Основой расчета являются заданные конструктором предельные отклонения – допуски. Допуск на размер определяет допустимый разброс значения, при котором деталь будет выполнять свою функцию и собираться в узел. Первый практический расчет – это анализ собираемости, или расчет размерных цепей. Если деталь А с допуском ±0.1 мм соединяется с деталью Б с таким же допуском, то зазор между ними может колебаться в пределах, рассчитанных методом максимума-минимума или вероятностным методом. Вероятностный метод, использующий статистические законы распределения размеров, позволяет расширить производственные допуски на составляющие звенья, снижая себестоимость изготовления, без риска потери собираемости.
Следующий уровень – расчет и планирование статистического контроля. Для оценки стабильности технологического процесса используются контрольные карты (Шухарта). На практике для ключевых параметров (диаметр вала, твердость после термообработки) выбирается размер выборки (например, 5 деталей из партии), периодичность отбора и строятся карты по средним значениям (X-карта) и размахам (R-карта). Расчет контрольных пределов (верхнего и нижнего) позволяет наглядно отслеживать, находится ли процесс в статистически управляемом состоянии, или в него вмешались особые причины, ведущие к браку. Это инструмент не для сортировки готовой продукции, а для предупреждения отклонений.
Важнейшими количественными показателями, которые необходимо рассчитывать, являются индексы воспроизводимости процесса – Cp и Cpk. Индекс потенциальной воспроизводимости Cp показывает, насколько ширины поля допуска (T) хватает для «умещения» естественного разброса процесса, характеризуемого величиной 6σ (шесть сигм).
Cp = T / 6σ.
Если Cp > 1.33, процесс считается потенциально способным укладываться в допуск. Однако Cp не учитывает смещение центра настройки процесса относительно середины поля допуска. Поэтому ключевым является индекс фактической воспроизводимости Cpk, который учитывает это смещение.
Cpk = min [ (USL - μ) / 3σ ; (μ - LSL) / 3σ ],
где USL и LSL – верхнее и нижнее предельное значение, μ – среднее значение процесса.
Расчет Cpk на практике позволяет численно оценить риск выхода параметра за границы допуска и принять решение о перенастройке оборудования.
Для оценки общего уровня качества продукции и процесса на предприятии рассчитываются комплексные показатели:
- Процент брака от запуска (PPM – количество дефектных деталей на миллион). Цель мирового класса – единицы или десятки PPM.
- Коэффициент сдачи продукции с первого предъявления (FTT – First Time Through).
- Затраты на качество (Cost of Quality), которые включают затраты на предупредительные мероприятия, контроль, а также внутренние и внешние потери от брака. Их расчет и анализ помогает оптимизировать вложения в систему менеджмента качества.
На практике современный расчет качества неразрывно связан с использованием измерительного оборудования и программного обеспечения. Координатно-измерительные машины (КИМ), лазерные сканеры и датчики в составе станков с ЧПУ генерируют массивы данных о реальных геометрических параметрах тысяч деталей. Статистический анализ этих Big Data позволяет выявлять скрытые тенденции, корреляции между параметрами и прогнозировать качество, переходя от реактивного контроля к предиктивному управлению.
Таким образом, расчет качества в машиностроении – это непрерывный цикл сбора данных, их статистической обработки, анализа и корректирующих воздействий на конструкцию, технологию и оборудование. Это язык, на котором общаются конструкторы, технологи, производственники и специалисты по качеству для создания конкурентоспособной продукции.
Комментарии (15)