技術在軋輥扁頭加工中的應用

李泊寧

(山西阿克斯太鋼軋輥有限公司，山西 太原 030000)

0 引言

在市場經濟日益發達的今天，人們對產品質量的要求越來越高，如何保證產品質量，提高客戶滿意度，已成為每個生產廠商首要解決的問題。軋輥扁頭需要和軋機進行裝配，且不同品種的軋輥扁頭在加工時需要頻繁更換刀具、更改進給單位等系列因素，致使其在加工過程中存在不穩定狀態。為了確保裝配無誤，利用SPC(Statistical Process Control，統計過程控制)技術對扁頭加工過程能力進行控制，是行之有效且必要的手段。本文探討如何利用SPC技術繪制控制圖，依據SPC控制圖判斷原則，通過觀察控制圖來實時監控扁頭加工過程能力。

1 SPC及過程能力

SPC是一種利用數理統計的方法來進行過程控制的工具。SPC控制圖是通過收集過程數據，對加工過程質量測定、記錄、管理的一種科學方法設計圖。過程能力， 即過程加工質量方面的能力，是指加工過程在穩定狀態下的最小波動。過程能力和尺寸公差無關，而是取決于人、機、料、法、環等質量因素。

2 SPC控制圖類型選擇及數據采集計算

控制圖主要分為兩大類：計數型控制圖和計量型控制圖。計數型控制圖一般適用于過程數據是離散的(如合格/不合格)，大多是將現有的數據轉化成控制圖的形式，而不需要額外收集數據。計量型控制圖一般適用于過程數據是連續的(如長度、直徑)，需要收集大量的數據來繪制成控制圖，并且在首次控制圖繪制完成后，后續數據延續在此控制圖中體現。計量型控制圖主要有三種類型：①平均值-極差控制圖，通常用符號-R來表示，是最常用的控制圖類型，需要收集大量數據且計算工作量大；②中位數-極差控制圖，通常用符號-R來表示，比較常用，計算簡單，但是效果較差；③單值-移動極差控制圖，通常用符號x-Rs來表示，簡單方便，可及時判斷工序是否處于穩定狀態，但不易發現工序分布中心的變化。

3 SPC技術在軋輥扁頭加工中的應用

利用雙面銑床對軋輥扁頭進行加工過程中需要測量多個點，會產生大量數據。根據這一加工特點，選擇采用計量控制圖中的平均值-極差控制圖，也就是-R控制圖。加工的軋輥扁頭結構及測量位置如圖1所示。

圖1 軋輥扁頭結構及測量位置

在生產過程中對軋輥扁頭的尺寸數據進行記錄，每4個點為一個樣本，即樣本容量n=4。收集20個樣本數據，即樣本個數k=20。加工過程中軋輥扁頭測量數據見表1。

以第一個樣本為例，4個測點的平均值和極差為：

R01=269.8-269.78=0.02.

其余樣本的平均值和極差以此類推。

=∑k.

(1)

=∑Rk.

(2)

表1 軋輥扁頭測量數據

中心值

CL=.

(3)

上控制界限

UCL=+A2.

(4)

下控制界限

LCL=-A2.

(5)

其中：A2為隨著樣本容量n而變化的系數，n=4，A2=0.729。

將數值代入式(3)～式(5)計算得出：CL=269.788，UCL=269.872，LCL=269.704。

R圖中心值和控制界限的計算公式為：

CL=.

(6)

UCL=D4.

(7)

LCL=D3.

(8)

其中：D3、D4為隨著樣本容量n而變化的系數，本例D3為負值，取為0，D4=2.282。

將數值代入式(6)～式(8)計算得出：CL=0.034，UCL=0.078，LCL=0。

4 SPC控制圖制作

圖2 多點量-R控制圖

在標準控制表格建立好以后，每制作完成20個樣本，采集數據，在控制圖中進行描點，根據控制圖情況，分析其加工過程是否穩定。

5 SPC控制圖判斷原則

5.1 正常控制圖其各點的動態

(1) 任何點沒有超出控制界限(在控制界限上的點按超出處理)。

(2) 各點的分布呈隨機狀態，排列無缺陷且無任何規則可循。

5.2 異常控制圖的判讀

(1) 任何點超出控制界限以外。

(2) 連續9點以上出現在中心線同一側。

(3) 連續6點呈現上升或下降趨勢。

(4) 連續14點交替上下變化。

(5) 連續3點中有2點與中線的距離超過2個標準差(同一側)。

(6) 連續5點中有4點與中線的距離超過1個標準差(同一側)。

(7) 連續15點排列在中線1個標準差范圍內(任一側)。

(8) 連續8點與中心線的距離大于1個標準差(任一側)。

通過SPC控制圖判斷原則，我們可以清楚地看出，首次繪制的控制圖(見圖2)沒有出現5.2所列出的異常狀態，故可以認為該過程是按照預計的要求進行，處于受控狀態。后續繼續提取數據，用同樣的方法進行計算，繪圖，觀測。如果在繼續觀測時，控制圖顯示出異常，現場人員則應進一步分析原因，并采取相應的措施進行調整。

6 結語

目前，國內大多數的質量控制依賴產品的最終檢驗，并靠其篩選出不符合規范的產品，這種依賴最終檢驗的方法是對人力和物力的浪費，因為它是在不合品已經生產后發生的事后檢驗。通過利用SPC技術，利用現場控制圖制作，讓過程管理從被動的事后把關，到主動的在過程中控制，提前預警。通過過程中實時的數據收集，運用SPC理論將數據分析計算后以SPC控制圖形形式表現出來，當發現控制圖有異常表現時，現場人員可及時地發現并作出相對應的調整，避免了不合格品的生產，提高了生產效率和產品質量的同時，也降低了企業的生產成本，進而提高了企業的競爭能力。