Основы построения системы контроля качества продукции

Под системой контроля качества продукции на АЛ понимается сово­купность контрольных операций, из­мерительных средств и форм их экс­плуатации, предназначенных для обес­печения и поддержания заданного и проверки фактического уровня ка­чества продукции на всех этапах ее изготовления.

Система контроля должна решить две основные задачи. Во-первых, необ­ходимо по возможности предупредить появление брака в процессе изготов­ления продукции; во-вторых, исклю­чить возможность попадания брако­ванной продукции к потребителю. Для того чтобы решить эти задачи, требуется прежде всего достаточная информация о технологическом про­цессе, с которым система контроля неразрывно связана. Если технологи­ческий процесс не гарантирует полу­чения заданного допуска, применяют сплошной контроль. Вопрос о приме­нении ручного или автоматического контроля определяется экономической целесообразностью. Приемочный кон­троль может в основном решить лишь вторую задачу — гарантировать по­требителя от негодных деталей. В ряде случаев, когда сплошной контроль оказывается экономически малоэффек­тивным, применяют выборочный при­емочный контроль, основанный на математико-статистических методах.

Правильно организованный при­емочный контроль позволяет также систематически получать надежную ин­формацию для изучения и корректи­рования рабочих процессов и наряду с выполнением основных функций спо­собствует поддержанию технологичес­кой дисциплины и тем самым предуп­реждению брака.

Для предупреждения появления бра­ка главным образом применяют операционный контроль, который базиру­ется на использовании методов теории управления, математической статисти­ки и теории вероятностей. В практике эксплуатации АЛ нашли применение как приемочный, так и операционный контроль, которые дополняют друг друга и образуют единую систему контроля.

По мере совершенствования системы контроля сокращаются потери произ­водства, но при этом, как правило, возрастают затраты на контроль. Та­ким образом, при разработке системы контроля необходимо сопоставлять за­траты на ее реализацию с потерями производства, вызываемыми ее не­совершенством. Система контроля бу­дет оптимальной при минимальной сумме затрат на реализацию и убыт­ков от ее несовершенства.

Система контроля характеризуется рядом основных показателей, к ко­торым относятся: а) объем и периодич­ность контроля; б) контролируемые параметры; в) точность измерения; г) производительность контроля; д) на­дежность средств измерения.

Для определения количественных значений многих из указанных пока­зателей системы контроля необходимо прежде всего располагать данными о характере технологического про­цесса. Если систему контроля разра­батывают для вновь проектируемого производства, то характеристики тех­нологического процесса в пределах установленных допусков и с учетом допускаемого брака выбирают апри­орно на основании общепринятых тео­ретических положений. При разра­ботке системы контроля для действующего или аналогичного производства характеристики технологического про­цесса необходимо установить экспе­риментально.

При автоматической обработке на станках различают управляемые и неуправляемые параметры деталей. К управляемым относятся параметры соблюдение которых обеспечивается настройкой станка, регулируемой без нарушения цикла, обработки, т. е. без остановки станка. К управляемым па­раметрам в основном относятся раз­меры обрабатываемых поверхностей.

Управляемые параметры могут кон­тролироваться либо непосредственно в процессе обработки, либо по оконча­нии ее. Результаты измерений исполь­зуются в первом случае для подачи командных импульсов на изменение режимов и окончание обработки, а во втором — для текущей подналадки уровня настройки станка.

К неуправляемым относятся пара­метры деталей, заданная точность ко­торых обеспечивается настройкой стан­ка, не подвергающейся текущему кор­ректированию; к ним относятся в ос­новном отклонения формы и взаимного расположения поверхностей. При сни­жении точности станок останавливают для наладки или ремонта. Эта операция нарушает ритм автоматической работы и снижает производительность АЛ. Поэтому одно из главных требований к автоматическим процессам обработки заключается в том, чтобы настройка станка, обеспечивающая заданную точ­ность, особенно неуправляемых пара­метров, сохранялась на протяжении достаточно длительного времени.

