浅谈制造公差带的确定与控制

浅谈制造公差带的确定与控制陈满秀（柳州铁道职业技术学院广西柳州545007）【摘要】本文从某汽车总装厂的生产现场发生的问题解决着手，浅谈汽车零部件生产厂家应如何确定制造公差带及其控制，同时提醒年轻的工程技术人员应注重经验的积累。【关键词】制造公差带;确定;控制【作者简介】陈满秀（1969-），女，湖南祁阳人，柳州铁道职业技术学院汽车工程系高级工程师，主要从事汽车运用技术研究。【收稿日期】2009-4-5【中图分类号】U461【文献标识码】ADiscussionontheIdentificationandControloftheManufacturingToleranceChenManxiu(LiuzhouRailwayVocationalTechnicalCollege,Liuzhou,Guangxi545007)Abstract:Thispaperbasesonthequestionsolutionwhichoccursfromtheassemblyfactory'sproduction,discussinghowtheAutomobileComponentsManufacturerdeterminethemanufacturetolerancezoneandcontrol,simultaneouslyremindtheyoungengineersandtechniciansshouldpaygreatattentiontoaccumulateexperiences.Keywords:ManufactureToleranceZone;Determination;Control前言随着汽车制造业在中国的迅猛发展，许多大、中型汽车跨国公司在中国建立生产基地，催生了一大批的汽车零部件制造工厂（即供应商）。这些工厂利用现有的技术设备，生产零部件时直接把主机厂提供的设计参数（图纸要求）做为生产中的制造标准。按照产品质量分布的正态分布规律，产品的不合格率远远高于0.27%水平——传统控制图理论则是单侧3个标准差，不合格率控制在0.27%水平——PPM(百万分之不合格品率)为2700。如果重新改造生产设备以适应新的发展需求，需要投入大量的成本，在还没有赢利的情况下要追加投资，这是管理者最不情愿做的事。目前质量管理的步伐已经从传统的质量检验阶段发展到全面质量管理的西格玛质量管理阶段。西格玛质量管理法固然能够从长期规划上有所建树，但需要前期投入大量的人力、物力，国企或私企的工厂不可能淘汰原有的工艺设备。因此，解决现有的生产力与产品需求质量成倍提高成为一对不可调和的矛盾。基于此，主机装配厂项目小组采用下述方法使供应商生产出来的产品符合主机装配厂的要求：1、将质量管理从自身前移到供应商现场管理，对供应商进行现场监控；2、通过逆向思维的方法，利用数据统计分析的结果结合过程能力指数要求反推出供应商生产零件的上、下控制限，对生产过程进行管理。下面是一个真实的案例：某供应商采用传统的质量检验，生产出来的十几万只挺杆被主机装配厂判为不合格，起因是由于：一、对气门间隙调整合格率低的分析通常情况下，在一个生产线的自动化程度很高的中外合资装配厂，供应商的零件是免检产品，直接送到线旁使用。该厂要求生产线的ＦＴＱ（一次下线合格率）为９８.５％。而气门间隙调整这个工位的ＦＴＱ，在６０％左右。面对这样的差距，技术人员从人、机、料、法、环五个方面进行分析，最后将焦点锁定在料上——供应商提供的装配零件挺杆。技术人员送了生产线上拒收的和线旁的挺杆对应分组各十只到三坐标室进行测量，结果分别有8个和5个零件不合格。追加测量线旁零件二十只，结果仍有7个零件不合格。根据检测结果，装配厂判该批挺杆全部不合格，立即通知供应商整批退货。二、挺杆的选用标准由于该零件是根据气门间隙的测量结果按高度选用的，单机用量１６只，按高度分４０个组别供挑选，组距为０.０２mm（见图1），库房内有存品十几万只。图1挺杆零件图及分组表供应商反馈的资料表明：所有挺杆都是百分之百按要求测量分组，在工厂内部是受控管理的。但派人抽零件测量，十个中确实有二、三个零件超差0.001-0.002mm。依据质量检验管理与方法GB/T2828.1-2003计数抽样检验程序，如此高的不合格率，装配厂有权整批退货。