ICS25.080.01GB/T40804—2021/ISO26303:2012金屬切削機床加工過程的短期能力評估(ISO26303:2012,Machinetools—Short-termcapabilityevaluationofmachiningprocessesonmetal-cuttingmachinetools,IDT)國家標準化管理委員會國家市場監督管理總局發布國家標準化管理委員會GB/T40804—2021/ISO26303:2012 I Ⅱ 1 1 1 34.1大寫字母 34.2小寫字母 34.3希臘字母 4 5 5 56.2協議 66.3預熱程序 7 7 8 8 87影響短期能力評估的因素 7.1總則 7.2熱影響 7.3測量不確定度的影響 7.4統計分析的影響 附錄A(資料性附錄)與統計評估有關的補充資料 附錄B(規范性附錄)協議表 附錄C(規范性附錄)分析表 附錄D(資料性附錄)短期能力協議和分析實例 GB/T40804—2021/ISO26303:2012本標準使用翻譯法等同采用ISO26303:2012《機床金屬切削機床加工過程的短期能力評估》。與本標準中規范性引用的國際文件有一致性對應關系的我國文件如下： GB/T10610—2009產品幾何技術規范(GPS)表面結構輪廓法評定表面結構的規則和方法(ISO4288:1996,IDT)。——修改了標準名稱；——修改了圖2中引用章條編號的錯誤；—-—將4.2中下文未引用的符號sgc替換為sa;——將A.3中錯誤使用的符號△X。修改為△X。本標準由中國機械工業聯合會提出。本標準由全國金屬切削機床標準化技術委員會(SAC/TC22)歸口。IGB/T40804—2021/ISO26303:2012加工過程的短期能力評估與采用GB/T17421(所有部分)和其他機床相關標準的機床性能測試方素和統計條件以及根據測試獲得的數據對試件質量進行分析。本標準的制定是為了使盡可能多的對此感興趣的有關各方能夠獲得這些信息。床用戶越來越多地在他們的活動中使用統計過程控制(SPC)技術，并經常要求機床制造廠/供應商也成過程管理中的統計方法包含在ISO22514(所有部分)中。床交付給客戶，并導致大量相關的時間和成本支出。本標準為機床驗收時加工過程的短期能力測試提——相關機床性能指標的估算。本標準遵守并符合ISO22514(所有部分)的規定。ISO22514-3中規定的術語“過程性能”對應于續使用這個術語。數應與測試條件和要求的公差范圍一起指定。1GB/T40804—2021/ISO26303:2012金屬切削機床加工過程的短期能力評估本標準與描述過程管理統計方法的ISO附錄A提供了與統計評估有關的補充信息，短期能力測試的協議表和分析表見附錄B和附錄C,2規范性引用文件ricalProductSpecifications(GPS)—Surfacetexture:Profilemethod—Rulesandproceduresfortheassessmentofsurfacetexture]ISO22514-3:2008過程管理中的統計方法能力和性能第3部分：基于離散零件測量數據的加工性能研究(Statisticalmethodsinprocessmanagement—Capabilityandperformance—Part3:Ma-chineperformancestudiesformeasureddataondiscreteparts)ISO/TR22514-4:2007過程管理中的統計方法能力和性能第4部分：過程能力評估和性能測量(Statisticalmethodsinprocessmanagement—Capabilityandperformance—Part4:Processcapa-bilityestimatesandperformancemeasures)3.1制造單元在規定的置信水平和公差范圍內，生產出特定零件的能力，此概念主要應用于批量生產。2GB/T40804—2021/ISO26303:2012短期能力指數short-termcapabilityindexC注2:測量值也稱為特性值。Ry.sk[ISO5667-14:1998,定義3.10][GB/T3358.2—2009,定義2.4.2]規格界限，用來定義質量特性可能具有并仍然被認為是合格的最低值。[ISO22514-1:2009,定義2.1.13]3.103GB/T40804—2021/ISO26303:20124符號4.1大寫字母CCCsk,rmKUUcl.sUcL.xUsiRRy.Ry,s,nanRy.sk,namTLcL;LcLLsi能力指數有偏移的能力指數短期能力指數(對應于ISO22514-3:2008中的過程性能指數Pm)名義短期能力指數有偏移的短期能力指數有偏移的名義短期能力指數實際能力指數第i等級(直方圖)(測量或能力指數的)不確定度標準偏差s,的上控制限平均值x,的上控制限上規范限極差短期極差值名義短期極差值有偏移的短期極差值有偏移的名義短期極差值能力評估最小可用公差標準偏差s,的控制下限平均值x,的控制下限下規范限小寫字母efijk7nmpnminrS平均值的偏移進給速度測量的編號測量組的編號一組內測量的編號控制圖中零件組的編號