三、质量管理
3.1、原因分析
变速箱齿轮轴的加工质量会影响着产品装配精度的提高，为了提高齿轮的一次投产出及格率，成立了质量控制小组，调研相关的流程，质量管理控制部门对齿轮轴的整个加工工艺工程进行调研和分析，产品加工工艺流程：毛坯制造——齿轮轴粗加工1——轴精加工——热处理——轴粗加工2——安装基准面的精加工——检查。
变速箱齿轮轴加工工艺过程表
1、寻找原因
为了寻找出的废品的原因，对1000个齿轮各加工工序的一次及格率进行测试，以分析哪些加工工序是影响质量的主要原因，哪些加工工序是影响质量的次要原因，这样有利于抓住解决问题的主要环节。对齿轮轴的加工工序的一次合格率测试数据见表3-1。
表3-1 齿轮轴加工工序的一次合格率的测试值
序号 1 2 3 4 5 6
工序名称 毛坯制造
测试数/个 1000 981 966 889 880 853
及格数/个
981 966 889 880 853 836
及格率（%）
98% 98% 92% 99% 97% 98%
轴粗加工1
轴精加工 热处理 轴粗加工2
安装基准面精加工
合格率M=98%×98%×92%×99%×97%×98%＝83%
对各个工序不及格共产生的164件不及格品制成不合格品如表3-2，并用Minitab 软件绘制排列图3-1。
表3-2 齿轮轴加工工序不合格品数据
工序名称 毛坯制造
不及格品数量/个
19 15 77 9 27 17
累积不及格数量/个
19 34 111 120 147 164
累积百分数（%）
11.59 20.73 67.68 73.17 89.63 100.00
轴粗加工1 轴精加工 热处理 轴粗加工2
安装基准面精加工
在Minitab 工作表中，将数据输入，得到“齿轮轴加工工序不合格品总表”
齿轮轴加工工序不合格品总表
排列图的数据输入
图3-1 齿轮轴不及格品排列图
通过对图3-1的分析，找出影响加工不合格品的主要因素。这有利于找出问题的主要环节，得出结果：
工序：轴精加工是出现不合格品最多的工序，即为主要因素，因此，下一步要解决的问题就是分析这道工序出现不合格品的主要原因。所采用的方法还是排列图。
2、寻找影响齿轮轴精加工工序质量的主要原因。 根据网上查询轴类精加工技术要求，如下图所示
取200件由齿轮轴精加工所造成的不及格品进行检测，得到齿轮轴精加工不及格品表3-3，并绘制排列图。
表3-3 齿轮轴精加工工序不合格数据
项目 平面度0.16mm 直径精度IT15级 形状精度0.18mm 相互位置精度0.03mm 径向综合总偏差
其他
不及格品数量/个
116 50 15 9 8 2
累积不及格数量/个
116 166 181 190 198 200
累积百分数（%）
58% 83% 91% 95% 99% 100%
利用minitab 软件生成齿轮轴精加工工序不合格的排列图，如图3-2。
图3-2 齿形精加工工序不合格品的排列图
可见，平面度的工序是影响齿轮轴精加工质量的A 类因素，即主要因素。 3、工序稳定性分析以及工序能力分析
找出主要原因之后。对平面度的工序进行稳定性分析和工序能力指数计算，在工序控制条件下，判断工序能力指数是否满足要求，以确定是否需要进行改造。
平面度的目标值为12×10-2mm ，最大不得超过16×10-2mm, 最小不得低于9×10-2，从细磨齿轮轴中依加工工序随机抽取50件产品，测定工序能力指数，工序能力指数：表示工序能力对设计的产品规范的保证程度。评价加工工艺系统满足加工技术要求的程度。工序能力指数的计算方法：
(1)双侧偏差：（Tu 、Tl ）a ，公差中心与分布中心重合：Cp b 不重合Cpk (2)单侧偏差：（Tu 或Tl ）a ，只有上侧偏差:CpTu=（Tu-x ）/3σ 得到的数据见表3-4。
-2）
