GB∕T 40804-2021 金属切削机床加工过程的短期能力评估

ICS25.080.01GB/T40804—2021/ISO26303:2012金属切削机床加工过程的短期能力评估(ISO26303:2012,Machinetools—Short-termcapabilityevaluationofmachiningprocessesonmetal-cuttingmachinetools,IDT)国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会GB/T40804—2021/ISO26303:2012 I Ⅱ 1 1 1 34.1大写字母 34.2小写字母 34.3希腊字母 4 5 5 56.2协议 66.3预热程序 7 7 8 8 87影响短期能力评估的因素 7.1总则 7.2热影响 7.3测量不确定度的影响 7.4统计分析的影响 附录A(资料性附录)与统计评估有关的补充资料 附录B(规范性附录)协议表 附录C(规范性附录)分析表 附录D(资料性附录)短期能力协议和分析实例 GB/T40804—2021/ISO26303:2012本标准使用翻译法等同采用ISO26303:2012《机床金属切削机床加工过程的短期能力评估》。与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下： GB/T10610—2009产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法(ISO4288:1996,IDT)。——修改了标准名称；——修改了图2中引用章条编号的错误；—-—将4.2中下文未引用的符号sgc替换为sa;——将A.3中错误使用的符号△X。修改为△X。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国金属切削机床标准化技术委员会(SAC/TC22)归口。IGB/T40804—2021/ISO26303:2012加工过程的短期能力评估与采用GB/T17421(所有部分)和其他机床相关标准的机床性能测试方素和统计条件以及根据测试获得的数据对试件质量进行分析。本标准的制定是为了使尽可能多的对此感兴趣的有关各方能够获得这些信息。床用户越来越多地在他们的活动中使用统计过程控制(SPC)技术，并经常要求机床制造厂/供应商也成过程管理中的统计方法包含在ISO22514(所有部分)中。床交付给客户，并导致大量相关的时间和成本支出。本标准为机床验收时加工过程的短期能力测试提——相关机床性能指标的估算。本标准遵守并符合ISO22514(所有部分)的规定。ISO22514-3中规定的术语“过程性能”对应于续使用这个术语。数应与测试条件和要求的公差范围一起指定。1GB/T40804—2021/ISO26303:2012金属切削机床加工过程的短期能力评估本标准与描述过程管理统计方法的ISO附录A提供了与统计评估有关的补充信息，短期能力测试的协议表和分析表见附录B和附录C,2规范性引用文件ricalProductSpecifications(GPS)—Surfacetexture:Profilemethod—Rulesandproceduresfortheassessmentofsurfacetexture]ISO22514-3:2008过程管理中的统计方法能力和性能第3部分：基于离散零件测量数据的加工性能研究(Statisticalmethodsinprocessmanagement—Capabilityandperformance—Part3:Ma-chineperformancestudiesformeasureddataondiscreteparts)ISO/TR22514-4:2007过程管理中的统计方法能力和性能第4部分：过程能力评估和性能测量(Statisticalmethodsinprocessmanagement—Capabilityandperformance—Part4:Processcapa-bilityestimatesandperformancemeasures)3.1制造单元在规定的置信水平和公差范围内，生产出特定零件的能力，此概念主要应用于批量生产。