【正文】 工序質量分析（SPC）實驗指導書 目錄開展統(tǒng)計過程控制（SPC）實驗的目的統(tǒng)計過程控制的基本概念和推廣SPC的目的意義統(tǒng)計過程控制試驗的硬件工具介紹用于統(tǒng)計過程控制的主要分析工具軟件功能及操作說明 試驗方法和步驟附錄西化大學機械工程與自動化學院前言“統(tǒng)計過程控制實驗”是重慶迪佳科技有限公司利用重慶大學機械學院科研成果，引進現(xiàn)代質量控制技術，開發(fā)的一項適用于 “機械設計制造及自動化”、“工業(yè)工程”等專業(yè)的本、?？茖W生學習“機械制造技術基礎”、“質量管理”、“現(xiàn)代質量工程”等課程配套的教學實驗；也可以作為機械制造企業(yè)推廣ISO9000質量體系，對員工培訓講授“質量管理”、“統(tǒng)計過程控制”等內容時的基礎訓練科目。本項目實驗的主要特點是：引進了現(xiàn)代質量控制的先進技術――統(tǒng)計過程控制（SPC）。統(tǒng)計過程控制（SPC）是企業(yè)提高產品質量，貫徹國際標準ISO9000質量體系，特別針對實行大批量生產的汽車、摩托車、家電、電子等行業(yè)必需掌握的基礎技術。本實驗以一個產品零件的某道工序加工作為背景，通過學習者觀看加工錄像，親自實地操作，以幫助他們建立統(tǒng)計過程控制（SPC）基本概念和使用方法，直觀清楚，便于掌握；目前生產企業(yè)的產品質量檢測大多靠人工讀數(shù)，不但手工抄錄費時費力，而且檢測的數(shù)據(jù)難以保留下來，不利于企業(yè)質量管理部門對生產過程出現(xiàn)的質量問題進行定量的系統(tǒng)科學的分析。本實驗在實驗手段方面引進了數(shù)字千分表等技術，測量數(shù)據(jù)經接口直接進入計算機處理，讓學生得以初步了解先進的數(shù)字化的測量手段。本實驗僅僅作為了解和實踐統(tǒng)計過程控制（SPC）的入門，在短短的幾個個學時內，能讓學生在質量控制領域有一個初步的概念就算達到了實驗的目的。 統(tǒng)計過程控制實驗指導書實驗的目的，認識統(tǒng)計過程控制的目的和意義； ，認識統(tǒng)計控制軟件的幾項基本功能——直方圖、控制圖、工序能力系數(shù)Cp、Cpk值的意義； 通過連續(xù)加工某工序某軸銷零件的實例，在學員觀察磨削（車削）加工過程錄像片，使其對該零件加工工藝、設備背景有初步了解的基礎上，模擬生產線上抽樣零件的過程，運用數(shù)字化檢測工具，完成該零件一系列的檢測作業(yè)操作，被檢測零件的質量數(shù)據(jù)將自動輸入計算機； （SPC）軟件的運用，對產品加工過程的質量變化情況進行初步分析，并嘗試提出一些改進措施。、觀看錄像片和教師的講解解決；、要求學員完成檢測零件的實際操作和學習利用軟件的分析功能，在教師指導下通過思考討論，達到實驗的目的。統(tǒng)計過程控制的基本概念和推廣統(tǒng)計過程控制的目的意義“統(tǒng)計過程控制”（SPC）技術的依據(jù) 在激烈的市場競爭環(huán)境下，能否保證和不斷提高產品質量已成為一個企業(yè)增其強競爭力的核心內容之一。機械產品是由許多部件、組件和零件組成的，其中零件是組成產品的最基本的單元，因此要保證產品質量首先就要保證零件的質量。為了確定某零件加工后的質量如何，我們需要對成品零件按照圖紙上所規(guī)定的尺寸公差和技術要求，使用相應的檢驗工具或儀器對其進行檢查，以判斷該零件是否合格。傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)質量管理比較重視成品的最終檢驗，通常是事后分析產品質量問題產生的原因，再來設法加以改進。隨著現(xiàn)代化生產的發(fā)展，這種被動的質量控制方法已經不能滿足進一步提高產品質量的需求。特別對于汽車、摩托車、家電、電子等大批量生產的產品，不論從成本和生產效率兩方面都不允許對每個零件都進行檢驗，而事后解決問題還必然會出現(xiàn)大量廢次品和浪費。為了經濟合理地滿足不斷提高的產品質量要求，增強企業(yè)競爭力，有必要在廣大企業(yè)中推廣現(xiàn)代質量管理和質量控制方面的新成果?！敖y(tǒng)計過程控制”SPC（Statistical Process Control）在機械制造行業(yè)有人也稱為“工序質量控制”，是指利用數(shù)理統(tǒng)計的方法，對生產工藝過程的各個階段進行的監(jiān)測與控制。加工工藝過程中產品零件尺寸出現(xiàn)誤差的原因，一般是由正常的隨機因素和某些系統(tǒng)誤差因素（如刀具磨損、機床熱變形等）引起的。通過對工序零件質量檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理，繪制并分析“控制圖”、“直方圖”、計算“過程能力系數(shù)”（或“工序能力系數(shù)”）Cp、Cpk值等……，即通常所稱的SPC方法。