy）:制程準確度；CP（Capability of Precision）:制程精密度；注意：計算CPK時，取樣數(shù)據(jù)至少應(yīng)有20組數(shù)據(jù)，方具有一定代表性。統(tǒng)計公差分析方法概述；公差分析是克服誤差傳遞干擾的一種合適方法，也是試驗設(shè)計理論研究的有益擴充。通俗地說，公差分析就是運用統(tǒng)計分析的方法，事先給眾多輸入X設(shè)置合理的公差（而不僅僅是目標值），以保證經(jīng)過工藝流程之后，產(chǎn)生的輸出Y對輸入的變異不敏感，依然落在顧客要求或技術(shù)規(guī)范之內(nèi)。這個過程往往要求減小輸入的公差，而減小輸入的公差往往意味著產(chǎn)品加工成本的提高。因此，公差分析還強調(diào)選擇合適的輸入變量，減小到合適的公差幅度，以確保工藝優(yōu)化的成本最小化。同時，一次成功的公差分析常常不是一蹴而就的，一般需要工藝工程師和統(tǒng)計工程師等多方協(xié)作、不斷溝通反饋后才能完成。一套完整的公差管理解決方案應(yīng)體現(xiàn)全面質(zhì)量管理的思想全員參與和全過程管理，能夠反映PDCA(Plan、Do、Check和Act)的方法設(shè)計人員定義公差，工藝人員定義實現(xiàn)公差控制的方法(P);生產(chǎn)操作人員加工產(chǎn)品(D);檢驗人員對產(chǎn)品進行檢驗檢測(C);設(shè)計人員和工藝人員要對實測數(shù)據(jù)進行判讀，采取有效的改進措施(A)。2.公差設(shè)計與分析公差設(shè)計與分析主要是來解答以下這些問題：在真實的加工環(huán)境下，設(shè)計的公差范圍和裝配順序能不能制造出滿足設(shè)計要求的產(chǎn)品?所設(shè)計的公差是否合理放寬某些公差范圍降低成本是否可行，或是否需要對關(guān)鍵尺寸加嚴要求?在可以綜合考慮設(shè)計指標和設(shè)計工藝性的情況下，哪些特性將成為產(chǎn)品的關(guān)鍵特性，需要在工藝設(shè)計和生產(chǎn)過程中特別關(guān)注?公差設(shè)計 (Tolerance Design) 一般應(yīng)在完成系統(tǒng)設(shè)計和參數(shù)設(shè)計后進行。公差設(shè)計的輸出結(jié)果就是在參數(shù)設(shè)計階段確定的最佳條件基礎(chǔ)上，確定各個參數(shù)合適的公差。其指導思想是：根據(jù)各參數(shù)的波動對產(chǎn)品質(zhì)量特性貢獻 (影響) 的大小，從技術(shù)的可實現(xiàn)性和經(jīng)濟性角度考慮有無必要對影響大的參數(shù)給予較小的公差。比較常見的公差設(shè)計的實現(xiàn)途徑有三類：極值分析法、統(tǒng)計平方公差法和蒙特卡洛仿真技術(shù)。(1)極值分析法。極值分析法由于操作簡單而被設(shè)計人員廣泛使用。在這種方法中，零部件都設(shè)計為標稱值，然后假定公差完全向一個或另一個方向積累。這種方法主要考慮設(shè)計的線性極值，雖然確保零件的所有組合，但是由于其采用了真實加工過程中不可能出現(xiàn)的局面而使得結(jié)果過于保守，分析精度較差。(2)統(tǒng)計平方公差法。統(tǒng)計平方公差法基于零件公差范圍呈正態(tài)概率分布的假設(shè)進行公差分析，可以防止過于保守的設(shè)計，避免過于精細的公差設(shè)計，適當擴展了零件的允許公差范圍。但其缺點是：如果正態(tài)分布的假設(shè)不成立，或者裝配與零件公差非線性相關(guān)，統(tǒng)計平法公差方法所得公差分析與現(xiàn)實偏離較遠。(3)蒙特卡洛仿真技術(shù)。蒙特卡洛仿真是一種先進的通過設(shè)定隨機變量以及相互之間的關(guān)系建立系統(tǒng)模型，并對模型進行試驗以獲得對產(chǎn)品制造公差分布預(yù)先認識的過程。蒙特卡洛仿真對零件的公差分布和模型的線性要求較低，仿真精度較高，與現(xiàn)實情況一致性更好。尤其是隨著計算機技術(shù)的普及，使得蒙特卡洛仿真算法可以嵌入到CAD模型中，直接讀取CAD的設(shè)計數(shù)據(jù)和裝配順序，仿真時設(shè)定其假定分布、種子數(shù)和仿真次數(shù)即可擬實地表現(xiàn)真實加工環(huán)境中產(chǎn)品的公差分布。試驗設(shè)計DOE常常用在新產(chǎn)品的設(shè)計和研發(fā)工作中，而產(chǎn)品設(shè)計常?？梢苑譃橄到y(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計和公差設(shè)計（又稱容差設(shè)計）三個階段，或稱三次設(shè)計。所謂系統(tǒng)設(shè)計，是指用專業(yè)技術(shù)研制產(chǎn)品（即樣品）及其生產(chǎn)工藝。所謂參數(shù)設(shè)計，是指確定產(chǎn)品零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)，選擇最佳的參數(shù)組合。所謂公差設(shè)計，是指對各種參數(shù)尋求最佳的容許誤差，使得質(zhì)量和成本綜合起來達到最佳經(jīng)濟效益，這是產(chǎn)品設(shè)計中不可或缺但又往往被忽略的一個環(huán)節(jié)容。公差設(shè)計（Tolerance Design）通常是在完成系統(tǒng)設(shè)計和參數(shù)設(shè)計后進行的，此時一般來說，各元件(參數(shù))的質(zhì)量等級較低，參數(shù)波動范圍較寬。公差設(shè)計的輸出結(jié)果就是在參數(shù)設(shè)計階段確定的最佳條件的基礎(chǔ)上，確定各個參數(shù)合適的公差。按照一般原理，每一層次的產(chǎn)品（系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設(shè)備、部件、零件），尤其交付顧客的最終產(chǎn)品都應(yīng)盡可能減少質(zhì)量波動，縮小公差，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強顧客滿意；但同時，每一層次產(chǎn)品也應(yīng)具有很強的承受各種干擾（包括加工誤差）影響的能力，即應(yīng)容許其下屬零部件有較大的波動范圍。對于下屬零部件通過公差設(shè)計確定科學合理的公差，作為生產(chǎn)制造階段符合性控制的依據(jù)。 因此，公差設(shè)計的指導思想是：根據(jù)各參數(shù)的波動對產(chǎn)品質(zhì)量特性貢獻(影響)的大小，從技術(shù)的可實現(xiàn)性和經(jīng)濟性角度考慮有無必要對影響大的參數(shù)給予較小的公差(例如用較高質(zhì)量等級的元件替代較低質(zhì)量等級的元件)。另外值得注意的