2GB/T40804—2021/ISO26303:2012短期能力指数short-termcapabilityindexC注2:测量值也称为特性值。Ry.sk[ISO5667-14:1998,定义3.10][GB/T3358.2—2009,定义2.4.2]规格界限，用来定义质量特性可能具有并仍然被认为是合格的最低值。[ISO22514-1:2009,定义2.1.13]3.103GB/T40804—2021/ISO26303:20124符号4.1大写字母CCCsk,rmKUUcl.sUcL.xUsiRRy.Ry,s,nanRy.sk,namTLcL;LcLLsi能力指数有偏移的能力指数短期能力指数(对应于ISO22514-3:2008中的过程性能指数Pm)名义短期能力指数有偏移的短期能力指数有偏移的名义短期能力指数实际能力指数第i等级(直方图)(测量或能力指数的)不确定度标准偏差s,的上控制限平均值x,的上控制限上规范限极差短期极差值名义短期极差值有偏移的短期极差值有偏移的名义短期极差值能力评估最小可用公差标准偏差s,的控制下限平均值x,的控制下限下规范限小写字母efijk7nmpnminrS平均值的偏移进给速度测量的编号测量组的编号一组内测量的编号控制图中零件组的编号评估零件的数量制造零件的数量等级号(直方图)必要零件数量的最小值测量设备的分辨力标准偏差估计值样本(组)的平均标准偏差估计值偏移分布的样本标准偏差估计值4GB/T40804—2021/ISO26303:20125tmttotXxxtT;.Tx,xmin测量(计量)系统的标准偏差估计值实际过程标准偏差估计值制造时间总制造时间总体平均值(50次测量)偏移分布的总体平均值组平均值x;的平均值第i个测量值第i个测量值(偏移修正后)第k类的等级上限(直方图)第j个样本(组)的平均值最大值最小值4.3希腊字母δXtot.T总偏移(对所有值)每个工件的总偏移热漂移导致的偏移δX.w每个工件热漂移导致的偏移δX,perm每个工件允许的热漂移导致的偏移刀具磨损导致的偏移由于刀具磨损导致的预期偏移最大值和公差上限之间的距离最小值和公差下限之间的距离极限值与公差限值的临界距离等级带宽(直方图)等级界限(直方图)平均值到公差限值的临界距离平均值到公差上限的距离平均值到公差下限的距离环境温度梯度最大环境温度梯度p总体平均值9温度0amb,0测试开始时的环境温度0max最高温度0min最低温度0总体标准偏差总体标准偏差估计值T热时间常数ψ偏移分布的偏移率5GB/T40804—2021/ISO26303:20125预先说明对比按ISO230等几个系列标准执行的直接测试，短期能力评估属于一种间接测试方法，是机床验收测试的另外一种不同方法。测量的特性应仅在一个加工单元上加工。如果相同的特性在不同但相似的加工单元上加工，则应对每个加工单元分别进行统计分析。6短期能力评估程序短期能力评估的基本程序如图1所示。对于生产节拍小于10min的大批量生产的机床，在验收时推荐进行短期能力评估。此外，测量的过程具有足够的短期能力(见6.6)是测量工件的必要要求。功的[3]。在开始测试和评估过程之前，制造厂/供应商与用户应就测试计划达成必要的协议，包括准备测量和分析的试件特性、程序、测试条件以及特性值。以下提及的所有协议均为在制造厂/供应商和用户之间的协议。通过预热机床启动评估过程。接下来的调整是对加工过程设定所需的公差(如，双边公差特性取公差带的中间位置或零限制特性取公差带零位置附近)。然后连续加工50个试件并用合适的测量设备测量，最后对测量结果进行统计评估。如果短期能力指数或短期极差值(如果适用)和热漂移超过规定的公差值，应分析原因。例如，在单值控制图中被识别的离群值就可能是错误(见6.7.3)。如有可能，应进行改进，并重复部分或全部试验。