評估零件的數量制造零件的數量等級號(直方圖)必要零件數量的最小值測量設備的分辨力標準偏差估計值樣本(組)的平均標準偏差估計值偏移分布的樣本標準偏差估計值4GB/T40804—2021/ISO26303:20125tmttotXxxtT;.Tx,xmin測量(計量)系統的標準偏差估計值實際過程標準偏差估計值制造時間總制造時間總體平均值(50次測量)偏移分布的總體平均值組平均值x;的平均值第i個測量值第i個測量值(偏移修正后)第k類的等級上限(直方圖)第j個樣本(組)的平均值最大值最小值4.3希臘字母δXtot.T總偏移(對所有值)每個工件的總偏移熱漂移導致的偏移δX.w每個工件熱漂移導致的偏移δX,perm每個工件允許的熱漂移導致的偏移刀具磨損導致的偏移由于刀具磨損導致的預期偏移最大值和公差上限之間的距離最小值和公差下限之間的距離極限值與公差限值的臨界距離等級帶寬(直方圖)等級界限(直方圖)平均值到公差限值的臨界距離平均值到公差上限的距離平均值到公差下限的距離環境溫度梯度最大環境溫度梯度p總體平均值9溫度0amb,0測試開始時的環境溫度0max最高溫度0min最低溫度0總體標準偏差總體標準偏差估計值T熱時間常數ψ偏移分布的偏移率5GB/T40804—2021/ISO26303:20125預先說明對比按ISO230等幾個系列標準執行的直接測試，短期能力評估屬于一種間接測試方法，是機床驗收測試的另外一種不同方法。測量的特性應僅在一個加工單元上加工。如果相同的特性在不同但相似的加工單元上加工，則應對每個加工單元分別進行統計分析。6短期能力評估程序短期能力評估的基本程序如圖1所示。對于生產節拍小于10min的大批量生產的機床，在驗收時推薦進行短期能力評估。此外，測量的過程具有足夠的短期能力(見6.6)是測量工件的必要要求。功的[3]。在開始測試和評估過程之前，制造廠/供應商與用戶應就測試計劃達成必要的協議，包括準備測量和分析的試件特性、程序、測試條件以及特性值。以下提及的所有協議均為在制造廠/供應商和用戶之間的協議。通過預熱機床啟動評估過程。接下來的調整是對加工過程設定所需的公差(如，雙邊公差特性取公差帶的中間位置或零限制特性取公差帶零位置附近)。然后連續加工50個試件并用合適的測量設備測量，最后對測量結果進行統計評估。如果短期能力指數或短期極差值(如果適用)和熱漂移超過規定的公差值，應分析原因。例如，在單值控制圖中被識別的離群值就可能是錯誤(見6.7.3)。如有可能，應進行改進，并重復部分或全部試驗。試驗計劃程序試驗條件特性值測量要求：測量系統對于短期能力測量具有合適的分辨力和不確定度生產通常連續加工50個工件分析調整協議圖1短期能力評估的基本程序6GB/T40804—2021/ISO26303:20126.2協議a)在盡可能少的干擾影響下評估機床和應用的加工過程；b)沒有由于各種因素影響和由統計分析導致公差縮小而很難達到的要求；d)考慮相關的成本確定短期能力評估的公差。相關的協議表格見附錄B,附錄D提供了一個實例。評估機床的測試條件應由制造廠/供應商與用車間還是空調車間。就通常的加工而言一般對環境要求如下：環境溫度，即測試期間溫度變化在±3℃毛坯件有確定的統一質量。材料的特性和成分不應隨著批量的改變而改變。為限制因不同余量的反作用力(總切削力垂直于工作平面的分量)造成的靜變形的差異，余量的公差應由制造廠/供應商毛坯加工的直接影響(如加工尺寸的差異)和間接影響(如加工夾緊面平面度的差異)造成加工出的50個工件應連續加工，總的加工時間不應超過8h,這樣每件允許的加工時間是10min。特殊情況每件加工時間變長，應經制造廠/供應商與用戶同意減少加工件數，但是任何情況，工件數量不30件。如每件加工時間少于規定時間，總的加工時間是6h～8h,加工總數就會超過50件，是否從中篩選50件進行50次測量(樣本容量乘以樣本數量)應進行協商。于熱穩定狀態(見6.3和7.2)。短期能力指數C.或C、短期極差值Rv..或Rv.k當兩者選一時，制造廠/供應商與用戶應協商一致。A.2給出標準偏差與短期極差值之間關系的附加信息。短期極差值只考慮了最大值和最小值，很確定所需的參數值應兼顧技術上可行和經濟上合理。根據這個理念，不適合對所有的過程規定統一的限值，應特別考慮短期能力指數與要求的公差之間的直接關系。因為短期能力的驗證自然保證了加工過程的統計置信度，因此應重新考慮設計者出于安全原因制定的當前公差。根據通用的短期能力有問題的(見6.4)。7GB/T40804—2021/ISO26303:2012表1短期能力參數推薦值過程/特性Rv.Ry.xk注釋正常進程或特性如不受控過程中的直徑或長度在線測量控制可使用全公差粗糙度值如果必要多數情況下，只有上限；因此，僅規定Rv.k單邊限制公差制造廠/供應商與用戶應就兩個特性值中哪一個用于驗收協商一致其他特殊處理或特性(如測量控制)制造廠/供應商與用戶應就哪組值，即C和Ck或者Ry,,和Ry.k中哪一組用于驗收協商一致采用在線測量控制時，應規定控制算法的操作約定限制。如，公差范圍留有10%～20%的安全余10%的安全余量足夠了。由于工件表面測量區域不同位置對粗糙度值影響較大，建議在某些工件不同對于單邊公差的特性應僅通過其有偏移的參數進行評估。C。