公差分析技術(shù)

1、在產(chǎn)品制造的過(guò)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(shí)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(shuō)在操作者、機(jī)器設(shè)備、原材料、操作方法、測(cè)量方法和環(huán)境等標(biāo)準(zhǔn)條件下，工序呈穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所具有的加工精度。工序能力分析是質(zhì)量管理的一項(xiàng)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(jì)、工藝、工裝設(shè)計(jì)、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(biāo)。制程能力強(qiáng)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(gè)數(shù)值來(lái)表達(dá)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(shí)質(zhì)作用是反映制程合格率的高低。 CPK等級(jí)評(píng)定及處理原則CPK計(jì)算公式Ca（Capability of Accuracy）:制程準(zhǔn)確度；CP（Capability of Precision）:制程精密度；注意：計(jì)算CPK時(shí)，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(jì)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(yàn)設(shè)計(jì)理論研究的有益擴(kuò)充。通俗地說(shuō)，公差分析就是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)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(biāo)值），以保證經(jīng)過(guò)工藝流程之后，產(chǎn)生的輸出Y對(duì)輸入的變異不敏

3、感，依然落在顧客要求或技術(shù)規(guī)范之內(nèi)。這個(gè)過(guò)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(qiáng)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(shí)，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(jì)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(guò)程管理，能夠反映PDCA(Plan、Do、Check和Act)的方法設(shè)計(jì)人員定義公差，工藝人員定義實(shí)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(yàn)人員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)(C);設(shè)計(jì)人員和工藝人員要對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判

4、讀，采取有效的改進(jìn)措施(A)。2.公差設(shè)計(jì)與分析公差設(shè)計(jì)與分析主要是來(lái)解答以下這些問(wèn)題：在真實(shí)的加工環(huán)境下，設(shè)計(jì)的公差范圍和裝配順序能不能制造出滿足設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品?所設(shè)計(jì)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(duì)關(guān)鍵尺寸加嚴(yán)要求?在可以綜合考慮設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)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(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中特別關(guān)注?公差設(shè)計(jì) (Tolerance Design) 一般應(yīng)在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)和 參數(shù)設(shè)計(jì)后進(jìn)行。公差設(shè)計(jì)的輸出結(jié)果就是在參數(shù)設(shè)計(jì)階段 確定的最佳條件基礎(chǔ)上，確定各個(gè)參數(shù)合適的公差。其指導(dǎo) 思想是：根據(jù)各參數(shù)的波動(dòng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特性貢獻(xiàn) (影響) 的 大小

5、，從技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性和經(jīng)濟(jì)性角度考慮有無(wú)必要對(duì)影響 大的參數(shù)給予較小的公差。比較常見(jiàn)的公差設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)途徑有三類：極值分析法、統(tǒng)計(jì)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(jiǎn)單而被設(shè)計(jì)人員廣泛使用。在這種方法中，零部件都設(shè)計(jì)為標(biāo)稱值，然后假定公差完全向一個(gè)或另一個(gè)方向積累。這種方法主要考慮設(shè)計(jì)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(shí)加工過(guò)程中不可能出現(xiàn)的局面而使得結(jié)果過(guò)于保守，分析精度較差。(2)統(tǒng)計(jì)平方公差法。統(tǒng)計(jì)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(jìn)行公差分析，可以防止過(guò)于保守的設(shè)計(jì)，避免過(guò)于精細(xì)的公差設(shè)計(jì)，適當(dāng)擴(kuò)展了零件的允許公差范圍。但其缺

6、點(diǎn)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(jì)平法公差方法所得公差分析與現(xiàn)實(shí)偏離較遠(yuǎn)。(3)蒙特卡洛仿真技術(shù)。蒙特卡洛仿真是一種先進(jìn)的通過(guò)設(shè)定隨機(jī)變量以及相互之間的關(guān)系建立系統(tǒng)模型，并對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)以獲得對(duì)產(chǎn)品制造公差分布預(yù)先認(rèn)識(shí)的過(guò)程。蒙特卡洛仿真對(duì)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(shí)情況一致性更好。尤其是隨著計(jì)算機(jī)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(jì)數(shù)據(jù)和裝配順序，仿真時(shí)設(shè)定其假定分布、種子數(shù)和仿真次數(shù)即可擬實(shí)地表現(xiàn)真實(shí)加工環(huán)境中產(chǎn)品的公差分布。試驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE常常用在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)工作中，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)常常可以

7、分為系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和公差設(shè)計(jì)（又稱容差設(shè)計(jì)）三個(gè)階段，或稱三次設(shè)計(jì)。所謂系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(jì)，是指確定產(chǎn)品零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和生產(chǎn)過(guò)程的工藝參數(shù)，選擇最佳的參數(shù)組合。所謂公差設(shè)計(jì)，是指對(duì)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(lái)達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益，這是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中不可或缺但又往往被忽略的一個(gè)環(huán)節(jié)容。公差設(shè)計(jì)（Tolerance Design）通常是在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)后進(jìn)行的，此時(shí)一般來(lái)說(shuō)，各元件(參數(shù))的質(zhì)量等級(jí)較低，參數(shù)波動(dòng)范圍較寬。公差設(shè)計(jì)的輸出結(jié)果就是在參數(shù)設(shè)計(jì)階段確定的最佳條件的基礎(chǔ)上，確定各個(gè)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(dòng)，縮小公差，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)顧客滿意；但同時(shí)，每一層次產(chǎn)品也應(yīng)具有很強(qiáng)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(dòng)范圍。對(duì)于下屬零部件通過(guò)公差設(shè)計(jì)確定科學(xué)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(jì)的指導(dǎo)思想是：根據(jù)各參數(shù)的波動(dòng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特性貢獻(xiàn)(影響)的大小，從技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性和經(jīng)濟(jì)