试验计划程序试验条件特性值测量要求：测量系统对于短期能力测量具有合适的分辨力和不确定度生产通常连续加工50个工件分析调整协议图1短期能力评估的基本程序6GB/T40804—2021/ISO26303:20126.2协议a)在尽可能少的干扰影响下评估机床和应用的加工过程；b)没有由于各种因素影响和由统计分析导致公差缩小而很难达到的要求；d)考虑相关的成本确定短期能力评估的公差。相关的协议表格见附录B,附录D提供了一个实例。评估机床的测试条件应由制造厂/供应商与用车间还是空调车间。就通常的加工而言一般对环境要求如下：环境温度，即测试期间温度变化在±3℃毛坯件有确定的统一质量。材料的特性和成分不应随着批量的改变而改变。为限制因不同余量的反作用力(总切削力垂直于工作平面的分量)造成的静变形的差异，余量的公差应由制造厂/供应商毛坯加工的直接影响(如加工尺寸的差异)和间接影响(如加工夹紧面平面度的差异)造成加工出的50个工件应连续加工，总的加工时间不应超过8h,这样每件允许的加工时间是10min。特殊情况每件加工时间变长，应经制造厂/供应商与用户同意减少加工件数，但是任何情况，工件数量不30件。如每件加工时间少于规定时间，总的加工时间是6h～8h,加工总数就会超过50件，是否从中筛选50件进行50次测量(样本容量乘以样本数量)应进行协商。于热稳定状态(见6.3和7.2)。短期能力指数C.或C、短期极差值Rv..或Rv.k当两者选一时，制造厂/供应商与用户应协商一致。A.2给出标准偏差与短期极差值之间关系的附加信息。短期极差值只考虑了最大值和最小值，很确定所需的参数值应兼顾技术上可行和经济上合理。根据这个理念，不适合对所有的过程规定统一的限值，应特别考虑短期能力指数与要求的公差之间的直接关系。因为短期能力的验证自然保证了加工过程的统计置信度，因此应重新考虑设计者出于安全原因制定的当前公差。根据通用的短期能力有问题的(见6.4)。7GB/T40804—2021/ISO26303:2012表1短期能力参数推荐值过程/特性Rv.Ry.xk注释正常进程或特性如不受控过程中的直径或长度在线测量控制可使用全公差粗糙度值如果必要多数情况下，只有上限；因此，仅规定Rv.k单边限制公差制造厂/供应商与用户应就两个特性值中哪一个用于验收协商一致其他特殊处理或特性(如测量控制)制造厂/供应商与用户应就哪组值，即C和Ck或者Ry,,和Ry.k中哪一组用于验收协商一致采用在线测量控制时，应规定控制算法的操作约定限制。如，公差范围留有10%～20%的安全余10%的安全余量足够了。由于工件表面测量区域不同位置对粗糙度值影响较大，建议在某些工件不同对于单边公差的特性应仅通过其有偏移的参数进行评估。C。或Rv,k中哪一个用于验收的问题应由制造厂/供应商与用户商定。对于其他特殊过程和特性，特性值的相关问题制造厂/供应商与用户应针对每种情况达成一致。如，多主轴机床同时加工几个工件，或用几个相同的夹紧单元，可以采用标准偏差评估值σ计算C,值[参见公式(6)]。每个主轴或设备所测数值的个数应是每组数值个数的整数倍，以避免混淆每个主轴或夹紧单元的测量结果。这个程序类似于单独评估每个主轴或夹紧单元的工件。此外，所有工件计算所得的短期极差值Rv.,应在限制范围内，以确保全部工件在公差之内。如这两个条件不能满足，每个主轴或夹紧单元应分别检验寻找各自的原因。根据调查的夹紧单元的数量和加工一个工件的负载情况，用2个～3个试件在每个夹紧单元进行调试运行以确定工件接触表面的分布和设定是有效的。然后可以从一个夹紧装置上取下预定评估的试件。移引起的偏移预期能达到40pm/h36]。如6.3所述，通常这个偏移对于机床进行短期能力测试来说是6.3预热程序应安排预热程序以确保短期能力试验是在机床运行处于热稳定情况下进行。然而，如果由于热漂移造成的偏移对用户特别重要，或者在机床处于热平衡之前无法延长预热期，则制造厂/供应商和用户对于小批量生产，混料或断续生产所产生的热弹性变形对机床的热运行状态影响较大。这种特性可以用其他的测试方法来评估，例如直接热测试(例如根据ISO230-3)或适当的加工试验。调整运行的目的是将过程调整到目标值(或优选值或参考值)。目标值可以等于双边公差的中间值或单边公差零位限制的零。