或Rv,k中哪一個用于驗收的問題應由制造廠/供應商與用戶商定。對于其他特殊過程和特性，特性值的相關問題制造廠/供應商與用戶應針對每種情況達成一致。如，多主軸機床同時加工幾個工件，或用幾個相同的夾緊單元，可以采用標準偏差評估值σ計算C,值[參見公式(6)]。每個主軸或設備所測數值的個數應是每組數值個數的整數倍，以避免混淆每個主軸或夾緊單元的測量結果。這個程序類似于單獨評估每個主軸或夾緊單元的工件。此外，所有工件計算所得的短期極差值Rv.,應在限制范圍內，以確保全部工件在公差之內。如這兩個條件不能滿足，每個主軸或夾緊單元應分別檢驗尋找各自的原因。根據調查的夾緊單元的數量和加工一個工件的負載情況，用2個～3個試件在每個夾緊單元進行調試運行以確定工件接觸表面的分布和設定是有效的。然后可以從一個夾緊裝置上取下預定評估的試件。移引起的偏移預期能達到40pm/h36]。如6.3所述，通常這個偏移對于機床進行短期能力測試來說是6.3預熱程序應安排預熱程序以確保短期能力試驗是在機床運行處于熱穩定情況下進行。然而，如果由于熱漂移造成的偏移對用戶特別重要，或者在機床處于熱平衡之前無法延長預熱期，則制造廠/供應商和用戶對于小批量生產，混料或斷續生產所產生的熱彈性變形對機床的熱運行狀態影響較大。這種特性可以用其他的測試方法來評估，例如直接熱測試(例如根據ISO230-3)或適當的加工試驗。調整運行的目的是將過程調整到目標值(或優選值或參考值)。目標值可以等于雙邊公差的中間值或單邊公差零位限制的零。A.3顯示剩余公差設定的效果。如平均值不在公差帶中間，可用于生產的剩余公差范圍將受限。例如，平均值偏離了公差的1/4且C.k要求為1.67,剩余6s范圍(近似的最大允8GB/T40804—2021/ISO26303:2012許范圍)僅是公差的30%。時的，此時將過程設置為平均值僅粗略地在公差帶的中間且僅滿足短期能力指數C,或短期極差值Rv..作為驗收標準是有益的。會產生很高的初期磨損。除了對工件尺寸的影響，這樣高的初期磨損大大增加了切削力。基于這個原如評估熱漂移引起的偏移，還應確定刀具磨損引起的偏移。這可以根據以前在類似切削條件下的況下，假設刀具磨損是線性的并在驗收測試之前和之后進行測量就足夠了。如果在驗收測試中知道刀6.5生產由于任何加工方法和加工周期的變化都會影響加工并導致實際的加工運行狀況失真，工件加工應值而不是短期能力指數。6.6測量是有資質的人員。測量設備和工件的溫度應與測量環境的溫度一致。短期能力評估采用的測量設備應經過短期能力評估測試系統驗證是否適用。在不變的條件下測量一個測量標準50次隨后計算測量設備的標準偏差sg。測量標準可以是樣品工件。如沒有符合精度要求的樣品工件，也可以使用通常生產條件下生產的工件。測量應在不變和重復的條件下進行。測量設備的標準偏差應符合要求：6sg≤0.15T或s≤2.5%T,式中T是被測符合此要求意味著由于測量設備的標準偏差導致短期能力指數變差的影響足夠小(對于C,=1.00時小于1.1%,對于C,=2.00時小于4.2%)因此可以忽略不計。如不滿足此要求，測量設備不可以用于短期能力測試，因為測量結果可能不準確(見A.4)。用測量設備相關的標準偏差值來降低過程相關的如評估有偏移的參數，測量不確定度U(覆蓋因子k=2)應小于或等于公差的10%。6.7計算和分析6.7.1總則特殊過程的狀況以及與正態分布的符合程度(對于C。和C.值)。商用統計軟件可提供圖形顯示[如單計算順序見附錄C中提供的表格，分析過程演示參見附錄D的實例。主要分析步驟如圖2所示。測量系統短期能力驗證是對短期能力進行有效評估的先決條件。9GB/T40804—2021/ISO26303:2012述的偏移修正可不進行。測量數據個體控制圖是常規過程有顯著偏移嗎?否離群值檢測(見6.7.3)是是否存在離群值?是離群值可消除嗎?(最大值)直方圖重復評估消除不穩定性是過程是否可控?否是根據制造廠/供應商和用戶之間的協議計算特性值否Cu≥Cknom?否否Rva≤Ryenm和Rv≤Rvknm短期能力未被驗證是是短期能力被驗證圖2分析流程圖GB/T40804—2021/ISO26303:20126.7.2偏移修正單值控制圖用于評估測量數據的總偏移，即δXtot.t。應用刀具磨損的經驗值δX。(已知或在類似過程中的測量),如果沒有明顯的特殊影響，熱漂移引起的偏移δX,可通過公式(1)計算：由于短期能力指數計算總是使用標準偏差的估計值o[見公式(14)和公式(15)]。在標準偏差計算時由于分組所產生的小偏移可以忽略。然而，有一點不能排除，由于偏移，平均值可能超過允許的控制范圍。所以在有疑問的情況下，可以進行偏移修正。在偏移很大的情況下，可進行偏移修正，分別評估與該過程相關的測量特性的偏移和分散性。修正測量數據采用公式(2)和公式(3):x;r=x,一(i—1)δXtot,W…………(2)式中：x,r——第i次偏移修正后的測量值；x;——第i次測量值(未偏移修正);δXot.w——每個工件的總偏移。其中δXt.w的計算公式如下： (3)組5次測量)按公式(4)～公式(7)計算：極差： (4)平均值： (5)標準偏差估計值： (6)其中§的計算公式如下：….……………….(7)6.7.3離群值處理應檢查50個工件的測量值中是否存在離群值。