該方法一方面可以評定工序保證質量的能力，同時，還可以一定程度預報產品質量變化的趨勢，鑒別產生誤差的原因，以便提出改進的措施，達到最終保證與改進產品質量的目的。1924年，美國休哈特（WAShewhart）博士將數(shù)理統(tǒng)計方法引入質量管理，發(fā)明了“控制圖”，從而開始了統(tǒng)計質量控制階段。使質量管理由單純依靠質量檢驗、事后把關，發(fā)展到工序過程管理，突出了質量預防性控制。時至今日SPC的方法已經在國外的生產制造企業(yè)中得到了廣泛的應用，并取得了顯著的效益。有不少國外知名量儀公司生產的檢測儀器，都帶有SPC接口，以滿足這項技術推廣的需要。SPC是ISO9000質量標準中的重要內容。過去企業(yè)開展ISO9000質量認證中，由于實施SPC的硬、軟件條件不夠具備而經常被忽略，顯然這種不正常的情況不可能永遠下去。特別值得注意的是，2000年版的IS09000質量標準中，增加了“過程的監(jiān)視與測量”新條款，特別強調了實行統(tǒng)計過程控制的意義。（1994年版本沒有明確要求運用過程方法來管理質量體系）。在汽車QC9000質量體系新標準中，SPC是其中的重要內容。美國汽車制造商對其一級供貨商聯(lián)手推行QC9000標準，被納入“制造技術發(fā)展50年大事記”，國內翻譯出版了美國通用、福特、克萊斯勒汽車公司聯(lián)合實施SPC的“SPC指導手冊”等。都意味著對于大中規(guī)模批量生產企業(yè)，今后不論從推行生產過程的質量控制，或者通過IS09000、QC9000質量認證的評審，開展SPC都是不可缺少的。 根據(jù)調查顯示，國內企業(yè)中統(tǒng)計過程控制方法的應用還比較少，而質量控制與檢測的方法基本上還停留在手工輸入數(shù)據(jù)的階段，數(shù)字化程度低不僅作業(yè)效率低下還容易出錯。因此掌握SPC方法，利用數(shù)字化檢測儀器進行質量檢測，采用電腦進行統(tǒng)計分析，對提高企業(yè)產品質量和市場競爭力具有十分現(xiàn)實和重要的意義。為了便于說明問題，我們取得重慶厚強機械廠領導的支持，同意提供該廠的產品零件——曲柄銷制造過程的有關工藝資料作為實例。為了讓學生對這種零件的實際制造工藝環(huán)境有直觀的體會，我們拍攝了該廠生產該零件主要工序的加工過程，并制作成光盤，供學生學習參考。該零件的照片如圖1，成品的主要視圖如圖2－1所示。零件材料為20CrMo鋼，其熱處理工藝要求為，～，淬火至硬度HRC60～65。外圓最終尺寸為，成品包裝之前，按照規(guī)定要求以3微米的間隔為一個組別，對曲柄銷零件通過尺寸檢驗分組包裝，以利于今后的裝配。產品零件的制造過程，從毛坯到成品都是由一系列工序組成。該曲柄銷零件經過簡化的加工工藝流程如圖2－2所示。（注：圖中“鉆油孔”工序其實包含鉆多個孔，還有倒角、鉗工去毛刺等，在這里一并簡化納入第9道序。）以下以曲柄銷加工的第4道工序為例，簡單說明實現(xiàn)統(tǒng)計過程控制（SPC）的若干概念。該零件最終需要控制的質量特征量顯然主要是外圓尺寸。（1）為了保證產品質量，需要實行統(tǒng)計過程控制（SPC）。即對產品制造的全過程（特別是重要工序）進行監(jiān)測與控制。工序是構成制造過程的基本單位。本例圖1零件加工的工藝主要由切斷、車削、粗磨、鉆孔、熱處理、精磨、超精磨等15道工序組成。（a）對產品質量的監(jiān)測控制，應包括產品工藝過程所有的工序。本例產品零件的質量，不僅取決于最后的精磨、超精磨等精加工工序，棒材毛坯的質量、車削、粗磨及熱處理等工序都會對最終成品零件的質量帶來影響。本實驗的內容是取其中的第4道粗磨工序的質量進行監(jiān)測。即為了達到圖1零件直徑尺寸公差最終的技術要求，該粗磨工序允許的尺寸公差范圍也必須加以限制，本例工藝文件規(guī)定允許的公差范圍為，以保證必要的精磨余量如圖2－3所示。此外，如果熱處理工序沒有達到規(guī)定的HRC60～65范圍，自然也不能合格。 （b）利用檢測零件尺寸得到的偏差數(shù)據(jù)和分析結果對工藝過程進行反饋控制，使該工藝過程始終處于穩(wěn)定的最佳技術狀態(tài)，這也是我們進行統(tǒng)計過程控制的最終目的。（2）SPC要求對反映工序質量的特性數(shù)據(jù)（本例為零件的直徑值）進行數(shù)理統(tǒng)計分析，以便對該工序保證產品質量的能力及存在問題的原因進行全面、科學的估計。在制造過程中，產品零件的尺寸、形狀和位置或其他質量特征值（如硬度等）出現(xiàn)誤差無法避免，歸納起來一般是由普通因素和特殊因素兩類原因引起的。設備的運轉處于正常狀態(tài)，加工過程中出現(xiàn)誤差的原因通常稱為普通因素或隨機因素，一般符合統(tǒng)計規(guī)律，這種情況我們稱設備處于可控狀態(tài)；設備運轉不正常