Специальные виды контроля
Рис. 5. Схема автоматизированной
Контроль качества на этапе сборки и испытаний
Сборка выявляет все дефекты предшествующих операций, поэтому на этапе сборки присутствует входной контроль, который может соответствовать любой категории.
На стадии сборки независимо от категории контроля качества широко применяются испытания. Для сложных и крупногабаритных изделий необходимо произвести разделение объекта на самостоятельные узлы, пригодные для испытаний и последующей работы в едином агрегате. Для оборудования нередко окончательный результат испытаний, подтверждающий качество всех этапов создания изделия, выявляется только при наладке изделия у заказчика.
При разработке испытательных систем необходимо использовать вычислительную технику, т.к. оператор не может одновременно регистрировать много параметров. Кроме того, в ходе испытаний необходима регулировка систем, быстрый вывод их из аварийного режима, что в приемлемые сроки может осуществить только управляющая машина.
Контроль проводится с помощью датчиков; микропроцессоров, откуда информация поступает в ЭВМ, где она обрабатывается и дается сигнал на продолжение испытаний и документирование или информация о необходимости регулировки параметров, замене тех или иных элементов.
Большое число контрольных параметров и требования к обеспечению высокой точности потребовало автоматизировать регистрацию и обработку.
Схема автоматизированной контрольной системы приведена на рис. 5.
| Коммутатор |
контрольной системы оборудования:
1 – изделие; 2 – исполнительный механизм.
Качество деталей зависит от оценки открытых и скрытых дефектов материала, которые выявляются при специальном контроле.
Цветную дефектоскопию применяют для контроля деталей на наличие усталостных, шлифовочных и закалочных трещин, пор. Операция контроля заключается в нанесении на поверхность детали красящей жидкости, обладающей большой проникающей способностью (керосин – 65 % + трансформаторное масло 30 % + скипидар + краситель). Под воздействием капиллярных сил жидкость попадает в микрощели. После сушки детали на нее наносят белую проявляющуюся краску (суспензию каолина), которая вытягивает жидкость, попавшую в трещины. Через некоторое время на белом или светло-розовом фоне образуется рисунок, указывающий рисунок и место расположения дефекта. Дефект проявляется в том случае, если соотношение ширины и глубины дефекта меньше единицы. При оптимальных условиях хорошо выявляются дефекты шириной более 0,001 мм.
Люминесцентный контроль дает более однозначные результаты. Оценка идет по свечению зон микродефектов под действием ультрафиолетового излучения.
Рентгеновский контроль позволяет выявить скрытые дефекты внутри материалов на достаточно большой глубине.
Гамма-лучевая дефектоскопия
Рис. 6. Схема гамма-лучевой
дефектоскопии:
1 – изотоп (γ-лучи); 2 – дефект;
5 – усилитель; 6 – образец;
7 – свинцовый блок.
Магнитная дефектоскопия.
Ультразвуковая дефектоскопия.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1. Построение контрольной карты
¨ Контрольные карты
Контрольная карта – это разновидность графика с наличием линий, называемых контрольными границами или границами регулирования. Эти границы обозначают ширину разброса размеров, образующегося в ходе ТП изготовления изделия. Если все точки графика входят в область, ограниченную контрольными границами, то это значит, что ТП протекает в нормальном режиме при стабильных условиях. Если точки графика выходят за контрольные границы, то это означает, что ТП разладился и необходимо принимать меры по его наладке.
Контрольные карты, оценивающие количественные показатели качества (например, точность размеров, твердость, шероховатость, погрешности формы), используют размерность, выраженную числом.
[При оценке качественных показателей качества (степень загрязнения, качество окраски и др.) используют две оценки – «качественно» и «некачественно»].
При количественной оценке используют так называемые – карты.
¨ Пример построения– карты
Допустим, что в период с 02.04.12 г. по 13.04.12 контролировалась толщина пластмассовой пластины, изготовляемой с использованием автоматизированного оборудования.
Исходные данные:
1. Наименование изделия – пластина.
2. Показатель качества – толщина.
3. Единица измерения – см.
4. Контрольные границы: верхняя – 5,7; нижняя – 5,3.
5. Дневная норма – 50 шт.
6. Объем выборки, n – 5 шт.
7. Периодичность выборки – ½смены.