在ISO5725-2和其他參考文獻中描述的離群值試驗，與其他試驗一樣，都是基于試驗結果按高斯正態分布的假設；因此，這只能用于過程和特性成立，xmax和/或xmn應是離群值(置信水平：99%;采樣數：50): (8)xmi<x-3.34 (9)如有一個離群值存在，在排除這個離群值的情況下應進行新的離群值試驗。在有2個或更多離群值的情況下，應找出原因并重復進行短期能力試驗，因為過程已明顯處于非控制狀態下。如只有一個離群值，應考慮是排除這個離群值進行運算處理還是重新進行整個短期能力試驗。GB/T40804—2021/ISO26303:20126.7.4過程的穩定性加工過程穩定性應檢測如下：畫出直方圖，以便于直觀地表示測量值的分布。對于50個采樣數值，建議分為7組。用x-s控制圖來評估加工過程的穩定性。如該組的平均值和標準偏差在控制范圍內(Ucl.和Lc),例如全部10個組(j=1～10)都滿足公式(10)～公式(13)敘述的條件，該過程應被認為是穩定的(置信水平：1—α=99%;采樣數n=5):x,≤UcL,z,=x+1.15 (10)x;≥LcLz,=x-1.15 (11) (12)s;≥Lcl.,=0.23·σ (13)式中：根據公式(5)得到的平均值；——根據公式(6)得到的標準偏差估計值。另外，如超出控制范圍，應找出原因并重新進行試驗。如不穩定性無法改善，不應再進行短期能力指數計算。在此情況下，根據制造廠/供應商與用戶之間的協議，只有短期極差值可作為驗收標準。6.7.5指數的計算6.7.5.1總則應計算制造廠/供應商與用戶在驗收試驗前商定的特性值。表1(見6.2)和協議表(見附錄B)中給出了推薦值。計算如公式(14)～公式(18)所示：短期能力指數：有偏移的短期能力指數：短期極差值：或以百分數表示：有偏移的短期極差值：或以百分數表示：……(14)…………(15)………(16).…….(如果協商一致)熱漂移產生的偏移：GB/T40804—2021/ISO26303:2012T被測特性的公差；——根據公式(6)得出的標準偏差的估計值；——總數的平均值，n是測量數，通常n=50;UsL——上規范限；LsL—下規范限；oXtot,T——根據6.7.2得出的測量數據的總偏移；——根據6.7.2得出的由刀具磨損產生的偏移。6.7.5.2單邊公差特性對于單邊公差特性，短期能力指數和短期極差值的計算要考慮平均值和公差下限或上限。有偏移的參數的計算類似于雙邊公差特性的計算步驟，但應區分以下情況：a)上限公差特性：b)下限公差特性： (19) (20) (21) (22)6.7.5.3表面粗糙度值對于表面粗糙度值，根據ISO4288應用16%原則，每個工件至少進行2次粗糙度測量，任何實測值如超出上限或下限公差都可忽略不計，但超差值的數量應不大于測量數據的16%(如，總數為50的8次測量);短期極差值(或短期能力指數)的評估應按剩余的粗糙度實測值進行評估。對于表面粗糙度值，推薦采用短期極差值。7影響短期能力評估的因素盡管機床在各種影響下運行狀況良好可被理解為一個質量指標，但在不準許機床制造廠有任何形式的直接影響情況下，金屬切削機床加工過程短期能力評估的主要問題就是各種外部影響因素增大了加工不確定性。表2列出了最相關的因素，7.2～7.4對此做了更詳細的說明。除車間溫度變化等環境影響外，工藝參數和刀具磨損也會直接影響加工精度。由于刀具磨損使切削力增大而產生的偏移，可能會導致額外的測量偏差。毛坯的尺寸變化及夾緊不當也會對加工精度產生負面影響。機床的工作精度取決于機床的幾何、靜態、動態和熱特性。機床短期能力通常應與用工藝參數定義GB/T40804—2021/ISO26303:2012內、外部熱源和切削區中的加工熱量會導致工作點處產生熱彈性變形。這些變形的大小取決于工藝參數、工藝條件(無潤滑或有潤滑)和機床的熱狀態(預熱階段或熱平衡的操作階段)。熱位移作為時根據類型和尺寸，金屬切削機床的熱時間常數在20min～6h之間，最大位移△xma為幾微米~100μm之間。如果驗收測試是在熱平衡階段進行的，則根據機床的情況，預熱時間大致為40min~12h,以確保機床的位移達到最大位移的85%。另外，在預熱階段由于熱漂移預計有5μm/h~預熱階段的熱漂移對于短期能力研究來說不是很重要。注：關于環境熱條件對切削機床加工精度影響的系統研究表明，由于環境溫度的變化導致的切削點的位移在表2影響短期能力評估的因素影響工件精度的因素工藝——特性/公差——工藝參數——切削力——潤滑/干切削——刀具磨損——切屑瘤——刀具的幾何精度—刀具更換后的偏移量機床一靜態和動態隨動性熱漂移軸線的定位精度軸承間隙滯后和反向間隙-維護安裝/地基進給驅動的傳遞功能操作者——資質—培訓——積極性——心情——工作和環境條件——信息流，等等環境——附近機床引起的振動—溫度變化一環境溫度≠20℃一外部熱源或散熱裝置工件材料————成分——熱處理——殘余應力——毛坯的尺寸和表面——預加工———批量變化—工件的靜態和動態剛度夾緊面影響測量的因素影響分析的因素影響/問題——測量分辨力和不確定性—測量方法—操作者—維護——環境—工件、測量設備及周圍環境的溫度——表面粗糙度影響/問題———手工或計算機輔助分析方法——統計的不確定性—非正態分布方法——計算精度7.3測量不確定度的影響測量不確定度降低了短期能力指數，因為它是用被測特性的標準偏差計算的，而標準偏差又取決于GB/T40804—2021/ISO26303:2012偏差s的60%時，實際性能指數C=2.00被測量散射降低至C,=1.71。