A.3显示剩余公差设定的效果。如平均值不在公差带中间，可用于生产的剩余公差范围将受限。例如，平均值偏离了公差的1/4且C.k要求为1.67,剩余6s范围(近似的最大允8GB/T40804—2021/ISO26303:2012许范围)仅是公差的30%。时的，此时将过程设置为平均值仅粗略地在公差带的中间且仅满足短期能力指数C,或短期极差值Rv..作为验收标准是有益的。会产生很高的初期磨损。除了对工件尺寸的影响，这样高的初期磨损大大增加了切削力。基于这个原如评估热漂移引起的偏移，还应确定刀具磨损引起的偏移。这可以根据以前在类似切削条件下的况下，假设刀具磨损是线性的并在验收测试之前和之后进行测量就足够了。如果在验收测试中知道刀6.5生产由于任何加工方法和加工周期的变化都会影响加工并导致实际的加工运行状况失真，工件加工应值而不是短期能力指数。6.6测量是有资质的人员。测量设备和工件的温度应与测量环境的温度一致。短期能力评估采用的测量设备应经过短期能力评估测试系统验证是否适用。在不变的条件下测量一个测量标准50次随后计算测量设备的标准偏差sg。测量标准可以是样品工件。如没有符合精度要求的样品工件，也可以使用通常生产条件下生产的工件。测量应在不变和重复的条件下进行。测量设备的标准偏差应符合要求：6sg≤0.15T或s≤2.5%T,式中T是被测符合此要求意味着由于测量设备的标准偏差导致短期能力指数变差的影响足够小(对于C,=1.00时小于1.1%,对于C,=2.00时小于4.2%)因此可以忽略不计。如不满足此要求，测量设备不可以用于短期能力测试，因为测量结果可能不准确(见A.4)。用测量设备相关的标准偏差值来降低过程相关的如评估有偏移的参数，测量不确定度U(覆盖因子k=2)应小于或等于公差的10%。6.7计算和分析6.7.1总则特殊过程的状况以及与正态分布的符合程度(对于C。和C.值)。商用统计软件可提供图形显示[如单计算顺序见附录C中提供的表格，分析过程演示参见附录D的实例。主要分析步骤如图2所示。测量系统短期能力验证是对短期能力进行有效评估的先决条件。9GB/T40804—2021/ISO26303:2012述的偏移修正可不进行。测量数据个体控制图是常规过程有显著偏移吗?否离群值检测(见6.7.3)是是否存在离群值?是离群值可消除吗?(最大值)直方图重复评估消除不稳定性是过程是否可控?否是根据制造厂/供应商和用户之间的协议计算特性值否Cu≥Cknom?否否Rva≤Ryenm和Rv≤Rvknm短期能力未被验证是是短期能力被验证图2分析流程图GB/T40804—2021/ISO26303:20126.7.2偏移修正单值控制图用于评估测量数据的总偏移，即δXtot.t。应用刀具磨损的经验值δX。(已知或在类似过程中的测量),如果没有明显的特殊影响，热漂移引起的偏移δX,可通过公式(1)计算：由于短期能力指数计算总是使用标准偏差的估计值o[见公式(14)和公式(15)]。在标准偏差计算时由于分组所产生的小偏移可以忽略。然而，有一点不能排除，由于偏移，平均值可能超过允许的控制范围。所以在有疑问的情况下，可以进行偏移修正。在偏移很大的情况下，可进行偏移修正，分别评估与该过程相关的测量特性的偏移和分散性。修正测量数据采用公式(2)和公式(3):x;r=x,一(i—1)δXtot,W…………(2)式中：x,r——第i次偏移修正后的测量值；x;——第i次测量值(未偏移修正);δXot.w——每个工件的总偏移。其中δXt.w的计算公式如下： (3)组5次测量)按公式(4)～公式(7)计算：极差： (4)平均值： (5)标准偏差估计值： (6)其中§的计算公式如下：….……………….(7)6.7.3离群值处理应检查50个工件的测量值中是否存在离群值。在ISO5725-2和其他参考文献中描述的离群值试验，与其他试验一样，都是基于试验结果按高斯正态分布的假设；因此，这只能用于过程和特性成立，xmax和/或xmn应是离群值(置信水平：99%;采样数：50): (8)xmi<x-3.34 (9)如有一个离群值存在，在排除这个离群值的情况下应进行新的离群值试验。