Оператор: Иванов И.И.
Контролер: Петров П.П.
Все данные контроля приведены в табл. 1. В результате обработки данных строится контрольная карта, с помощью которой организуется регулирование процесса.
По данным контроля рассчитываем параметры контрольных карт.
v Контрольная карта :
UCL = + А2;LCL = – А2.
v Контрольная карта R:
UCL = D2; LCL – не определена.
где UCL – верхняя граница регулирования;
LCL – нижняя граница регулирования;
n – число изделий в выборке, (n = 5);
A2, D2 – коэффициенты для расчета контрольных границ (табл. 2).
Контрольная карта составляется в следующем порядке:
1) Выполняют измерения 20...25 последовательно изготовляемых групп изделий, т.е. выборок, по 4...5 изделий в группе (всего не менее 100 изделий). Данные контроля заносятся в таблицу 1.
Таблица 1 – Данные контроля, необходимые для построения контрольной карты
| Дата | № группы | Измеренные значения | Сумма ∑Х | Среднее значение | Диапазон (размах), R | ||||
| Х1 | Х2 | Х3 | Х4 | Х5 | |||||
| 02.04 | 5,3 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,6 | 27,1 | 5,42 | 0,3 | |
| 02.04 | 5,5 | 5,4 | 5,4 | 5,3 | 5,3 | 26,9 | 5,38 | 0,2 | |
| 03.04 | 5,5 | 5,3 | 5,3 | 5,3 | 5,4 | 26,8 | 5,36 | 0,2 | |
| 03.04 | 5,6 | 5,3 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 27,1 | 5,42 | 0,3 | |
| 04.04 | 5,5 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,3 | 27,0 | 5,40 | 0,2 | |
| 04.04 | 5,4 | 5,4 | 5,5 | 5,5 | 5,4 | 27, 2 | 5,44 | 0,1 | |
| 05.04 | 5,5 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 27,1 | 5,42 | 0,1 | |
| 05.04 | 5,6 | 5,4 | 5,5 | 5,4 | 5,4 | 27,3 | 5,46 | 0,2 | |
| 06.04 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,3 | 5,3 | 26,8 | 5,36 | 0,1 | |
| 06.04 | 5,5 | 5,3 | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 26,9 | 5,38 | 0,2 | |
| 09.04 | 5,4 | 5,4 | 5,5 | 5,4 | 5,4 | 27,1 | 5,42 | 0,1 | |
| 09.04 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,3 | 5,5 | 27,0 | 5,40 | 0,2 | |
| 10.04 | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 5,5 | 5,7 | 27,3 | 5,46 | 0,4 | |
| 10.04 | 5,3 | 5,4 | 5,5 | 5,4 | 5,4 | 27,0 | 5,40 | 0,2 | |
| 11.04 | 5,4 | 5,3 | 5,5 | 5,5 | 5,4 | 27,1 | 5,42 | 0,2 | |
| 11.04 | 5,4 | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 5,3 | 26,8 | 5,36 | 0,1 | |
| 12.04 | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 26,8 | 5,36 | 0,1 | |
| 12.04 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,5 | 27,1 | 5,42 | 0,1 | |
| 13.04 | 5,6 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 27, 2 | 5,44 | 0,2 | |
| 13.04 | 5,6 | 5,3 | 5,3 | 5,5 | 5,3 | 27,0 | 5,40 | 0,3 | |
| Сумма: | 540,6 | 108,12 | 3,8 |
2) Для каждой выборки рассчитывают среднее арифметическое значение размера, а затем среднее арифметическое значение для всех выборок :
=∑Х / m,
где m – общее число деталей во всех выборках.
= 540,6 / 100 = 5,406 (см), или = 108,12 / 20 =5,406 (см).
3) R = Хmax – Xmin
4) Рассчитываем значение среднего диапазона (размаха) R:
Rср= 3,8 / 20 = 0,19 (см).
5) Верхняя и нижняя границы регулирования
контрольная карта : UCL = 5,406 + 0,577×0,19 ≈ 5,516 (см),
LCL = 5,406 – 0,577×0,19 ≈ 5,296 (см);
контрольная картаR: UCL = 2,115×0,19 ≈ 0,402 (см); LCL – не определена.
