【正文】 ，如刀具磨損、機(jī)床發(fā)熱的變形等多種原因而使加工誤差出現(xiàn)特異的變化（屬于系統(tǒng)誤差），引起誤差的原因通常稱為特殊因素。這種情況我們稱設(shè)備處于失控狀態(tài)；為了保證加工質(zhì)量，正確區(qū)分這二類誤差因素，才有可能采取有效的針對(duì)性的解決措施。為了全面了解分析某工序加工過程產(chǎn)品質(zhì)量的狀況，SPC采取了科學(xué)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法。尤其在大批量生產(chǎn)時(shí)，不可能對(duì)全部產(chǎn)品零件進(jìn)行檢測(cè)的情況下，更需要應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的抽樣檢驗(yàn)方法，以實(shí)現(xiàn)只檢驗(yàn)少數(shù)零件而達(dá)到科學(xué)估計(jì)全體產(chǎn)品零件的質(zhì)量及變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品工藝過程的各個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，同時(shí)又達(dá)到降低質(zhì)量管理成本的目的。實(shí)施SPC的大致流程如圖3所示。這里涉及控制圖、直方圖、過程能力、過程能力指數(shù)（Cp、Cpk值）等概念，將在下面分別進(jìn)行介紹。統(tǒng)計(jì)過程控制實(shí)驗(yàn)的一種硬件工具介紹當(dāng)一批零件被加工出來(lái)后，需要對(duì)成品零件按照?qǐng)D紙上所規(guī)定的技術(shù)要求，使用相應(yīng)的檢驗(yàn)工具（儀器），對(duì)其進(jìn)行檢查，獲得的數(shù)據(jù)通常稱為“質(zhì)量特性值”，對(duì)這些數(shù)據(jù)加以處理分析，可以判斷該零件是否合格以及工藝上存在的問題。為此首先需要配備相應(yīng)的檢具和儀表。作為一個(gè)例子，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)，其最簡(jiǎn)單的一種硬件配置如圖4所示： 檢查曲柄銷零件所使用的檢具為D913型軸承檢查儀，主要功能用于測(cè)量圓柱形零件的外徑。該儀器工作臺(tái)尺寸為160160mm，測(cè)量外徑的范圍為～，測(cè)量高度范圍為8～60mm。在儀器上方的套筒內(nèi)裝上B531型電子數(shù)顯千分表，該表的輸出端帶有RS232輸出接口，可以和PC計(jì)算機(jī)主機(jī)連接，接受數(shù)顯千分表測(cè)得的數(shù)據(jù)。從圖4中可以看出，檢查儀的工作臺(tái)面上固定有定位觸頭1和2。觸頭1和數(shù)顯千分表的測(cè)頭保持一條直線，以作為用比較測(cè)量方法測(cè)量零件的基準(zhǔn)。當(dāng)被檢零件直徑改變時(shí)，可以通過松開螺母1，使觸頭1沿臺(tái)面的T型槽滑動(dòng)至適合的位置，然后再擰緊螺母1。觸頭2則作為被測(cè)工件在儀器上定位的輔助支撐，以保證工件的中心通過觸頭1和電子數(shù)顯千分表測(cè)頭的聯(lián)線。改變定位觸頭2的位置則靠松開螺母2，沿臺(tái)面傾斜T型槽移動(dòng)調(diào)整至適合的位置。夾緊電子數(shù)顯千分表在儀器上依靠擰緊螺絲3。松開夾緊手柄2時(shí)，可通過旋轉(zhuǎn)螺母3對(duì)數(shù)顯千分表測(cè)頭的位置進(jìn)行微調(diào)，調(diào)整完畢厚再擰緊夾緊手柄2。對(duì)工件軸向檢測(cè)位置的調(diào)整，則需分別松開夾緊手柄1（調(diào)整數(shù)顯千分表位置）和螺絲1和2（調(diào)整定位觸頭1和2的位置）。用于統(tǒng)計(jì)過程控制的主要分析工具統(tǒng)計(jì)過程控制常用的分析工具根據(jù)ISO9000和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（如常規(guī)控制圖GB 4901等）主要有“直方圖”、“控制圖”和“過程能力指數(shù)”等。在介紹上述內(nèi)容之前，首先對(duì)采集和分析所用的主要數(shù)據(jù)作簡(jiǎn)單介紹。以本實(shí)驗(yàn)粗磨曲柄銷零件測(cè)量作為例子，圖3中零件的直徑公差允許范圍為，則＝；當(dāng)抽檢多個(gè)零件時(shí)，i=……，則同樣可測(cè)得、……。