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案例六 统计质量控制案例分析
【案例背景】
某纺织机械厂的主要产品之一是细纱机,也是该厂创效益、创外汇的产品。机梁是细纱机的主要零件,在细纱机中起着支承牵伸装置、导纱板升降装置、钢领板升降装置、纱架等部件的作用,其质量将直接影响细纱机装配质量。机梁自身结构属长向薄壁形,其长厚比达130∶1，极易产生加工变形，而技术精度要求高,其中主要技术特性值平面度要求仅为0.15mm。与同行业相比，为了减少切削，机梁毛坯加工余量仅为3mm，给加工工艺带来了难度，机梁数量大,每台细纱机有28根,每年需67000根机梁，机梁质量的好坏将直接影响该厂经济效益，而现在机梁质量波动较大,返修率较高.因此提高机梁一次合格率具有更重要的意义。
【案例目的】
充分利用统计质量控制中的旧七种工具找出质量问题，分析质量缺陷出现的原因，并制定对策计划和实施方案。
【案例分析】
1. 现场调查
为了提高机梁一次投入产出合格率，质量管理小组对机梁整个加工工艺过程进行了分析讨论。产品加工工艺流程：
铸坯 粗铣机梁两外角尺平面 精铣机梁两外角尺平面 铣机梁两里角尺铣机梁两里角尺凸肩面 粗、精铣机梁两端面总长 钻、攻机梁两角尺上螺纹及孔 去毛刺（如图1所示）

1 粗铣机梁两外角尺平面 2 精铣机梁两外角尺平面 3 铣机梁两条小平面
4 铣机梁两里角尺凸肩面 5 粗、精铣两端总长 6 钻、攻机梁角尺面上各螺纹及孔
图1 产品零件简图及加工工序
(1) 寻找原因
为了寻找出现废品的原因，对500件机梁加工工序的一次合格率进行测试，数据如表1所示.
表1 机梁加工工序一次合格率测试表
序号
工 序 名 称
测试数（根）
合格数（根)
合格率（%）
1
粗铣机梁两外角尺平面
500
473
94.60
2
精铣机梁两外角尺平面
473
375
79。28
3
铣机梁两条小平面
375
370
98.67
4
铣机梁两里角尺凸肩面
370
365
98.65
5
钻、攻机梁角尺面上各螺纹及孔
365
360
98.63
M=94.6%×79.28％×98.67％×98.65%×98。63%= 72%
对各工序共产生的140件不合格品制成不合格品表（表2）和它的排列图(图2）。
表2 机梁各加工工序不合格品表
项 目
不合格品数/根
累积不合格品数/根
累积百分数/％
精铣机梁两外角尺平面
98
98
70。00
粗铣机梁两外角尺平面
27
125
89.82
铣机梁两条小平面
5
130
92.86
铣机梁两里角尺凸肩面
5
135
94.43
钻、攻机梁角尺面上各螺纹及孔
5
140
100
N
140

由图2可见，五道工序中精铣机梁两外角尺平面为出不合格品最多的工序.
(2) 寻找影响精铣机梁两外角尺平面工序质量的主要因素
取118件由精铣机梁两外角尺平面工序所造成的不合格进行检测,得到精铣机梁工序不合格品表和它的排列图(如表3和图3所示）。
表3 精铣机梁工序不合格品表
项 目
不合格品数/根
累积不合格品数/根
累积百分数/%
平面度0。15mm
88
88
74。58
垂直度0。16mm
15
103
87。29
直线度0。04mm
7
110
93.22
表面粗糙度Ra<2。5μm
5
115
97。46
厚度超差
2
117
99。15
其 它
1
118
100
由图3可见，工序平面度是影响精铣机梁两外角尺质量的A类因素即为主要因素。
(3) 平面工序能力指数分析
对精铣机梁两外角尺平面工序中50例产品进行平面度工序能力指数测定，数据如表4所示。
表4 平面度工序能力指数测定表 （单位：×10-2mm）
7
8
12
11
8
7
6
14
9
12
12
12
11
14
10
11
9
11
10
11
12
15
8
9
9
14
9
10
11
13
12
13
15
14
13
12
14
10
13
11
11
15
12
12
10
12
13
10
10
13

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
T

T=15 =11.2
公差值(0.01mm)
频数（根）

图4 工序能力示意图
由图4可见：CPS=0。583〈1，说明工序能力不充分。
根据以上分析，质量管理小组制定了目标:
①根据工序能力稳定的要求，提出了要将工序能力指数CPS从值0.583提高到1以上的目标。
②根据国际一次投入产出合格率先进水平为80% ～ 85%的情况，提出了机梁一次合格率从72％提高到85%以上的目标。
2. 因果分析
为了找出影响机梁平面度而造成不合格品的原因，从人、机、料、方法、环境等五方面进行了分析、讨论，并画了机梁平面度不合格因果分析图(如图5）。
对图上列出诸多原因进行逐条分析,找出下列五条为影响机梁平面度质量的主要原因：
(1) 粗铣机梁弯曲变形
由于机梁属长向薄壁形结构，极易产生加工变形,粗铣机梁的加工变形和加工后由于堆放不当引起的弯曲变形，将会对精铣机梁质量造成直接的影响。
(2) 零件加工工序不合理
精铣平面加工工序为先加工有平面度要求的一角尺面，后加工无平面度要求的一角尺面,这样就会造成有平面度要求的角尺面二次装夹变形，影响该面的平面度质量。
(3) 夹紧点选择不合理