Объем и периодичность контроля. Объем и периодичность выборок, ко­торые определяют возможность приме­нения выборочного контроля, уста­навливают на основании анализа тех­нологического процесса. При этом для наладчиков технологического обору­дования и контролеров ОТК объем и периодичность выборки устанавливают по-разному, исходя из поставленной цели контроля.

Разработаны стандарты, которые устанавливают порядок ведения вы­борочного контроля. Для опреде­ления объема и периодичности кон­троля рекомендуется использовать ГОСТ 15893—77 (метод средних зна­чений и размахов) и ГОСТ 16490—70, ГОСТ 16491—80Е, ГОСТ 16492—70, ГОСТ 16493—70 (статистический при­емочный контроль по альтернативному признаку).

Контролируемые параметры. Коли­чество измеряемых параметров деталей и узлов зависит прежде всего от зна­чимости контролируемого параметра и надежности его формирования в технологическом процессе. Существенное значение имеет связь различных пара­метров для данного технологического процесса. Наличие этих связей уста­навливают на основании определения коэффициента корреляции.

Наряду с выборочным контролем по параметрам, определяемым техниче­скими требованиями и чертежами, в объеме и с периодичностью, о кото­рых было сказано выше, в некоторых случаях на АЛ создают специальные пункты сплошного приемочного кон­троля, расположенные по ходу технологического процесса. На этих пунк­тах контролируемые параметры выби­рают с учетом следующих соображений: а) после операций, повторное прове­дение которых для устранения дефек­тов обработанных поверхностей ста­новится невозможным в случае обра­ботки детали на последующей опера­ции (в связи с отсутствием имевшихся ранее технологических баз); б) перед операциями, требующими аварийной блокировки от попадания на них из­делий, не соответствующих операци­онному чертежу; в) после операций окончательной обработки некоторых поверхностей детали (это ликвидирует непроизводительные затраты, связан­ные с дальнейшей обработкой заве­домо бракованных деталей, и умень­шает объем приемочного контроля изделий в конце АЛ); г) после окон­чательной обработки деталей в конце АЛ по параметрам, служебное назна­чение которых требует высокой га­рантии их качества.

Целесообразность применения авто­матических средств приемочного кон­троля обусловливается трудоемкостью контроля изделия, ритмом работы АЛ, легкостью автоматизации и другими условиями, определяющими в целом технико-экономическую эффективность системы контроля.

Точность измерения. Регламентиро­ванный СТ СЭВ 303—76 предел допу­скаемой погрешности измерения яв­ляется наибольшей допускаемой по­грешностью измерения, включающей влияние погрешности средств измере­ния, установочных мер, температурных деформаций, базирования и т. д. Значения размеров, полученные при измерении с погрешностью, не пре­вышающей пределы допускаемой по­грешности измерения, принимают за действительные. Допускаемые погреш­ности устанавливают в зависимости от допуска на изготовление и номиналь­ных измеряемых размеров.

Допускаемая погрешность измерения состоит из случайных и неучтенных си­стематических погрешностей измере­ния; при этом случайная погрешность не должна превышать 0,6 допускае­мой погрешности измерения и прини­мается равной 2а, где а — среднее квадратическое отклонение погреш­ности.

Поскольку стандарт регламентирует погрешность измерения, которая вклю­чает суммарное влияние многих состав­ляющих, то при назначении средств измерения необходимо выполнить рас­чет составляющих погрешности изме­рения и установить долю каждой из них. Установленное значение каждой составляющей погрешности изме­рения в значительной степени опреде­лит выбор необходимых средств изме­рения и условия их эксплуатации.

Для автоматических средств кон­троля важно, чтобы точность их работы (при использовании для этих целей ручных измерительных средств) оце­нивалась с применением тех же прин­ципов. Во избежание различной оценки контролируемых величин схемы изме­рения размерных параметров для соответствующих деталей должны быть специально оговорены при разработке средств измерения.