在有2个或更多离群值的情况下，应找出原因并重复进行短期能力试验，因为过程已明显处于非控制状态下。如只有一个离群值，应考虑是排除这个离群值进行运算处理还是重新进行整个短期能力试验。GB/T40804—2021/ISO26303:20126.7.4过程的稳定性加工过程稳定性应检测如下：画出直方图，以便于直观地表示测量值的分布。对于50个采样数值，建议分为7组。用x-s控制图来评估加工过程的稳定性。如该组的平均值和标准偏差在控制范围内(Ucl.和Lc),例如全部10个组(j=1～10)都满足公式(10)～公式(13)叙述的条件，该过程应被认为是稳定的(置信水平：1—α=99%;采样数n=5):x,≤UcL,z,=x+1.15 (10)x;≥LcLz,=x-1.15 (11) (12)s;≥Lcl.,=0.23·σ (13)式中：根据公式(5)得到的平均值；——根据公式(6)得到的标准偏差估计值。另外，如超出控制范围，应找出原因并重新进行试验。如不稳定性无法改善，不应再进行短期能力指数计算。在此情况下，根据制造厂/供应商与用户之间的协议，只有短期极差值可作为验收标准。6.7.5指数的计算6.7.5.1总则应计算制造厂/供应商与用户在验收试验前商定的特性值。表1(见6.2)和协议表(见附录B)中给出了推荐值。计算如公式(14)～公式(18)所示：短期能力指数：有偏移的短期能力指数：短期极差值：或以百分数表示：有偏移的短期极差值：或以百分数表示：……(14)…………(15)………(16).…….(如果协商一致)热漂移产生的偏移：GB/T40804—2021/ISO26303:2012T被测特性的公差；——根据公式(6)得出的标准偏差的估计值；——总数的平均值，n是测量数，通常n=50;UsL——上规范限；LsL—下规范限；oXtot,T——根据6.7.2得出的测量数据的总偏移；——根据6.7.2得出的由刀具磨损产生的偏移。6.7.5.2单边公差特性对于单边公差特性，短期能力指数和短期极差值的计算要考虑平均值和公差下限或上限。有偏移的参数的计算类似于双边公差特性的计算步骤，但应区分以下情况：a)上限公差特性：b)下限公差特性： (19) (20) (21) (22)6.7.5.3表面粗糙度值对于表面粗糙度值，根据ISO4288应用16%原则，每个工件至少进行2次粗糙度测量，任何实测值如超出上限或下限公差都可忽略不计，但超差值的数量应不大于测量数据的16%(如，总数为50的8次测量);短期极差值(或短期能力指数)的评估应按剩余的粗糙度实测值进行评估。对于表面粗糙度值，推荐采用短期极差值。7影响短期能力评估的因素尽管机床在各种影响下运行状况良好可被理解为一个质量指标，但在不准许机床制造厂有任何形式的直接影响情况下，金属切削机床加工过程短期能力评估的主要问题就是各种外部影响因素增大了加工不确定性。表2列出了最相关的因素，7.2～7.4对此做了更详细的说明。除车间温度变化等环境影响外，工艺参数和刀具磨损也会直接影响加工精度。由于刀具磨损使切削力增大而产生的偏移，可能会导致额外的测量偏差。毛坯的尺寸变化及夹紧不当也会对加工精度产生负面影响。机床的工作精度取决于机床的几何、静态、动态和热特性。机床短期能力通常应与用工艺参数定义GB/T40804—2021/ISO26303:2012内、外部热源和切削区中的加工热量会导致工作点处产生热弹性变形。这些变形的大小取决于工艺参数、工艺条件(无润滑或有润滑)和机床的热状态(预热阶段或热平衡的操作阶段)。热位移作为时根据类型和尺寸，金属切削机床的热时间常数在20min～6h之间，最大位移△xma为几微米~100μm之间。如果验收测试是在热平衡阶段进行的，则根据机床的情况，预热时间大致为40min~12h,以确保机床的位移达到最大位移的85%。另外，在预热阶段由于热漂移预计有5μm/h~预热阶段的热漂移对于短期能力研究来说不是很重要。