公差分析技術

1、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基礎工作。它有助于掌握各道工序的質(zhì)量保證能力，為產(chǎn)品設計、工藝、工裝設計、設備的維修、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

2、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

3、感，依然落在顧客要求或技術規(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);設計人員和工藝人員要對實測數(shù)據(jù)進行判

4、讀，采取有效的改進措施(A)。2.公差設計與分析公差設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，設計的公差范圍和裝配順序能不能制造出滿足設計要求的產(chǎn)品?所設計的公差是否合理放寬某些公差范圍降低成本是否可行，或是否需要對關鍵尺寸加嚴要求?在可以綜合考慮設計指標和設計工藝性的情況下，哪些特性將成為產(chǎn)品的關鍵特性，需要在工藝設計和生產(chǎn)過程中特別關注?公差設計 (Tolerance Design) 一般應在完成系統(tǒng)設計和 參數(shù)設計后進行。公差設計的輸出結果就是在參數(shù)設計階段 確定的最佳條件基礎上，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

5、，從技術的可實現(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。(1)極值分析法。極值分析法由于操作簡單而被設計人員廣泛使用。在這種方法中，零部件都設計為標稱值，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)概率分布的假設進行公差分析，可以防止過于保守的設計，避免過于精細的公差設計，適當擴展了零件的允許公差范圍。但其缺

6、點是：如果正態(tài)分布的假設不成立，或者裝配與零件公差非線性相關，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。蒙特卡洛仿真是一種先進的通過設定隨機變量以及相互之間的關系建立系統(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的設計數(shù)據(jù)和裝配順序，仿真時設定其假定分布、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。試驗設計DOE常常用在新產(chǎn)品的設計和研發(fā)工作中，而產(chǎn)品設計常?？梢?/p>

7、分為系統(tǒng)設計、參數(shù)設計和公差設計（又稱容差設計）三個階段，或稱三次設計。所謂系統(tǒng)設計，是指用專業(yè)技術研制產(chǎn)品（即樣品）及其生產(chǎn)工藝。所謂參數(shù)設計，是指確定產(chǎn)品零部件的結構參數(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)品設計中不可或缺但又往往被忽略的一個環(huán)節(jié)容。公差設計（Tolerance Design）通常是在完成系統(tǒng)設計和參數(shù)設計后進行的，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。公差設計的輸出結果就是在參數(shù)設計階段確定的最佳條件的基礎上，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)、設備、部件、零件），尤其交付顧客的最終產(chǎn)品都應盡可能減少質(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)品也應具有很強的承受各種干擾（包括加工誤差）影響的能力，即應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，從技術的可實現(xiàn)性和經(jīng)濟