图6工件受力图
工件夹紧点选择是否合理将直接影响到工件的受力稳定,由于夹紧力F的力点设置在工件下端（如图6）因此易引起工件受力不稳，影响平面质量。
(4) 切削参数不合理
切削参数是否合理,将直接影响到零件切削加工的质量，由于过去工艺文件中未定切削参数，操作工厂选择参数不合理，出现了高速切削,强力切削的现象，产生了热变形和表面粗糙度增大。
(5) 刀具前角、修光刃圆弧R选择不合理
刀具的前角是影响切削时切削力大小的重要原因，由于机梁在结构上为长向薄壁形，自身刚性较差，原刀具前脚γ=0°，切削抗力较大,工件在切削时，切削阻力较大，极易产生切削热变形，而修光刃圆弧R，采用手工刃磨,圆弧R大小控制不一,圆弯过大，切削阻力大,切削热变形较大,圆弧R过小，表面粗糙度超差，影响零件表面质量.为了减少切削抗力，严格控制而修光刃圆弧R大小,须合理选择刀具前脚和修光刃圆弧R。
3. 制定对策计划表
针对主要原因制定对策计划表。如表5。
表5对策计划表
序号
要 因 项 目
目 标 措 施
负责人
完成日期
1
粗铣机梁弯曲变形
工艺规定粗铣机梁平面弯曲变形小于0。4mm以保证精铣质量
李 华
6月
2
零件加工工序不合理
调整加工工序
王 辉
7月
3
夹紧力点选择不合理
设计新夹具改进力点，使受力稳定
王 磊
7月
4
切削参数不合理
合理选择切削参数
曹 明
8月
5
刀具前角、修光刃圆弧R不合理
改进刀具前角，合理选择修光刃圆弧
张志林
8月
4. 对策和实施
(1) 由于粗铣机梁造成机梁弯曲变形影响机梁平面质量，所以工艺规定粗铣机梁平面弯曲变形小于0。40mm,以保证精铣质量。
(2) 对加工工序进行合理调整，把原加工工艺秩序调整为：先加工无平面度要求的一角尺面，再加工有平面度要求的角尺面,这样可减少二次装夹产生的变形，减少了影响平面度不合格的因素。
(3) 改进工装夹具力点，使受力稳定。改变原夹具夹紧力点，使夹紧力点从工件底部移到工件的中间，提高工件夹紧稳定性，并设计制造新夹具。
(4) 合理选择最佳切削参数，减少切削热量对零件质量的影响。经过反复试验比较，分析选定：转速n=500r/min 、进给量s=350mm/min、铣削深度t=0。5mm为最佳切削参数。 对刀具前角进行改进，合理选择修光刃圆弧R，改进修磨方法。
把原前角γ=0°改为γ=10°,有效地降低了切削阻力，减少了切削热变形对机梁平面度的影响。在确保零件表面粗糙度质量前提下，对修光刃圆弧R进行合理选择，取R=83mm，以减少切削抗力对零件平面质量的影响，并对修光刃圆弧R采用专用工具机械刃磨.
5. 效果检查
(1) CPS值测定（如表6和图7所示）
表6 工序能力指数测定表 （单位：×10-2mm）
7
8
8
10
10
9
8
11
12
10
10
10
9
9
6
7
8
7
10
6
7
8
9
10
10
11
11
13
12
11
11
11
8
13
12
8
9
9
12
9
10
10
9
9
10
10
10
9
9
10

0
2
4
6
8
10
12
14
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
T
频数/根
T=15 =9.48
公差值/0.01mm

图7 工序能力示意图
图8 活动前、后CPS值比较图
由图7可知CPS=1。1478〉1.
由图18可见，活动后工序能力指数CPS值提高并达到了提出的目标。
(2) 质量管理小组活动前、后合格率比较（如表7和图9所示）
表7 活动后机梁关键工序一次合格率测试表
序号
工 序 名 称
测试数/个
合格数/个
合格率/％
1
粗铣机梁两外角尺平面
500
482
96。40
2
精铣机梁两外角尺平面
482
460
95.43
3
铣机梁两条小平面
460
452
98.26
4
铣机梁两里角尺凸肩面
452
446
98。67
5
钻、攻机梁两角尺面上各螺纹及孔
446
440
98。65
M=96.40%×95。43%×98。26％×98.67%×98.65%=87。98%
由图9可见,质量管理小组实施措施后,一次合格率达到并超过小组预定的一次合格率为85%的目标。
图9 活动前、后合格率比较图
6. 巩固措施
为了进一步巩固以取得的成果,将这次质量管理活动的各项措施进行标准化，制定了“作业指导书”，使生产人员能按作业指导书中的加工方法及要求进行操作。