注：关于环境热条件对切削机床加工精度影响的系统研究表明，由于环境温度的变化导致的切削点的位移在表2影响短期能力评估的因素影响工件精度的因素工艺——特性/公差——工艺参数——切削力——润滑/干切削——刀具磨损——切屑瘤——刀具的几何精度—刀具更换后的偏移量机床一静态和动态随动性热漂移轴线的定位精度轴承间隙滞后和反向间隙-维护安装/地基进给驱动的传递功能操作者——资质—培训——积极性——心情——工作和环境条件——信息流，等等环境——附近机床引起的振动—温度变化一环境温度≠20℃一外部热源或散热装置工件材料————成分——热处理——残余应力——毛坯的尺寸和表面——预加工———批量变化—工件的静态和动态刚度夹紧面影响测量的因素影响分析的因素影响/问题——测量分辨力和不确定性—测量方法—操作者—维护——环境—工件、测量设备及周围环境的温度——表面粗糙度影响/问题———手工或计算机辅助分析方法——统计的不确定性—非正态分布方法——计算精度7.3测量不确定度的影响测量不确定度降低了短期能力指数，因为它是用被测特性的标准偏差计算的，而标准偏差又取决于GB/T40804—2021/ISO26303:2012偏差s的60%时，实际性能指数C=2.00被测量散射降低至C,=1.71。这个例子证明了测量短期能力作为测量设备应用的先决条件的重要性(见6.6)。公差。7.4统计分析的影响统计评估的类型和方法也会影响短期能力评估结果。用50个工件的加工精度来预测大批量生产存在不确定性。需要强调的是，在对金属切削机床加工过程进行评估时确定的短期能力指数仅仅是对实际过程能力的评估。举例来说，如50次测量测得短期能力指数C,=1.67,在基于置信水平为95%(见A.5)和假设特性值为正态分布的情况下，实际能力指数基本分布在1.39和1.95之间。因此，能力指数C.(置信水平95%)的不确定度U是±0.28。在验收试验时短期能力指数的测定通常采用小批量样品，因此一般不同于相同过程的长期能力指小40%(公差范围内的10倍标准偏差范围),而且为顺利完成验收试验而力求公差在更小的范围内。态分布来描述。这并不是所有加工过程都适用。此外，单边公差的分布(例如很多形状和位置公差)常曲线进行比较。然而，在不考虑技术和物理因素的情况下以纯数学方式处理测量数据将会导致这样的效标准偏差的计算一起，这导致根据所选择的分布模型计算的短期能力虑加工知识和物理环境。补充资料见A.6。不管怎样，在验收试验时通常不可能只依赖于50次测量的测数据分组推导出的标准偏差估计值。对于其经验分布明显与高斯分布不一致的特殊过程或特性，短期极差值将作为验收标准(见表1)。特殊情况时，在符合ISO22514-3:2008中5.6和ISO/TR22514-4:2007的同时，可合理地采用其他或附加指标作为验收标准进GB/T40804—2021/ISO26303:2012有偏移的短期能力指数Ck考虑了平均值的位置(见图A.la)]。334-0%10Y₂b)C-1.0b₁:99.73002%说明：b₂:0.006%x₂=0.75x₁b₂:0.00006%图A.1正态分布特性值的短期能力定义…………(A.1)C,——短期能力指数；GB/T40804—2021/ISO26303:2012s——对50个工件评估得出的特性值的标准偏差[参见公式(A.3)]。有偏移的短期能力指数(正态分布情况下):…………(A.2)式中：Usi——上规范限；s———对50个工件评估得出的特性值的标准偏差[参见公式(A.3)]。样本的标准偏差(样本容量为n):…………(A.3)用x'和s'定义的偏移分布(见图A.1a)],相关参数计算见公式(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。偏移分布的样本标准偏差：s'=(1-2·ψ)·s…………(A.5)假设正态分布，短期能力指数为1.0表示所有在规定公差内的特性值是总体的99.73%(见图A.1)。出于时间和成本的原因，进行短期能力评估通常基于少量加工零件(在本标准中为50)。因此，所确定的短期能力指数只是对加工过程的真实短期能力的估计。为了弥补这种统计上的不确定性，在以后的大批量生产中，需要更高的短期能力指数。例如，C.>1.33或C.>1.67。从图A.1c)可以看出，这意味着不仅6倍标准偏差应在规定的公差内，甚至8倍或更多倍的标准偏差也应在规定的公差内。