這個例子證明了測量短期能力作為測量設備應用的先決條件的重要性(見6.6)。公差。7.4統計分析的影響統計評估的類型和方法也會影響短期能力評估結果。用50個工件的加工精度來預測大批量生產存在不確定性。需要強調的是，在對金屬切削機床加工過程進行評估時確定的短期能力指數僅僅是對實際過程能力的評估。舉例來說，如50次測量測得短期能力指數C,=1.67,在基于置信水平為95%(見A.5)和假設特性值為正態分布的情況下，實際能力指數基本分布在1.39和1.95之間。因此，能力指數C.(置信水平95%)的不確定度U是±0.28。在驗收試驗時短期能力指數的測定通常采用小批量樣品，因此一般不同于相同過程的長期能力指小40%(公差范圍內的10倍標準偏差范圍),而且為順利完成驗收試驗而力求公差在更小的范圍內。態分布來描述。這并不是所有加工過程都適用。此外，單邊公差的分布(例如很多形狀和位置公差)常曲線進行比較。然而，在不考慮技術和物理因素的情況下以純數學方式處理測量數據將會導致這樣的效標準偏差的計算一起，這導致根據所選擇的分布模型計算的短期能力慮加工知識和物理環境。補充資料見A.6。不管怎樣，在驗收試驗時通常不可能只依賴于50次測量的測數據分組推導出的標準偏差估計值。對于其經驗分布明顯與高斯分布不一致的特殊過程或特性，短期極差值將作為驗收標準(見表1)。特殊情況時，在符合ISO22514-3:2008中5.6和ISO/TR22514-4:2007的同時，可合理地采用其他或附加指標作為驗收標準進GB/T40804—2021/ISO26303:2012有偏移的短期能力指數Ck考慮了平均值的位置(見圖A.la)]。334-0%10Y?b)C-1.0b?:99.73002%說明：b?:0.006%x?=0.75x?b?:0.00006%圖A.1正態分布特性值的短期能力定義…………(A.1)C,——短期能力指數；GB/T40804—2021/ISO26303:2012s——對50個工件評估得出的特性值的標準偏差[參見公式(A.3)]。有偏移的短期能力指數(正態分布情況下):…………(A.2)式中：Usi——上規范限；s———對50個工件評估得出的特性值的標準偏差[參見公式(A.3)]。樣本的標準偏差(樣本容量為n):…………(A.3)用x'和s'定義的偏移分布(見圖A.1a)],相關參數計算見公式(A.4)和公式(A.5)。偏移分布的偏移率：…………(A.4)式中：x1——偏移分布的平均值。偏移分布的樣本標準偏差：s'=(1-2·ψ)·s…………(A.5)假設正態分布，短期能力指數為1.0表示所有在規定公差內的特性值是總體的99.73%(見圖A.1)。出于時間和成本的原因，進行短期能力評估通常基于少量加工零件(在本標準中為50)。因此，所確定的短期能力指數只是對加工過程的真實短期能力的估計。為了彌補這種統計上的不確定性，在以后的大批量生產中，需要更高的短期能力指數。例如，C.>1.33或C.>1.67。從圖A.1c)可以看出，這意味著不僅6倍標準偏差應在規定的公差內，甚至8倍或更多倍的標準偏差也應在規定的公差內。圖A.1b)舉例說明了增加短期能力指數的影響，即在規定公差內合格區的減少。如果分布偏離規定公差的中心，則C合格區會進一步減小。A.2短期極差值Ry..和標準偏差之間的相關性圖A.2顯示了基于樣本容量的標準偏差和短期極差值之間的相關性。在置信水平為99.73%的高斯分布的情況下，當樣本容量為50個工件時，6倍的標準偏差大于1.33倍的極差。另一方面，這意味著短期極差值Rv.為45%等同于C。為1.67。該示例只能說明短期能力指數與短期極差值之間的大小對比關系，因為短期極差值只能推薦用于非正態分布的值。9045%409045%40XminRImax440片n——樣品數量，默認n=50;R——測量值的極差；圖A.2正態分布特性值的比較A.3不在公差帶中間的平均值一般情況下，根據5個工件的生產情況，設定調整量以檢驗平均值與公差極限之間的臨界距離△X,是否滿足條件：△X.≥0.45·T。對于具有雙側公差的值，這等于5%的偏移量。如果短期能力指數C,為1.67(見圖A.3),則與公差(T)有關的6倍標準偏差(6s)范圍將從60%減少到54%,如果根據調整量得到的平均值在△X。的范圍之外，則應根據6s和T的比值重新設置過程，并重復該測試。否則，在調整產品的測量過程中，只要生產過程沒有中斷太長時間，制造的工件可能已經計入驗收工件。%/L·9GB/T40804—2021/ISO26303:2012%/L·940C=1.00C=1.33C=1.67CA=2.00T——公差帶；s——過程的標準偏差。圖A.3平均值不在公差帶中間(平均值的偏移)的影響A.4測量不確定度和短期能力指數用測量設備的標準偏差表示的測量不確定度sg直接影響短期能力指數，如圖A.4所示。2.0T2.0TCat=1.330.8-Caa=1Ca=2.00說明：s——測量設備的標準偏差。圖A.4測量設備的標準偏差引起能力指數的改變意味著對于短期能力，僅需要參考工件的公差。