Таблица 2 – Коэффициенты для расчета контрольных границ
| Размер выборки, n | А2 | D2 | Размер выборки, n | А2 | D2 |
| 1,880 | 3,267 | 0,419 | 1,924 | ||
| 1,023 | 2,575 | 0,373 | 1,864 | ||
| 0,729 | 2,282 | 0,337 | 1,816 | ||
| 0,577 | 2,115 | 0,308 | 1,777 | ||
| 0,483 | 2,004 |
| 5,5 |
| Выборки (группы) |
| Выборки (группы) |
| 5,4 |
| 5,3 |
| 5,2 |
| Rcр = 0,19 |
| UCL = 0,402 |
| R |
| 0,2 |
| 0,4 |
| 0,3 |
| 0,1 |
| LCL = 5,296 |
| =5,406 |
| UCL = 5,516 |
Рис. 1. Контрольная карта для толщины пластины
Когда на карте какая-то точка выходит за контрольную границу или находится на ней, это означает неправильную настройку или разлаженность процесса. Центр группирования средних величин может быть смещен от нормального положения. Обычно это легко устраняется настройкой оборудования.
Когда за контрольную границу перемещается точка на графике R, это означает, что увеличился разброс групп, случайные факторы нарушили нормальное течение процесса. Этот случай, как правило, более сложен для анализа, здесь необходимо усилить входной контроль материалов, проверить технические характеристики оборудования.
Задача.В период с 02.04.12 г. по 13.04.12 контролировался диаметр вала Ø мм. Построить контрольные карты.
Исходные данные: верхняя граница: Ø 12,12 мм; нижняя граница: Ø 12,01 мм.
Дневная норма: 100 шт.; Объем выборки: 4 шт.; Периодичность выборки: 1 раз в смену. Режим работы: 2х – сменный.
Таблица – Данные контроля
| Дата | № группы | Измеренные значения, мм | Сумма ∑Х | Среднее значение | Диапазон (размах), R | |||
| Х1 | Х2 | Х3 | Х4 | |||||
| 02.04 | 12,10 | 12,09 | 12,05 | 12,09 | 48,33 | 12,0825 | 0,05 | |
| 02.04 | 12,08 | 12,07 | 12,04 | 12,07 | 48,26 | 12,0650 | 0,04 | |
| 03.04 | 12,02 | 12,12 | 12,03 | 12,12 | 48,29 | 12,0725 | 0,10 | |
| 03.04 | 12,06 | 12,01 | 12,09 | 12,01 | 48,18 | 12,0450 | 0,08 | |
| 04.04 | 12,11 | 12,12 | 12,07 | 12,12 | 48,42 | 12,1050 | 0,05 | |
| 04.04 | 12,05 | 12,06 | 12,10 | 12,08 | 48,47 | 12,1175 | 0,05 | |
| 05.04 | 12,04 | 12,11 | 12,08 | 12,02 | 48,25 | 12,0625 | 0,09 | |
| 05.04 | 12,03 | 12,05 | 12,02 | 12,06 | 48,16 | 12,0400 | 0,04 | |
| 06.04 | 12,09 | 12,04 | 12,06 | 12,10 | 48,29 | 12,0725 | 0,06 | |
| 06.04 | 12,07 | 12,09 | 12,11 | 12,06 | 48,33 | 12,0825 | 0,05 | |
| 09.04 | 12,12 | 12,07 | 12,05 | 12,11 | 48,35 | 12,0875 | 0,07 | |
| 09.04 | 12,01 | 12,12 | 12,04 | 12,10 | 48,27 | 12,0675 | 0,08 | |
| 10.04 | 12,12 | 12,01 | 12,03 | 12,08 | 48,24 | 12,0600 | 0,11 | |
| 10.04 | 12,06 | 12,12 | 12,09 | 12,02 | 48,29 | 12,0725 | 0,10 | |
| 11.04 | 12,11 | 12,08 | 12,07 | 12,06 | 48,32 | 12,0800 | 0,05 | |
| 11.04 | 12,05 | 12,02 | 12,12 | 12,11 | 48,30 | 12,0750 | 0,10 | |
| 12.04 | 12,04 | 12,06 | 12,01 | 12,05 | 48,16 | 12,0400 | 0,05 | |
| 12.04 | 12,03 | 12,10 | 12,12 | 12,04 | 48,29 | 12,0725 | 0,09 | |
| 13.04 | 12,09 | 12,08 | 12,07 | 12,03 | 48,27 | 12,0675 | 0,06 | |
| 13.04 | 12,07 | 12,02 | 12,12 | 12,09 | 48,30 | 12,0750 | 0,10 | |
| 16.04 | 12,12 | 12,06 | 12,01 | 12,07 | 48,26 | 12,0650 | 0,11 | |
| 16.04 | 12,02 | 12,11 | 12,12 | 12,12 | 48,47 | 12,1175 | 0,10 | |