图A.1b)举例说明了增加短期能力指数的影响，即在规定公差内合格区的减少。如果分布偏离规定公差的中心，则C合格区会进一步减小。A.2短期极差值Ry..和标准偏差之间的相关性图A.2显示了基于样本容量的标准偏差和短期极差值之间的相关性。在置信水平为99.73%的高斯分布的情况下，当样本容量为50个工件时，6倍的标准偏差大于1.33倍的极差。另一方面，这意味着短期极差值Rv.为45%等同于C。为1.67。该示例只能说明短期能力指数与短期极差值之间的大小对比关系，因为短期极差值只能推荐用于非正态分布的值。9045%409045%40XminRImax440片n——样品数量，默认n=50;R——测量值的极差；图A.2正态分布特性值的比较A.3不在公差带中间的平均值一般情况下，根据5个工件的生产情况，设定调整量以检验平均值与公差极限之间的临界距离△X,是否满足条件：△X.≥0.45·T。对于具有双侧公差的值，这等于5%的偏移量。如果短期能力指数C,为1.67(见图A.3),则与公差(T)有关的6倍标准偏差(6s)范围将从60%减少到54%,如果根据调整量得到的平均值在△X。的范围之外，则应根据6s和T的比值重新设置过程，并重复该测试。否则，在调整产品的测量过程中，只要生产过程没有中断太长时间，制造的工件可能已经计入验收工件。%/L·9GB/T40804—2021/ISO26303:2012%/L·940C=1.00C=1.33C=1.67CA=2.00T——公差带；s——过程的标准偏差。图A.3平均值不在公差带中间(平均值的偏移)的影响A.4测量不确定度和短期能力指数用测量设备的标准偏差表示的测量不确定度sg直接影响短期能力指数，如图A.4所示。2.0T2.0TCat=1.330.8-Caa=1Ca=2.00说明：s——测量设备的标准偏差。图A.4测量设备的标准偏差引起能力指数的改变意味着对于短期能力，仅需要参考工件的公差。根据图A.5中的直线6s=0.15Tm对于给定的测量设备标准偏差s。可得到最小测量公差Tmin。GB/T2.002.006·s₂=0.15·sT-n=40·s·(6·sg=0.15TanT=40*sa05400200s——测量设备的标准偏差；Tmn——可测量的最小公差。图A.5测量设备的标准偏差和最小公差A.5置信水平和样本容量图A.6显示了能力指数的置信水平取决于样本容量。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——有偏移的能力指数；图A.6假定特性值正态分布的置信水平和样本量n20A.6分布类型和能力指数评估图A.7使用50个测量值举例说明了分布类型的选择问题。如带有密度函数的直方图所示，三种分布模型(见正态分布，对数正态分布和威布尔分布)是高度近似的。这可以通过测量数据与计算分布函数得到的小而相似的平均偏差来证实。但是，短期能力指数相差却很大。当C。值在1.51和1.88之间时，计算出的C值为0.67～1.47。分布正态(a)对数正态(b)威布尔(c)最大偏移平均值5图A.7所选分布类型的影响GB/T40804—2021/ISO26303:2012(规范性附录)协议表验收试验前，制造厂/供应商与用户应签订协议，相关的协议表格见表B.1。表B.1协议表协议表1/4测试计划一般信息机床描述机床序列号工件描述工件号材料工件数量/随机抽样测试每个工件的加工时间tm工件数量nm(推荐：nmp=50)总加工时间ttot≈nmp(tm十tmp)用于分析的工件数量n(推荐：n=50)随机抽样检查(推荐的样本容量：5)计划/物流a)准备制造厂(M)用户(C)地点(M/C)毛坯刀具夹具机床机床操作者测量设备测量人员b)流程开始结束持续时间准备预热阶段调整加工测量分析GB/T40804—2021/ISO26303:2012表B.1(续)一般信息材料、热处理、表面、硬度、强度、允许的公差、夹具公差等机床夹具的安装异常负载(例如由周围生产引起的振动)检测期间环境温度的最大变化；推荐极限值：试验期间温度变化在士3℃以内评估期间最大温度