計(jì)算機(jī)輔助加工質(zhì)量控制系統(tǒng)

時(shí)間:2011-04-20 08:17:40 來源:未知

1 前言

在生產(chǎn)過程中，人們常常對(duì)實(shí)際加工出來的一批工件進(jìn)行檢查測(cè)量，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法加以處理和分析，從中找出規(guī)律，找出解決加工精度問題的途徑，并控制工藝過程的正常進(jìn)行。人工檢驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析是質(zhì)量控制的傳統(tǒng)方法，這是一項(xiàng)精細(xì)、單調(diào)而且費(fèi)時(shí)的工作。在統(tǒng)計(jì)采樣處理中會(huì)有少量不合格品漏檢而進(jìn)入合格品中。實(shí)際上，在生產(chǎn)和檢測(cè)過程中統(tǒng)計(jì)采樣處理經(jīng)常讓平均不合格率保持在某一百分比以下，這就是說允許工件合格率百分比略低于100%。

傳統(tǒng)質(zhì)量檢驗(yàn)的另一個(gè)問題是事后檢驗(yàn)，即零件質(zhì)量是在加工完后確定的。如果零件不合格，就需要返工或報(bào)廢，而返工費(fèi)用往往比正常加工費(fèi)用大。

計(jì)算機(jī)與傳感器技術(shù)的結(jié)合使檢驗(yàn)過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。檢驗(yàn)工作都是在100%的基礎(chǔ)上在線進(jìn)行，可以把它當(dāng)作生產(chǎn)工序中的一部分。100%的在線檢驗(yàn)結(jié)果作為反饋數(shù)據(jù)用于補(bǔ)償和調(diào)整制造過程。

計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制與傳統(tǒng)方法比有以下優(yōu)點(diǎn)：

可對(duì)零件100%在線檢測(cè)和測(cè)試，而不象傳統(tǒng)方法那樣抽樣，為生產(chǎn)過程控制提供精確的控制參數(shù)。
將生產(chǎn)過程中的檢驗(yàn)集成到某一道工序，而不必另設(shè)檢驗(yàn)工序，提高了工作效率。
由于采用了100%的在線檢驗(yàn)，既能判別超差工件，又能實(shí)時(shí)給出質(zhì)量控制圖，判別工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并給出相應(yīng)的調(diào)整措施。

本文對(duì)傳統(tǒng)質(zhì)量控制圖的有關(guān)控制參數(shù)進(jìn)行了修正，增加了生產(chǎn)過程控制的可靠性，并給出了計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制系統(tǒng)。

2 傳統(tǒng)質(zhì)量控制圖及參數(shù)修正

對(duì)于生產(chǎn)過程質(zhì)量控制主要是采用點(diǎn)圖分析法，傳統(tǒng)分析步驟是：

圖1 傳統(tǒng)質(zhì)量控制圖及參數(shù)

按加工先后順序隨機(jī)抽取一批樣本N，每組為m件(4或5件)計(jì)算X、σ_x、R和σR以及上下控制線。如圖1所示。
X為樣本組平均值的數(shù)學(xué)期望，Xj為樣本組平均值,R為樣本極差的數(shù)學(xué)期望，Rj為樣本極差的平均值，σ_x為x分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，σ_R為R分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
按一定的次序選取子樣本(m=4～5)計(jì)算Xj和R_j，并將點(diǎn)描繪在控制圖上。
根據(jù)點(diǎn)的正常波動(dòng)和異常波動(dòng)的標(biāo)志來判斷工藝過程是否穩(wěn)定，如果不穩(wěn)定就要對(duì)其影響因素進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)的措施。

由此可見控制圖中的X、R、σ_x和σ_R同樣本的容量有關(guān)，樣本容量越大，其參數(shù)越接近實(shí)際情況，估計(jì)誤差越小。在傳統(tǒng)的加工質(zhì)量控制中所使用的參數(shù)X、R、σ_x和σ_R從理論上講應(yīng)在無窮大樣本中得出，但在實(shí)際應(yīng)用中是不可能的，它們只是從足夠大的樣本上計(jì)算出來的。隨著加工的進(jìn)行，樣本空間逐漸增大。如果把測(cè)得的數(shù)據(jù)都作為原始樣本數(shù)據(jù)處理，那么就增加了質(zhì)量控制的可靠性，這對(duì)于傳統(tǒng)的加工質(zhì)量控制方法是無法實(shí)現(xiàn)的。而對(duì)計(jì)算機(jī)輔助加工質(zhì)量控制系統(tǒng)是可行的。因此，應(yīng)在生產(chǎn)過程中不斷地修正X、R、σ_x和σ_R，以增加其可靠性，同時(shí)也克服了在選擇樣本時(shí)由于工藝處在某種狀態(tài)所引起的隨機(jī)誤差的影響。

圖2 改進(jìn)后的質(zhì)量控制圖及參數(shù)

圖2為改進(jìn)參數(shù)后對(duì)第Ⅰ組工件進(jìn)行監(jiān)測(cè)所得的控制圖的中線及上下控制線。

X_i-1為包含第i-1組在內(nèi)的所有樣組平均值的數(shù)學(xué)期望，R_i-1為包含第i-1組在內(nèi)的所有樣組極差的數(shù)學(xué)期望，σ_{R_i-1}為包含第i-1組在內(nèi)的所有分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，σ_{R_i-1}為包含第i-1組在內(nèi)的所有R分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差。 #p#分頁標(biāo)題#e#

上述方法控制生產(chǎn)過程優(yōu)越于傳統(tǒng)方法。采用計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)工件進(jìn)行在線檢測(cè)，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析。它可以精確地提供該工序中誤差的性質(zhì)和變化規(guī)律，給出工件加工誤差的變化趨勢(shì)，判斷工藝過程是否處于控制狀態(tài)，如工藝過程處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)便給出分析結(jié)果及調(diào)整措施。計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制系統(tǒng)每測(cè)試一組數(shù)據(jù)，就要重新修正一次控制參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)所有采集點(diǎn)重新進(jìn)行判斷，并給出評(píng)價(jià)結(jié)果。

圖3 計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制系統(tǒng)框圖

3 系統(tǒng)硬件組成

計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。本系統(tǒng)采用接觸式測(cè)量，其原理是通過傳感器及測(cè)微儀將工件的加工誤差轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由計(jì)算機(jī)控制A/D板將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，輸出分析結(jié)果。給出相應(yīng)的調(diào)整信息，當(dāng)工藝系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

4 系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用混合編程方式，數(shù)據(jù)采集子程序用80486匯編語言編寫，統(tǒng)計(jì)分析程序用C語言編寫。本系統(tǒng)應(yīng)用軟件采用模塊式結(jié)構(gòu)，其程序框圖如圖4所示。該程序具有如下功能：

圖4 程序框圖

對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，給出實(shí)際分布圖、質(zhì)量控制圖，可供在線監(jiān)控。
判斷工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性，工藝系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)并給出改善措施。

5 結(jié)論

本文對(duì)加工過程質(zhì)量控制參數(shù)進(jìn)行了修正，為計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制提供了更可靠的控制參數(shù)。
實(shí)驗(yàn)表明，本文給出的計(jì)算機(jī)輔助加工質(zhì)量控制系統(tǒng)具有實(shí)用性，可作為CAM的一個(gè)環(huán)節(jié)，廣泛用于機(jī)械加工質(zhì)量控制中。

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