| 17.04 | 12,06 | 12,05 | 12,06 | 12,01 | 48,18 | 12,0450 | 0,05 | |
| 17.04 | 12,09 | 12,04 | 12,11 | 12,12 | 48,36 | 12,0900 | 0,08 | |
| 18.04 | 12,07 | 12,03 | 12,05 | 12,06 | 48,21 | 12,0525 | 0,04 | |
| 18.04 | 12,12 | 12,09 | 12,04 | 12,11 | 48,36 | 12,0900 | 0,08 | |
| 19.04 | 12,01 | 12,07 | 12,03 | 12,05 | 48,16 | 12,0400 | 0,06 | |
| 19.04 | 12,12 | 12,12 | 12,09 | 12,04 | 48,37 | 12,0925 | 0,08 | |
| 20.04 | 12,08 | 12,01 | 12,05 | 12,03 | 48,17 | 12,0425 | 0,07 | |
| 20.04 | 12,02 | 12,12 | 12,04 | 12,09 | 48,26 | 12,0650 | 0,10 | |
| Сумма: | 1448,57 | 362,1425 | 2,19 |
12,0714 0,073
= 1448,57 / 120 = 12,0714 (мм), или = 362,1425 / 30 = 12,0714 (мм).
Rср=2,19 / 30 = 0,073 (мм).
LCL = 12,0714 − 0,729×0,073 = 12,018183 (мм).
LCL – не определена.
| R |
| 0,04 |
| 0,06 |
| 0,08 |
| 0,10 |
| Выборки |
| 12,0600 |
| 12,1000 |
| 12,1200 |
| UCL=0,167 |
| Rcр=0,073 |
| UCL = 12,125 |
| =5,406 |
| 12,0200 |
| 12,0800 |
| 12,0400 |
| Выборки |
| LCL = 12,018 |
Рис. 1. Контрольная карта для диаметра вала Ø мм.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2. Выборочный контроль
По способу отбора изделий, подвергаемых контролю качества, различают сплошной (100%-ный) и выборочный контроль.
Для сокращения затрат на контроль в крупносерийном и массовом производстве больших партий изделий (генеральной совокупности) контролю подвергают только часть партии – выборку.
Если уровень качества изделий в выборке соответствует установленным требованиям, то считают, что всю партию можно принять как годную. В противном случае партия бракуется.
В ряде случаев партия может быть ошибочно забракована, и это считается ошибкой первого рода, или риском поставщика. Ошибка противоположного свойства называется ошибкой второго рода или риском заказчика. Обе ошибки выражаются в процентах и оговариваются при совершении торговых сделок.
Если долю дефектных изделий в партии обозначить как q, то
q = ND / N ,
где N и ND – соответственно число дефектных деталей и их общее число.
Доля дефектных деталей в выборке qn
qn = Z / n ,
где Z – число бракованных деталей в выборке;
n – объем выборки.
Если бы генеральная совокупность и выборка имели распределение деталей по закону равной вероятности, то выборочный контроль значительно упростился бы, но к сожалению, закономерности не совпадают и в общем случае:
qn q ,
что и является причиной ошибок обоих родов при выборочном контроле.
Если qn > q, то возникает ошибка первого рода и, наоборот.
В разных случаях получают разные законы распределения вероятностей попадания годных и дефектных деталей в выборку, поэтому следует правильно выбирать математический аппарат для оценки качества контроля. При выборочном контроле выбирают в основном биноминальный, гипергеометрический, Пуассона и нормальный законы распределения.
Первые три закона являются законами распределения случайных величин и используются при контроле по качественному признаку, когда каждое отдельное испытание в серии имеет только два исхода: изделие годное или дефектное. Нормальный закон используется при контроле по количественным признакам.