Производительность контроля. Про­изводительность контроля определяют исходя из такта работы АЛ, обуслов­ленного производственной программой, с учетом выбранного объема контроля. При определении производительности контроля приходится также учиты­вать необходимость повторной проверки деталей, забракованных кон­трольными автоматами.

Расчет производительности автома­тических контрольно-измерительных средств следует вести с учетом их тех­нического обслуживания. Производи­тельность контроля лимитируется точ­ностью измерения, которая в значительной степени зависит от скорости вращения измеряемой детали. Для нахождения оптимальной производи­тельности контроля необходимо также располагать данными о связи точ­ности и производительности различ­ных методов измерения.

Надежность средств измерения. На­дежность АЛ является важнейшей ха­рактеристикой, определяющей эффек­тивность автоматизации производствен­ных процессов. Существенное значе­ние при этом имеет надежность средств измерения.

При работе АЛ возникают как функ­циональные, так и параметрические (точностные) отказы. Следствием функ­циональных отказов являются оста­новки АЛ, вызванные поломками ее отдельных узлов и механизмов и другими причинами, а точностных отка­зов — выход значений размерных параметров обрабатываемых деталей за допустимую границу.

Основными средствами контроля раз­меров изделий для использования в АЛ являются: приборы ручного контроля, устройства операционного контроля и контрольно-измерительные автоматы.

Приборы ручного контроля приме­няют для выборочного и сплошного контроля различных размерных па­раметров изделия. При правильно организованной эксплуатации они обес­печивают высокое качество контроля и практически не влияют на надеж­ность АЛ.

Устройства операционного контроля влияют на функциональную и техно­логическую надежности АЛ. Полом­ки устройств операционного контроля вызывают остановку АЛ. Различные неисправности устройств операцион­ного контроля и системы станок—при­бор могут вызвать точностные отказы, при которых размеры х обрабатывае­мых деталей выходят за границу поля допуска на величину Условие точностного отказа выражается нера­венством где — предел допустимой погрешности сред­ства измерения; — допуск.

К числу таких неисправностей отно­сятся поломки отдельных элементов измерительного тракта и сбои настрой­ки устройств управляющего контроля. Последние могут иметь устойчивый или самоустраняющийся характер. Полом­ки и устойчивые сбои должны свое­временно обнаруживать и устранять наладчики АЛ. Самоустраняющиеся отказы (к их числу следует отнести и сбои релейных элементов устройств управляющего контроля) имеют неяв­ный характер и создают в основном технологические отказы АЛ по дан­ному параметру.

Различают следующие количествен­ные показатели надежности устройств операционного контроля: 1) наработка на функциональный отказ (среднее время между отказами); 2) интенсив­ность самоустраняющихся точностных отказов (доля или процент отказов); 3) у %-ный ресурс до ремонта или замены устройства (время, в тече­ние которого 7 % устройств работает до ремонта или замены).

Контрольные автоматы влияют на функциональную и точностную надеж­ность АЛ. Поломки (функциональные отказы контрольных автоматов) при­водят к потерям времени на ремонт и снижают коэффициент технического использования АЛ и ее производи­тельность.

При точностных отказах контроль­ных автоматов (контроль деталей с не­допустимыми погрешностями) ухуд­шается качество разбраковки или сор­тировки изделий. Основной характер точностных отказов контрольных ав­томатов — грубые самоустраняющиеся погрешности контроля. При этом под погрешностью контроля ΔК понима­ется находимая экспериментально (при повторной проверке проконтролиро­ванных деталей на ручных приборах или другими способами) разность меж­ду действительным размером х детали и размером х₀ ближайшей сортировоч­ной группы, к которой она была от­несена в результате неправильного контроля:

В качестве количественных показа­телей надежности контрольных авто­матов рекомендуются:

1) наработка на функциональный отказ;

2) интенсивность сбоев или процент неправильно проконтролированных деталей (с погрешностью контроля ΔК ₎

По интенсивности сбоев (надежности) автоматы делят на пять классов:

Табл. 1