在作分析時(shí)，零件尺寸公差允許的偏差上、下限分別以如下符號(hào)表示：圖5 直方圖的一般形式公差上限：＝＋；公差下限：＝－。圖6 直方圖與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的比較直方圖也叫質(zhì)量分布圖，它是將測(cè)量所得的一批質(zhì)量特性值數(shù)據(jù)（如零件尺寸偏差的測(cè)量值等）首先按大小順序排列，并將它劃分為若干區(qū)間，然后統(tǒng)計(jì)各區(qū)間數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻數(shù)，再以這些頻數(shù)為矩形的高來(lái)表示質(zhì)量特性值數(shù)據(jù)分布狀態(tài)的圖表，直方圖的一般形式如圖5所示：圖中橫坐標(biāo)表示產(chǎn)品的質(zhì)量特性值（如零件尺寸偏差的測(cè)量值等），并在橫坐標(biāo)上劃分若干等距的小區(qū)間，縱坐標(biāo)表示被測(cè)樣本總?cè)萘繛镹的樣品數(shù)據(jù)中落在各個(gè)小區(qū)間內(nèi)的頻數(shù)f。在工序質(zhì)量控制中，我們通過觀察直方圖的大體形狀，就可以判斷該工序的工藝過程是否異常，并且還可以進(jìn)一步判斷它屬于哪一類型，以便找出產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因，如圖6和圖7所示：圖6反映了直方圖與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相互關(guān)系。T為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的公差范圍，T=。其中a、是理想情況，所有的尺寸都落在允許公差帶范圍T內(nèi)，且直方圖兩邊有一定富余，圖7 直方圖形狀的各種典型特點(diǎn)表明工序處于受控狀態(tài)；b、屬于工序能力剛好滿足要求無(wú)富裕情況；c、屬于工序能力過高的情況，直方圖兩邊有很大的富余量，該工序雖然無(wú)廢品之虞，由于使用了超過需要的精密設(shè)備，工藝過程的經(jīng)濟(jì)性可能較差；d、屬于雙側(cè)無(wú)余量或超差的情形，說明該工序能力較差，會(huì)產(chǎn)生大量廢品，為了解決這一問題，需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行精化、改進(jìn)工藝方法和裝備或更換到精度高一些的機(jī)床上加工；e、屬于單側(cè)無(wú)余量或單側(cè)超差的情形，尺寸分布中心偏移了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中心，說明機(jī)床加工定尺寸的調(diào)整偏大或偏小了，需要重新調(diào)整，使尺寸分布中心移至質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的中部，否則工序極易產(chǎn)生不合格品；f、稱“陡壁型直方圖”，圖中左邊的虛線部分是不存在的，是為了說明而添加的輔助線。這種情況多半由于操作工人經(jīng)過自檢后擅自剔除不合格品后，將剩余數(shù)據(jù)所作直方圖的結(jié)果。圖7反映直方圖形狀的若干典型特點(diǎn)。其中1)為正常型：中間直方為峰，左右大體對(duì)稱分布，近似正態(tài)分布形狀。說明加工誤差性質(zhì)主要屬于隨機(jī)性的，工藝過程處于受控狀態(tài)；2)為折齒型：主要是測(cè)量方法或讀數(shù)有問題，也可能是分組太細(xì)所致；3)為孤島型：通常是由于工藝條件發(fā)生突變?cè)斐傻?，如原材料或毛坯件的異常變化、有不熟練的工人替班等工藝條件發(fā)生變化；4)偏向型：分布中心偏向一方。說明機(jī)床定尺寸的調(diào)整偏大或偏小了（如試切法定尺寸中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“寧大勿小的傾向”）；5)雙峰型：往往是不同機(jī)床或不同熟練程度的工人加工的零件混在一起了，而出現(xiàn)了兩個(gè)分布；6)平峰型：說明加工中出現(xiàn)系統(tǒng)誤差。即存在某種緩慢的傾向性因素如刀具磨損等在起作用。實(shí)際生產(chǎn)過程所反映出來(lái)的直方圖，是以上各種情況的綜合，圖形形狀千差萬(wàn)別，需要充分利用質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析有關(guān)知識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)工藝經(jīng)驗(yàn)，才可能做出符合實(shí)際的分析結(jié)論。