根據圖A.5中的直線6s=0.15Tm對于給定的測量設備標準偏差s。可得到最小測量公差Tmin。GB/T2.002.006·s?=0.15·sT-n=40·s·(6·sg=0.15TanT=40*sa05400200s——測量設備的標準偏差；Tmn——可測量的最小公差。圖A.5測量設備的標準偏差和最小公差A.5置信水平和樣本容量圖A.6顯示了能力指數的置信水平取決于樣本容量。2.22.22.1C=2.10/C=2.12C=2.00/C=2.01C=1.95/C=1.96C=1.39/C=1.38C=1.34/C=1.33C=1.24/C=1.2299.5%97.5%95.0%C=1.67-200nCx——有偏移的能力指數；圖A.6假定特性值正態分布的置信水平和樣本量n20A.6分布類型和能力指數評估圖A.7使用50個測量值舉例說明了分布類型的選擇問題。如帶有密度函數的直方圖所示，三種分布模型(見正態分布，對數正態分布和威布爾分布)是高度近似的。這可以通過測量數據與計算分布函數得到的小而相似的平均偏差來證實。但是，短期能力指數相差卻很大。當C。值在1.51和1.88之間時，計算出的C值為0.67～1.47。分布正態(a)對數正態(b)威布爾(c)最大偏移平均值5圖A.7所選分布類型的影響GB/T40804—2021/ISO26303:2012(規范性附錄)協議表驗收試驗前，制造廠/供應商與用戶應簽訂協議，相關的協議表格見表B.1。表B.1協議表協議表1/4測試計劃一般信息機床描述機床序列號工件描述工件號材料工件數量/隨機抽樣測試每個工件的加工時間tm工件數量nm(推薦：nmp=50)總加工時間ttot≈nmp(tm十tmp)用于分析的工件數量n(推薦：n=50)隨機抽樣檢查(推薦的樣本容量：5)計劃/物流a)準備制造廠(M)用戶(C)地點(M/C)毛坯刀具夾具機床機床操作者測量設備測量人員b)流程開始結束持續時間準備預熱階段調整加工測量分析GB/T40804—2021/ISO26303:2012表B.1(續)一般信息材料、熱處理、表面、硬度、強度、允許的公差、夾具公差等機床夾具的安裝異常負載(例如由周圍生產引起的振動)檢測期間環境溫度的最大變化；推薦極限值：試驗期間溫度變化在士3℃以內評估期間最大溫度梯度；推薦：最大值為+2℃/h或-2℃/h序號特性描述公稱尺寸單位123456789GB/T40804—2021/ISO26303:2012表B.1(續)特性相關數據I推薦項要求的短期能力指數要求的短期極差值序號Lst(下規范限)Us(上規范限)T公差Ry.sRv.sk123456789熱漂移引起的最大允許偏移[μm/工件]6Xd.perm8Y.pem推薦的特性值過程/特性Rv,sRv.k注釋正常過程或特性例如：不受控過程中的直徑或長度在線檢測控制可以使用全公差粗糙度值如果需要在很多情況下只有一個上限，因此僅指定Ry.單側限制公差制造廠/供應商和用戶應協商兩個特性值中的哪一個用于驗收特性制造廠/供應商和用戶應商定是C,和Ck還是Rv.s和Ry,用于驗收GB/T40804—2021/ISO26303:2012表B.1(續)協議表4/4特性相關數據Ⅱ(如果需要每個特性分別填寫)工藝刀其材料刀具幾何參數粗加工條件精加工條件預期的刀具磨損(例如：側面磨損)預期的刀具磨損導致的偏移δXa,exp測量位置設備設備序列號分辨力測量設備的標準偏差s?0.03T≥分辨力?[]是[]否：使用另一個測量設備!T/40[]是[]否：使用另一個測量設備!GB/T40804—2021/ISO26303:2012(規范性附錄)短期能力評估的統計分析過程見表C.1。表C.1分析表一般信息上規范限Ust公差T=Us-Lst設備序列號分辨力標準偏差s[]是可以進行分析不允許分析!使用更精確的測量設備重復測量!偏移刀具磨損由于刀具磨損導致的偏移X50個工件因熱漂移允許的偏移：(如果條件允許)8Xtd,pem(8Ya,perm;8Zd.perm,分別測量)min△0mb.ma測量值xi(包含偏移)kj1234567891f2233B4955然后，生成單值控制圖。對于正常過程/特性和顯著偏移，首先進行偏移修正(分析表3/4),并使用偏移修正數據進行7方程26GB/T40804—2021/ISO26303:2012表C.1(續)④k④kAXkka(x≤AXks)bGB/T40804—2021/ISO26303:2012分析表3/4偏移的修正偏移修正只適用于正常的過程/特性和顯著的偏移(例如，不適用于在線控制，不適用于可調刀具，……)總偏移(單值圖)6Xtot,w每個工件的總偏移(參考50個值)由于熱漂移引起的偏移?Xn=δXos,t-δX。每個工件由于熱漂移引起的偏移(參考50個值)偏移已修正的測量值x.kj12345678916223384955方程如果偏移被修正，則應使用修正數據xi.t進行以下計算!最大值xmx最小值xm極差R=xmax一xm總平均值Us.-ax-Ls平均標準偏差標準偏差的估計值(樣本容量因子為5)GB/T40804—2021/ISO26303:2012表C.1(續)分析表4/4正常過程/特性的離群值測試(格拉布斯測試(Grubbs):50個值/置信水平99%)x+3.34·x-3.34·是：xmax和/或xmin是離群值否：xmax和/或xmn不是離群值復整個測試穩定性測試(基于樣本容量為5.