利用该数值指定单值控制图，如图3-3所示。
图3-3 控制工序单值的控制图
图3-4 控制工序方差的移动极差控制图
在工序在控的条件下，进行工序能力分析。利用表3-4的数据进行工序能力分析，在Minitab 的工作表中，选择统计-----质量工具------能力分析------正态，得到工序能力分析图，如图3-5所示。
图3-5 工序能力分析图
结论：通过以上图可以得知，C PK =0.61，根据过程能力指数Cpk 的评级标准，可知该工序能力不足，不能满足标准需要，需要采取措施，提高工序能力。根据以上的分析，质量管理小组提出把工序能力指数提高到1以上和根据国际标准，把齿轮轴的第一次及格率从83%提高93%以上的目标。
过程能力指数Cpk 的评级标准：
3.2、因果分析
为了找出影响齿轮平面度而造成不合格的原因。根据5M1E 的原理，从人，机，料，方法，测量，环境等6方面作出了分析，找出如下表3-5所示的原因。
表3-5 5M1E 法原因分析表
在minitab 中选择统计——质量管理——因果，得到影响齿轮轴精加工质量而造成不合格品的因果图。
图3-5 产品不合格因果图
对图3-5列出的诸多原因进行逐项分析，找出一下为影响齿轮轴精加工的主要原因：
（1）材料选择不合理和技术装备落后
由于材料的质量影响加工工序质量非常大，所以它的选取将会对精加工平面度产生直接的影响，在加工前要认真检查材料。此外，技术的落后和装备的老化
影响了加工效果和产品的性能。
（2）工人技能水平欠缺和环境状况
工人的熟练程度和操作工序的水平将会很大程度影响到产品的性能。而且劳动强度大，加上工作场地燥热（热处理车间）、照度不够等不良的环境因数。故从人因工程的角度分析，这些都与质量水平关系密切。
（3）加工工序不合理
生产工序的控制力不够，由于该加工工序主要是员工操作机器，员工要掌握好时间，才能很好的控制该工序的加工。
（4）夹紧点选择不合理
工件夹紧点选择是否合理将之间影响到工件的受力稳定，由于夹紧力的力点设置在工件下端，因此容易引起工件受力不稳定，影响平面质量。
（5）工作角选择不合理
刀具前角是影响切削力到小的重要原因。为了减少切削抗力，严格控制修光刃圆弧的大小，必须合理选择刀具前脚和修光刃圆弧。
（6）测量标准及方法过时
测量的标准对质量影响很大，同样方法的过时也会影响其精度，最终影响到产品的合格率和不合格率大小。 3.3、制定对策计划表
根据因果图的分析，针对主要原因指定对策计划表，见表3-6。
3.4、效果检查
测定工序能力指数，将进行了质量改进后的齿轮轴精加工的工序中再选取50个产品。测定的数据如下表所示，进行平面度工序能力测定，并绘制改进后的工序能力分析图。
-2改进后，重新收集数据进行工序能力分析，得到工序能力指数为C PK =1.61。可见通过质量控制分析改进提高工序能力指数值并达到了目标。
图3-6 改进后的工序能力分析报告
可知，Cpk=1.60，属Ⅱ级，过程能力充分，表示技术管理能力已很好，应继续
维持。
表3-7 改进后齿轮轴加工工序的一次合格品率测试值
序号 1 2 3 4 5 6
工序名称 毛坯制造
测试数/个 1000 991 970 950 941 922
及格数/个
991 970 950 941 922 913
及格率（%）
99% 98% 97% 99% 98% 99%
轴粗加工1 轴精加工 热处理 轴粗加工2
安装基准面精加工
M=99%×98%×97%×99%×98%×99%=90%
通过不断改地善，特别是对其中关键问题的改善，齿轮轴产品的合格率和工艺能力指数都得到了比较大的提高，质量小组的目的基本上得到实现，实现其预期的效果，使企业获得更大的效益。
综上可知，直方图、排列图、控制图、因果图等在企业质量管理中广为应用。充分应用这些方法和工具，对提高质量可以收到很好的结果。