4．2 控制圖 控制圖是用來(lái)分析和判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)的一種圖形工具，它通過監(jiān)測(cè)工藝過程中的質(zhì)量波動(dòng)情況，判斷并發(fā)現(xiàn)工藝過程中的異常因素，具有穩(wěn)定生產(chǎn)、保證質(zhì)量、預(yù)防廢品產(chǎn)生的作用，它已成為大批量生產(chǎn)中統(tǒng)計(jì)過程控制的主要方法?？刂茍D的基本形式如圖8所示。圖中縱坐標(biāo)表示需要控制的質(zhì)量特性；橫坐標(biāo)表示按一定方法取樣得到的編號(hào)，圖中有三條平行于橫軸的線段，它們分別是：CL為中心線，UCL為控制上控制界限，LCL為下控制界限。根據(jù)美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的休哈特博士的質(zhì)量理論，在 %,如果能夠?qū)⑦@部分控制住，工藝過程就基本上實(shí)現(xiàn)了受控。因此在繪制控制圖坐標(biāo)圖時(shí)，把質(zhì)量特性值的分布中心（下面經(jīng)過數(shù)據(jù)處理用均值的平均值表示）作為控制中心線CL；以＋3作為控制上線UCL；以作為控制下線LCL。圖9 控制圖坐標(biāo)系在生產(chǎn)過程中，對(duì)全部產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)是很不經(jīng)濟(jì)的，也是不現(xiàn)實(shí)的，尤其是在產(chǎn)品批量很大時(shí)就根本不可能對(duì)產(chǎn)品實(shí)施全檢?？刂茍D的基本原理就在于，它利用從零件總體中抽取一定數(shù)量的樣本進(jìn)行檢測(cè)，然后再利用樣本的質(zhì)量分布狀況來(lái)推斷總體的質(zhì)量分布狀況，進(jìn)而判斷工藝過程是否穩(wěn)定。在使用控制圖時(shí)，可將質(zhì)量特性值X的一系列觀察值依次標(biāo)在圖上。若這些點(diǎn)全部落在上、下控制限內(nèi)，而且點(diǎn)的排列是隨機(jī)的、無(wú)缺陷的則可以判定，該工序處于受控狀態(tài)。（缺陷類型可參看圖1圖1圖1圖1圖15）。根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量特性的不同，可將控制圖分為計(jì)量值、計(jì)件值和計(jì)點(diǎn)值三種控制圖。本實(shí)驗(yàn)只涉及計(jì)量值。計(jì)量值控制圖又有幾種形式，其中使用最普遍的是“均值－極差控制圖”（—R控制圖），本實(shí)驗(yàn)以均值－極差控制圖為例， 介紹控制圖的作法。均值－極差控制圖的主要內(nèi)容是分別將樣本的均值和樣本的極差R，根據(jù)工藝過程的時(shí)間順序描繪在控制圖上，其作圖的基本步驟如下：（1）收集檢測(cè)零件特性值的數(shù)據(jù)（a）每隔一定時(shí)間，抽測(cè)正在加工的一組零件，組成一個(gè)樣本。每組內(nèi)的零件個(gè)數(shù)為n件，稱樣本容量，共檢測(cè)K組。樣本的容量n通常為2～10，本實(shí)驗(yàn)取n＝5；樣本的個(gè)數(shù)K一般為 20～25，本實(shí)驗(yàn)取K=20；（b）建立控制圖坐標(biāo)系（圖9）及記錄原始數(shù)據(jù)；（c） 計(jì)算每個(gè)樣本的均值和極差R： R=max（，…，）－min（，…，）式中：X1，X2…為樣本內(nèi)的每個(gè)質(zhì)量特性測(cè)量值，n為樣本容量。（2） 計(jì)算控制界限（a）將各樣本均值的平均值和極差的平均值分別作為控制圖中圖和R圖的中心線CL，和分別按下式計(jì)算：式中：K為樣本的個(gè)數(shù)，R1和即為第1個(gè)樣本的極差和均值，R2和為第2個(gè)樣本的極差和均值，等等。（b）計(jì)算控制限對(duì)R圖有：中心線CL=上控制界限UCLR=D4下控制界限LCLR=D3對(duì)圖有：中心線CL=上控制界限UCLX=下控制界限 根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論，上式中的DDA2與樣本容量n有關(guān)，當(dāng)n從2到10的數(shù)據(jù)如表1： 表1 控制圖用系數(shù)表n2345678910D4D3/////A2（c）按照工藝過程的時(shí)間順序?qū)⒚恳粋€(gè)樣本的均值和極差分別描在圖和R圖上，并連成