置信水平為99%)是否超過規范限?是否x;的上規范限x,的下規范限Lc.,=x-1.15·s,的上規范限UcLs=1.93·s,的下規范限LcL.s,=0.23·過程穩定；繼續計算所聲明的特性值。過程不穩定：如果可能，補償不穩定性并重復測試。特性值(所聲明的)是否滿足要求?短期能力指數C,≥Cs,nom?有偏移的短期能力指數C≥Csk,pom?短期極差值Ry,,≤Ry.s.nom?有偏移的短期極差值Rv.k≤Rv.k-mom?熱漂移引起的偏移(引用自第3/4頁)δX:總體(50件)8Xaw:每個工件偏移小于允許偏移?δX≤6Xdperm(根據制造廠/供應商和用戶的協議)總結評價短期能力被驗證，機床驗收通過GB/T40804—2021/ISO26303:2012(資料性附錄)短期能力協議和分析實例短期能力協議表D.1和分析表D.2舉實例說明了短期能力評估的方法和步驟。表D.1協議表協議表1/4測試計劃一般信息機床描述機床序列號工件描述軸工件號W4711材料工件數量/隨機抽樣測試每個工件的加工時間tm4.5min工件數量nmp(推薦：nmp=50)總加工時間tt≈nmp(tm+tm)大約5h用于分析的工件數量n(推薦：n=50)隨機抽樣檢查(推薦的樣本容量：5)計劃/物流a)準備制造廠(M)用戶(C)地點(M/C)日期毛坯CM第10周刀具CM第10周夾具MM第10周機床MM第13周機床操作者MM第13周測量設備MM第13周測量人員MM第13周b)流程開始結束持續時間準備第11周第12周2周預熱階段3月28日/16:003月29日/8:00調整3月29日/8:003月29日/10:00加工3月29日/10:003月29日/15:00測量3月30日分析GB/T40804—2021/ISO26303:2012表D.1(續)協議表2/4一般信息材料、熱處理、表面、硬度、強度、允許的公差、夾具公差等Ck45,圓鋼切割到長度機床夾具的安裝安裝腳異常負載(例如由周圍生產引起的振動)無檢測期間環境溫度的最大變化推薦極限值：試驗期間溫度變化在士3℃以內評估期間最大溫度梯度推薦：最大值為+2℃/h或一2℃/h序號特性描述公稱尺寸單位1十0.046/0mm2mm3mm456789GB/T40804—2021/ISO26303:2012表D.1(續)協議表3/4特性相關數據I特性值推薦項要求的短期能力指數要求的短期極差值序號Lsi(下規范限)Us(上規范限)T公差CCRy,Ry,sk156.00056.0460.0462—300.0100.010456789熱漂移引起的最大允許偏移[μm/工件]?Xdprm8Zpm充分預熱充分預熱充分預熱推薦的特性值過程/特性CskRv.Rv,k注釋正常過程或特性例如不受控過程中的直徑或長度在線測量控制可以使用全公差粗糙度值如果需要在很多情況下只有一個上限；因此僅指定Ry,k單側限制公差—制造廠/供應商和用戶應協商確定兩個特性值中的哪一個用于驗收其他特殊過程或特性制造廠/供應商和用戶應協商確定是C,和Cs還是Rv,和Ry,用于驗收GB/T40804—2021/ISO26303:2012表D.1(續)協議表4/4特性相關數據Ⅱ(如果需要每個特性分別填寫)工藝刀具材料切割合金P10刀具幾何參數E,=55°/r,=0.8mm粗加工條件v。=150m/min/ap=2mmf=0.25mm/r(帶冷卻)精加工條件v?=200m/min/aμ=0.3mmf=0.10mm/r(帶冷卻)預期的刀其磨損(例如側面磨損)非常低預期的刀具磨損導致的偏移δXa,ep低，刀具的使用壽命遠高于加工時間測量位置空調房間設備三維坐標測量機設備序列號分辨力測量設備的標準偏差s0.03T≥分辨力?T/40探頭尖端的半徑r=5mm探測力F=0.4NGB/T40804—2021/ISO26303:2012表D.2分析表分析表1/4一般信息工件描述軸；W4711特性/名義尺寸D1:56k8公差T=Ust.—Ls56.000mm;相對公差：-23pm56.046mm;相對公差：+23pm測量設備坐標測量機設備序列號分辨力標準偏差sg0,03·T=T/40=可以進行分析不允許分析!使用更精確的測量設備重復測量!偏移刀具磨損低由于刀具磨損導致的偏移δX可以忽略50個工件因熱漂移允許的偏移：(如果條件允許)6Xd.prm(8Yd.prm;8Zdperm分別測量)環境溫度測量值x;(包含偏移)單位：μm設定點的偏差kj1234567891b8220330455然后，生成單值控制圖。對于正常過程/特性和顯著偏移，首先進行偏移修正(分析表3/4),并使用偏移修正數據進行所有其他計算—6.6—7.2—4.2—4.8—6.6—5.2—6.4—6,4-5.4—6.0GB/T40804—2021/ISO26303:2012表D.2(續)kb1—10.3326349565705GB/T40804—2021/ISO26303:2012偏移的修正偏移修正只適用于正常的過程/特性和顯著的偏移(例如，不適用于過程控制，不適用于可調刀具，……)總偏移(單值圖)8Xtot.w每個工件的總偏移(參考50個值)由于熱漂移引起的偏移oX=8X.r-δX每個工件由于熱漂移引起的偏移(參考50個值)偏移已修正的測量值x,Tx?.t=x,一(i-1)·8Xo,wkj12345678916223384955方程如果偏移被修正，則應使用修正數據xi.t進行以下計算!