三、质量管理
3.1、原因分析
变速箱齿轮轴的加工质量会影响着产品装配精度的提高，为了提高齿轮的一次投产出及格率，成立了质量控制小组，调研相关的流程，质量管理控制部门对齿轮轴的整个加工工艺工程进行调研和分析，产品加工工艺流程：毛坯制造——齿轮轴粗加工1——轴精加工——热处理——轴粗加工2——安装基准面的精加工——检查。
变速箱齿轮轴加工工艺过程表
1、寻找原因
为了寻找出的废品的原因，对1000个齿轮各加工工序的一次及格率进行测试，以分析哪些加工工序是影响质量的主要原因，哪些加工工序是影响质量的次要原因，这样有利于抓住解决问题的主要环节。对齿轮轴的加工工序的一次合格率测试数据见表3-1。
表3-1 齿轮轴加工工序的一次合格率的测试值
序号 1 2 3 4 5 6
工序名称 毛坯制造
测试数/个 1000 981 966 889 880 853
及格数/个
981 966 889 880 853 836
及格率（%）
98% 98% 92% 99% 97% 98%
轴粗加工1
轴精加工 热处理 轴粗加工2
安装基准面精加工
合格率M=98%×98%×92%×99%×97%×98%＝83%
对各个工序不及格共产生的164件不及格品制成不合格品如表3-2，并用Minitab 软件绘制排列图3-1。
表3-2 齿轮轴加工工序不合格品数据
工序名称 毛坯制造
不及格品数量/个
19 15 77 9 27 17
累积不及格数量/个
19 34 111 120 147 164
累积百分数（%）
11.59 20.73 67.68 73.17 89.63 100.00
轴粗加工1 轴精加工 热处理 轴粗加工2
安装基准面精加工
在Minitab 工作表中，将数据输入，得到“齿轮轴加工工序不合格品总表”
齿轮轴加工工序不合格品总表
排列图的数据输入
图3-1 齿轮轴不及格品排列图
通过对图3-1的分析，找出影响加工不合格品的主要因素。这有利于找出问题的主要环节，得出结果：
工序：轴精加工是出现不合格品最多的工序，即为主要因素，因此，下一步要解决的问题就是分析这道工序出现不合格品的主要原因。所采用的方法还是排列图。
2、寻找影响齿轮轴精加工工序质量的主要原因。 根据网上查询轴类精加工技术要求，如下图所示
取200件由齿轮轴精加工所造成的不及格品进行检测，得到齿轮轴精加工不及格品表3-3，并绘制排列图。
表3-3 齿轮轴精加工工序不合格数据
项目 平面度0.16mm 直径精度IT15级 形状精度0.18mm 相互位置精度0.03mm 径向综合总偏差
其他
不及格品数量/个
116 50 15 9 8 2
累积不及格数量/个
116 166 181 190 198 200
累积百分数（%）
58% 83% 91% 95% 99% 100%
利用minitab 软件生成齿轮轴精加工工序不合格的排列图，如图3-2。
图3-2 齿形精加工工序不合格品的排列图
可见，平面度的工序是影响齿轮轴精加工质量的A 类因素，即主要因素。 3、工序稳定性分析以及工序能力分析
找出主要原因之后。对平面度的工序进行稳定性分析和工序能力指数计算，在工序控制条件下，判断工序能力指数是否满足要求，以确定是否需要进行改造。
平面度的目标值为12×10-2mm ，最大不得超过16×10-2mm, 最小不得低于9×10-2，从细磨齿轮轴中依加工工序随机抽取50件产品，测定工序能力指数，工序能力指数：表示工序能力对设计的产品规范的保证程度。评价加工工艺系统满足加工技术要求的程度。工序能力指数的计算方法：
(1)双侧偏差：（Tu 、Tl ）a ，公差中心与分布中心重合：Cp b 不重合Cpk (2)单侧偏差：（Tu 或Tl ）a ，只有上侧偏差:CpTu=（Tu-x ）/3σ 得到的数据见表3-4。
-2）
