基于装配过程的关键特性识别与控制方法研究

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1、控制方一米赵爽1，谢石林2，邓正平2，黄翔2(1．中航工业洪都航空_r-,_lk集团有限责任公司，南昌330024；2．南京航空航天大学，南京210016)垮1【摘要】基于关键特性的质量控制技术是一种先进的质量控制方法，该方法通过对下层关键特性进行监控，间接地保证产品的质量。在装配误差积累传递分析的基础上，研究了装配关键特性定性分析和定量iT,另l】方法，再结合统计过程控制理论，开发了关键特性识别与控制系统软件。该软件在某型号飞机应急门装配应用中，能够准确快速地识别关键特性，并有效地进行控制分析。关键词：关键特性；装配有向图；风险分析；

2、统计过程控制DoI：10．160SO／j．issnl67l-833x．2016．08．056赵爽高级工程师。研究方向：制造业信息化。在制造过程中，零部件质量特性的波动都会不同程度地影响产品的最终质量，而且导致生产效率下降、成本增加。基于关键特性的质量稳}基金项目：国家自然科学基金(51275234)航空科学基金(20131652027o56航空制造技术·2016年第8期定性控制技术通过选择那些对产品质量影响严重的特性进行监控，间接地保证产品质量，从而达到以有限的资源最大地提高产品质量的目的。国外对关键特性的研究比较早，现已形成成熟的理论

3、和整套的识别控制方法，如波音公司的先进质量体系(AQS)和通用公司的关键特性制定系统(KCDS)。这些系统的使用不仅大大提高了产品质量，而且还提高了生产效率，节约了生产成本。国内对关键特性的研究起步虽晚，但也做了大量工作。魏丽⋯提出在产品概要工艺规划阶段对关键特性进行研究，并采用风险分析法识别关键特性。唐文斌等[21基于质量损失函数引人损失灵敏度，定义了备选特性对上层关键特性的影响度，最终依据影响度的大小定量识别关键特性。国内的研究主要集中在关键特性的分解传递和识别两方面，缺乏统一的关键特性识别和控制平台，影响基于关键特性质量控制技术的

4、实施和推广。本文在研究关键特性识别方法的基础上，结合统计过程控制法，开发了关键特性识别与控制系统软件。该系统软件能够实现关键特性的可视化创建和识别、测量数据的管理和分析，为基于关键特性的质量控制技术提供一个统一的实现平台。基于关键特性的质量控制实施流程基于关键特性的质量控制技术一般分两步实施，即关键特性识别和关键特性统计过程控制，具体的流程如图1所示。关键特性的识别一般分两步，即先定性分析，进行粗略筛选；然后定量分析，准确确定。在关键特性识别之前必须先创建特性，获取相关特性的信息，而特性的创建依据产品的装配尺寸链，所以整个流程的第一步就

5、是获取装配尺寸链。识别后制定测量计划，对关键特性进行统计过程控制，主要包括控制图分析和工艺能力分析。1装配尺寸链提取下层特性的误差通过向上传递，最终将积累在顶层关键特性上，而顶层关键特性则直接反映产品的质量。由此可知，要识别关键特性，首先就是要弄清楚特性之间的误差积累传递关系，获取装配尺寸链。特性误差的这种传递积累过程主要通过装配时零部件之间的相互定位作用实现，可以说，装配过程中的定位路线就是特性误差的积累传递路线。特性的误差积累传递关系可以采用装配有向图【3】进行分析。如图2所示为一装配体的装配有向图。图中零件1没有受到其他零件定位，

6、说明这是装配中的定位基准件。在有向图中，从定位基准件开始，沿着定位方向画出一条指向产品关键特性的箭头曲线，这就是特性误差的积累传递路线，路线中所有的零件特性都是对该产品关键特性有影响的相关特性。分析时，顶层关键特性是装配自然形成的，是封闭环，而误差积累传递链中的相关特性就是尺寸链的组成环。2关键特性识别方法2．1关键将陧预识别定性分析只是一个粗略选取的过程，所以具体的方法大多依赖于人的经验，没有定量分析方法那么复杂严格。关键特性预识别就是这样一种定性分析方法，主要是为了剔除大量无关紧要的特性，缩小特性范围，减少定量分析的工作量。顶层关键

7、特性的误差Ay，与影响它的零件特性误差△x，之间存在以下关系：nAy。=夕．％‘Axj，(1)户1式中，后；，是误差传递系数。由式(1)可知顶层关键特性的误差Ay，由零件特性误差△x，和误差传递系数‰，综合决定。在没有具体测量数据的情况下，零件特性的误差△z，可以定性地用其设计公差f，和工艺能力指数CJ的商表示：△而2务勾，(2)式(2)可理解为零件特性的误差与其设计公差正相关，设计公差大，实际误差就大；设计公差小，实际误差就小。特性的误差与其工艺能力反相关，工艺能力指数大，实际误差小；工艺能力指数小，实际误差大。由于没有具体的测量数据

8、，自然也就不知道特性的工艺能力，但可用相似特性的历史工艺能力指数c’，估计现有特性的工艺能力指数cj。则式(2)变为：△刁=务／cj。(3)考虑到特性误差△工，和误差传递系数k，，的综合作用，定义特性传递误