最大值xmx0最小值xmi-12極差R=xmax一xm總平均值—5.9Us.-ax-Ls平均標準偏差標準偏差的估計值(樣本容量因子為5)GB/T40804—2021/ISO26303:2012表D.2(續)正常過程/特性的離群值測試[格拉布斯測試(Grubbs):50個值/置信水平99%]x+3.34·4.79<xmax?x-3.34·—16.59是：xmax和/或xmin是離群值否：xmax和/或xmn不是離群值如果存在離群值，則應在去除此值的情況下執行新的離群值測試。在兩個或多個離群值的情況下，應查找原因，并應再次測試，因為該過程顯然不受控制。如果只發現一個離群值，則應決定是否在去除該值的情況下繼續進行計算或重復整個測試穩定性測試(基于容量為5,置信水平為99%)是否超過規范限?是否x;的上規范限—2.22√x,的下規范限Lc.,=x-1.15·—9.58√s,的上規范限UcLs=1.93·6.18√s,的下規范限LcL.s,=0.23·0.74√過程穩定：繼續計算所聲明的特性值。過程不穩定；如果可能，補償不穩定性并重復測試特性值(如所聲明的)是否滿足要求?短期能力指數C,≥Cs,nom?√有偏移的短期能力指數C≥Csk,pom?√短期極差值Ry,,≤Ry.s.nom?有偏移的短期極差值Rv.k≤Rv.k-mom?熱漂移引起的偏移(引用自第3/4頁)δX:總體(50件)8Xaw:每個工件不計算不計算偏移小于允許偏移?δX≤8Xd.perm(根據制造廠/供應商和用戶的協議)總結評價短期能力被驗證，機床驗收通過[1]ISO1GeometricalProductSpecifications(GPS)—Standardreferencetemperatureforge-ometricalproductspecifica[2]ISO/IECGuide98-3Uncertaintyofmeasurement—Part3:Guidetotheexpressionofun-certaintyinmeasurement(GUM:1995)[3]ISO/IECGuide99Internationalvocabularyofmetrology—Basicandgeneralconceptsandassociatedterms(VIM)[4]ISO230-1Testcodeformachinetools—Part1:Geometricaccuracyofmachinesoperatingunderno-loadorquasi-staticconditions[5]ISO230-2Testcodeformachinetools—Part2:Determinationofaccuracyandrepeat-abilityofpositioningofnumericallycontrolledaxes[6]ISO230-3Testcodeformachinetools—Part3:Determinationofthermaleffects[7]ISO230-4Testcodeformachinetools—Part4:Circulartestsfornumericallycontrolled[8]ISO230-5Testcodeformachinetools—Part5:Determinationofthenoiseemission[9]ISO230-6Testcodeformachinetools—Part6:Determinationofpositioningaccuracyonbodyandfacediagonals(Diagonaldisplacementtests)[10]ISO230-7Testcodeformachinetools—Part7:Geometricaccuracyofaxesofrotation[11]ISO/TR230-8Testcodeformachinetools—Part8:Vi[12]ISO/TR230-9Testcodeformachinetools—Part9:Estimationofmeasurementuncer-taintyformachinetooltestsaccordingtoseriesISO230,basicequations[13]ISO230-10Testcodeformachinetools—Part10:Determinationofthemeasuringper-formanceofprobingsystemsofnumericallycontrolledmachinetools[14]ISO1101Geometricalproductspecifications(GPS)—Geometricaltolerancing—Tolerancesofform,orientation,locatio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