利用该数值指定单值控制图，如图3-3所示。
图3-3 控制工序单值的控制图
图3-4 控制工序方差的移动极差控制图
在工序在控的条件下，进行工序能力分析。利用表3-4的数据进行工序能力分析，在Minitab 的工作表中，选择统计-----质量工具------能力分析------正态，得到工序能力分析图，如图3-5所示。
图3-5 工序能力分析图
结论：通过以上图可以得知，C PK =0.61，根据过程能力指数Cpk 的评级标准，可知该工序能力不足，不能满足标准需要，需要采取措施，提高工序能力。根据以上的分析，质量管理小组提出把工序能力指数提高到1以上和根据国际标准，把齿轮轴的第一次及格率从83%提高93%以上的目标。
过程能力指数Cpk 的评级标准：
3.2、因果分析
为了找出影响齿轮平面度而造成不合格的原因。根据5M1E 的原理，从人，机，料，方法，测量，环境等6方面作出了分析，找出如下表3-5所示的原因。
表3-5 5M1E 法原因分析表
在minitab 中选择统计——质量管理——因果，得到影响齿轮轴精加工质量而造成不合格品的因果图。
图3-5 产品不合格因果图
对图3-5列出的诸多原因进行逐项分析，找出一下为影响齿轮轴精加工的主要原因：
（1）材料选择不合理和技术装备落后
由于材料的质量影响加工工序质量非常大，所以它的选取将会对精加工平面度产生直接的影响，在加工前要认真检查材料。此外，技术的落后和装备的老化
影响了加工效果和产品的性能。
（2）工人技能水平欠缺和环境状况
工人的熟练程度和操作工序的水平将会很大程度影响到产品的性能。而且劳动强度大，加上工作场地燥热（热处理车间）、照度不够等不良的环境因数。故从人因工程的角度分析，这些都与质量水平关系密切。
（3）加工工序不合理
生产工序的控制力不够，由于该加工工序主要是员工操作机器，员工要掌握好时间，才能很好的控制该工序的加工。
（4）夹紧点选择不合理
工件夹紧点选择是否合理将之间影响到工件的受力稳定，由于夹紧力的力点设置在工件下端，因此容易引起工件受力不稳定，影响平面质量。
（5）工作角选择不合理
刀具前角是影响切削力到小的重要原因。为了减少切削抗力，严格控制修光刃圆弧的大小，必须合理选择刀具前脚和修光刃圆弧。
（6）测量标准及方法过时
测量的标准对质量影响很大，同样方法的过时也会影响其精度，最终影响到产品的合格率和不合格率大小。 3.3、制定对策计划表
根据因果图的分析，针对主要原因指定对策计划表，见表3-6。
3.4、效果检查
测定工序能力指数，将进行了质量改进后的齿轮轴精加工的工序中再选取50个产品。测定的数据如下表所示，进行平面度工序能力测定，并绘制改进后的工序能力分析图。
-2改进后，重新收集数据进行工序能力分析，得到工序能力指数为C PK =1.61。可见通过质量控制分析改进提高工序能力指数值并达到了目标。
图3-6 改进后的工序能力分析报告
可知，Cpk=1.60，属Ⅱ级，过程能力充分，表示技术管理能力已很好，应继续
维持。
表3-7 改进后齿轮轴加工工序的一次合格品率测试值
序号 1 2 3 4 5 6
工序名称 毛坯制造
测试数/个 1000 991 970 950 941 922
及格数/个
991 970 950 941 922 913
及格率（%）
99% 98% 97% 99% 98% 99%
轴粗加工1 轴精加工 热处理 轴粗加工2
安装基准面精加工
M=99%×98%×97%×99%×98%×99%=90%
通过不断改地善，特别是对其中关键问题的改善，齿轮轴产品的合格率和工艺能力指数都得到了比较大的提高，质量小组的目的基本上得到实现，实现其预期的效果，使企业获得更大的效益。
综上可知，直方图、排列图、控制图、因果图等在企业质量管理中广为应用。充分应用这些方法和工具，对提高质量可以收到很好的结果。