計算機輔助加工質(zhì)量控制系統(tǒng)

時間:2011-04-20 08:17:40 來源:未知

1 前言

在生產(chǎn)過程中，人們常常對實際加工出來的一批工件進行檢查測量，運用數(shù)理統(tǒng)計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行。人工檢驗和統(tǒng)計分析是質(zhì)量控制的傳統(tǒng)方法，這是一項精細、單調(diào)而且費時的工作。在統(tǒng)計采樣處理中會有少量不合格品漏檢而進入合格品中。實際上，在生產(chǎn)和檢測過程中統(tǒng)計采樣處理經(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)量檢驗的另一個問題是事后檢驗，即零件質(zhì)量是在加工完后確定的。如果零件不合格，就需要返工或報廢，而返工費用往往比正常加工費用大。

計算機與傳感器技術(shù)的結(jié)合使檢驗過程實現(xiàn)了自動化。檢驗工作都是在100%的基礎(chǔ)上在線進行，可以把它當(dāng)作生產(chǎn)工序中的一部分。100%的在線檢驗結(jié)果作為反饋數(shù)據(jù)用于補償和調(diào)整制造過程。

計算機輔助質(zhì)量控制與傳統(tǒng)方法比有以下優(yōu)點：

可對零件100%在線檢測和測試，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)過程中的檢驗集成到某一道工序，而不必另設(shè)檢驗工序，提高了工作效率。
由于采用了100%的在線檢驗，既能判別超差工件，又能實時給出質(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。

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

2 傳統(tǒng)質(zhì)量控制圖及參數(shù)修正

對于生產(chǎn)過程質(zhì)量控制主要是采用點圖分析法，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抽取一批樣本N，每組為m件(4或5件)計算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)計算Xj和R_j，并將點描繪在控制圖上。
根據(jù)點的正常波動和異常波動的標(biāo)志來判斷工藝過程是否穩(wěn)定，如果不穩(wěn)定就要對其影響因素進行分析，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)越接近實際情況，估計誤差越小。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，但在實際應(yīng)用中是不可能的，它們只是從足夠大的樣本上計算出來的。隨著加工的進行，樣本空間逐漸增大。如果把測得的數(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，這對于傳統(tǒng)的加工質(zhì)量控制方法是無法實現(xiàn)的。而對計算機輔助加工質(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，同時也克服了在選擇樣本時由于工藝處在某種狀態(tài)所引起的隨機誤差的影響。

圖2 改進后的質(zhì)量控制圖及參數(shù)

圖2為改進參數(shù)后對第Ⅰ組工件進行監(jiān)測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。采用計算機測試系統(tǒng)對工件進行在線檢測，實時統(tǒng)計分析。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，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)時便給出分析結(jié)果及調(diào)整措施。計算機輔助質(zhì)量控制系統(tǒng)每測試一組數(shù)據(jù)，就要重新修正一次控制參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上對所有采集點重新進行判斷，并給出評價結(jié)果。

圖3 計算機輔助質(zhì)量控制系統(tǒng)框圖

3 系統(tǒng)硬件組成

計算機輔助質(zhì)量控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。本系統(tǒng)采用接觸式測量，其原理是通過傳感器及測微儀將工件的加工誤差轉(zhuǎn)換成電信號，由計算機控制A/D板將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并對采集數(shù)據(jù)進行系統(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，發(fā)出報警信號。

4 系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計

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

對所采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，給出實際分布圖、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)定時并給出改善措施。

5 結(jié)論

本文對加工過程質(zhì)量控制參數(shù)進行了修正，為計算機輔助質(zhì)量控制提供了更可靠的控制參數(shù)。
實驗表明，本文給出的計算機輔助加工質(zhì)量控制系統(tǒng)具有實用性，可作為CAM的一個環(huán)節(jié)，廣泛用于機械加工質(zhì)量控制中。

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