同时因供应商零件的质量造成生产停线的，处以500元/分钟的罚款。为了保证生产的顺利进行，装配厂作出两个决定：1、供应商派足够的人员，在装配厂库房用千分尺挑选：组距原为±０.０1mm的内缩为±0.007mm，即每组的公差带现在是0.014mm（见图2）。同时组织人员对供应商的中转库及其生产库内的成品按此要求全部重检。2、供应商要尽快成立质量改进小组分析根本原因，采取长期对策。在随后的几天中，装配厂检查了供应商提供的过程控制工艺资料，发现其制造工艺中的公差要求就是设计要求，并采用传统的质量检验方法。这就是为什么生产厂家百分之百检测合格的产品，再次检测会有不合格品的原因了。三、制造公差带的确定由于最终产品分组检测的标准为±0.01mm，和设计图上的要求一模一样。操作者用千分尺作为检具来测量，检具的固有误差是0.001mm。现在来测量当时终检为边界尺寸的零件μ-0.01mm，考虑到检具误差，它的测量值一定会落在［-0.011，-0.009］,这个零件就跨图2公差调整越两个组。假定操作者最终测量值为μ-0.009mm，把它确定在X组内。现在复检，读数为μ-0.011mm,判定不合格，因为它应该属于X-1组。因此在这个模糊区域边界值±0.001mm的零件是要禁止生产的。实际制造公差带则为0.018mm。同理，对于生产过程中遇到的所有可能的误差都要考虑进去。就算是再高级的生产系统都会有系统误差，再精密的量具也会有固有误差，因此制造公差带一定会略小于设计公差带。下面可以通过统计过程控制（SPCStatisticalProcessControl）来分析供应商的内控公差。装配厂要求其供应商的过程能力指数Cp1.33，设计图上对挺杆的分组级差T=0.02mm，根据过程能力指数的定义：Cp=δ6T所以：δ6=CpT=0.02÷1.33=0.015通常在正态分布情况下，产品的质量特性值落入±3δ范围内的概率（即合格品率）为99.73%，落入范围外的概率（不合格品率）为0.27%。因此［μ-3δ，μ+3δ］则作为加工工厂的内部控制限。0.015mm则成为制造公差带。四、制造公差带的控制当生产过程仅存在偶然（随机）因素引起波动时，过程输出的质量特性X通常服从正态分布N(μ,δ2)。见图3。图3正态分布图W.A.休哈特博士将正态分布图及其控制限μ±3δ同时左转90°，并以横轴为时间或样本编号，以纵轴为过程参数（均值、标准差等），在控制限μ±3δ处画两条用虚线表示的水平线，用这张控制图对生产进行监控。见图4。图4控制图在现场使用时，先规定一个合理的时间间隔，然后按时抽取一个样本，测量样本中每个样品的质量特性，计算其平均值或其他统计特征量。最后将计算结果点绘制在控制图上，如此不断重复，累计到一定数量后就可以对过程有无异常波动作出判断。若无异常波动，则可以认为过程受控；若有异常波动，则认为过程失控，这时就需要查找原因并采取措施，使过程调整到受控状态。五、验证结果挑选后的零件上线后，当天的FTQ提高到96.23%。由现场技术人员的调查跟踪二个月的数据表明：此工序的FTQ保持在93%以上。供应商重新制定了工艺，采用了新的控制限，加工了首批1000只挺杆，经抽查全部满足图纸要求。从而解决了因零件质量合格率低造成该调整工序FTQ过低的难题。六、结语在国家标准GB/T19001-2008质量管理体系中，过程方法占据重要的地位。将西格玛质量管理的先进理念应用于生产过程中，有利于提高企业的产品质量，提升企业的管理形象。这种方法，非常适合于在供应商中推广，使他们可以利用现有的资源，整合适当的人力物力，不必进行大量的投资，使生产出来的产品大幅提升合格率，从而满足主机厂的要求。参考文献：［1］毛清华.统计过程控制[M].北京：机械工业出版社，2002:4.［2］于振凡.统计技术在质量管理中的应用(3)[F].北京：世界标准化与质量管理，2004(6).［3］孙宝银,于宝川.浅谈统计技术的应用[F4].天津：质量春秋，2006(1).［4］GB/Z19027-2005GB/T19001-2000的统计技术指南.［5］GB/T19022-2003测量管理体系测量过程和测量设备的要求.（责任编辑：王洪广）