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計算機輔助加工質量控制系統(tǒng)

時間:2011-04-20 08:17:40 來源:未知

1 前言

在生產過程中,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)計分析是質量控制的傳統(tǒng)方法,這是一項精細、單調而且費時的工作。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)質量檢驗的另一個問題是事后檢驗,即零件質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的結合使檢驗過程實現(xiàn)了自動化。檢驗工作都是在100%的基礎上在線進行,可以把它當作生產工序中的一部分。100%的在線檢驗結果作為反饋數(shù)據(jù)用于補償和調整制造過程。
計算機輔助質量控制與傳統(tǒng)方法比有以下優(yōu)點:
  1. 可對零件100%在線檢測和測試,而不象傳統(tǒng)方法那樣抽樣,為生產過程控制提供精確的控制參數(shù)。
  2. 將生產過程中的檢驗集成到某一道工序,而不必另設檢驗工序,提高了工作效率。
  3. 由于采用了100%的在線檢驗,既能判別超差工件,又能實時給出質量控制圖,判別工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并給出相應的調整措施。
本文對傳統(tǒng)質量控制圖的有關控制參數(shù)進行了修正,增加了生產過程控制的可靠性,并給出了計算機輔助質量控制系統(tǒng)。

2 傳統(tǒng)質量控制圖及參數(shù)修正

對于生產過程質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)質量控制圖及參數(shù)
  1. 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、σx、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)學期望,Xj為樣本組平均值,R為樣本極差的數(shù)學期望,Rj為樣本極差的平均值,σx為x分布的標準偏差,σR為R分布的標準偏差。
  2. 按一定的次序選取子樣本(m=4~5)計算Xj和Rj,并將點描繪在控制圖上。
  3. 根據(jù)點的正常波動和異常波動的標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,并給出相應的措施。
由此可見控制圖中的X、R、σx和σR同樣本的容量有關,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)的加工質量控制中所使用的參數(shù)X、R、σx和σR從理論上講應在無窮大樣本中得出,但在實際應用中是不可能的,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,那么就增加了質量控制的可靠性,這對于傳統(tǒng)的加工質量控制方法是無法實現(xiàn)的。而對計算機輔助加工質量控制系統(tǒng)是可行的。因此,應在生產過程中不斷地修正X、R、σx和σR,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。
Xi-1為包含第i-1組在內的所有樣組平均值的數(shù)學期望,Ri-1為包含第i-1組在內的所有樣組極差的數(shù)學期望,σRi-1為包含第i-1組在內的所有分布的標準偏差,σRi-1為包含第i-1組在內的所有R分布的標準偏差。 #p#分頁標題#e#
上述方法控制生產過程優(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)時便給出分析結果及調整措施。計算機輔助質量控制系統(tǒng)每測試一組數(shù)據(jù),就要重新修正一次控制參數(shù),并在此基礎上對所有采集點重新進行判斷,并給出評價結果。

圖3 計算機輔助質量控制系統(tǒng)框圖

3 系統(tǒng)硬件組成

計算機輔助質量控制系統(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換成電信號,由計算機控制A/D板將模擬量轉換成數(shù)字信號,并對采集數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析,輸出分析結果。給出相應的調整信息,當工藝系統(tǒng)不穩(wěn)定時,發(fā)出報警信號。

4 系統(tǒng)應用軟件設計

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)應用軟件采用模塊式結構,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
  1. 對所采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,給出實際分布圖、質量控制圖,可供在線監(jiān)控。
  2. 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 結論

  1. 本文對加工過程質量控制參數(shù)進行了修正,為計算機輔助質量控制提供了更可靠的控制參數(shù)。
  2. 實驗表明,本文給出的計算機輔助加工質量控制系統(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量控制中。

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