梯度；推荐：最大值为+2℃/h或-2℃/h序号特性描述公称尺寸单位123456789GB/T40804—2021/ISO26303:2012表B.1(续)特性相关数据I推荐项要求的短期能力指数要求的短期极差值序号Lst(下规范限)Us(上规范限)T公差Ry.sRv.sk123456789热漂移引起的最大允许偏移[μm/工件]6Xd.perm8Y.pem推荐的特性值过程/特性Rv,sRv.k注释正常过程或特性例如：不受控过程中的直径或长度在线检测控制可以使用全公差粗糙度值如果需要在很多情况下只有一个上限，因此仅指定Ry.单侧限制公差制造厂/供应商和用户应协商两个特性值中的哪一个用于验收特性制造厂/供应商和用户应商定是C,和Ck还是Rv.s和Ry,用于验收GB/T40804—2021/ISO26303:2012表B.1(续)协议表4/4特性相关数据Ⅱ(如果需要每个特性分别填写)工艺刀其材料刀具几何参数粗加工条件精加工条件预期的刀具磨损(例如：侧面磨损)预期的刀具磨损导致的偏移δXa,exp测量位置设备设备序列号分辨力测量设备的标准偏差s₂0.03T≥分辨力?[]是[]否：使用另一个测量设备!T/40[]是[]否：使用另一个测量设备!GB/T40804—2021/ISO26303:2012(规范性附录)短期能力评估的统计分析过程见表C.1。表C.1分析表一般信息上规范限Ust公差T=Us-Lst设备序列号分辨力标准偏差s[]是可以进行分析不允许分析!使用更精确的测量设备重复测量!偏移刀具磨损由于刀具磨损导致的偏移X50个工件因热漂移允许的偏移：(如果条件允许)8Xtd,pem(8Ya,perm;8Zd.perm,分别测量)min△0mb.ma测量值xi(包含偏移)kj1234567891f2233B4955然后，生成单值控制图。对于正常过程/特性和显著偏移，首先进行偏移修正(分析表3/4),并使用偏移修正数据进行7方程26GB/T40804—2021/ISO26303:2012表C.1(续)④k④kAXkka(x≤AXks)bGB/T40804—2021/ISO26303:2012分析表3/4偏移的修正偏移修正只适用于正常的过程/特性和显著的偏移(例如，不适用于在线控制，不适用于可调刀具，……)总偏移(单值图)6Xtot,w每个工件的总偏移(参考50个值)由于热漂移引起的偏移ồXn=δXos,t-δX。每个工件由于热漂移引起的偏移(参考50个值)偏移已修正的测量值x.kj12345678916223384955方程如果偏移被修正，则应使用修正数据xi.t进行以下计算!最大值xmx最小值xm极差R=xmax一xm总平均值Us.-ax-Ls平均标准偏差标准偏差的估计值(样本容量因子为5)GB/T40804—2021/ISO26303:2012表C.1(续)分析表4/4正常过程/特性的离群值测试(格拉布斯测试(Grubbs):50个值/置信水平99%)x+3.34·x-3.34·是：xmax和/或xmin是离群值否：xmax和/或xmn不是离群值复整个测试稳定性测试(基于样本容量为5.置信水平为99%)是否超过规范限?是否x;的上规范限x,的下规范限Lc.,=x-1.15·s,的上规范限UcLs=1.93·s,的下规范限LcL.s,=0.23·过程稳定；继续计算所声明的特性值。过程不稳定：如果可能，补偿不稳定性并重复测试。特性值(所声明的)是否满足要求?短期能力指数C,≥Cs,nom?有偏移的短期能力指数C≥Csk,pom?短期极差值Ry,,≤Ry.s.nom?有偏移的短期极差值Rv.k≤Rv.k-mom?热漂移引起的偏移(引用自第3/4页)δX:总体(50件)8Xaw:每个工件偏移小于允许偏移?δX≤6Xdperm(根据制造厂/供应商和用户的协议)总结评价短期能力被验证，机床验收通过GB/T40804—2021/ISO26303:2012(资料性附录)短期能力协议和分析实例短期能力协议表D.1和分析表D.2举实例说明了短期能力评估的方法和步骤。表D.1协议表协议表1/4测试计划一般信息机床描述机床序列号工件描述轴工件号W4711材料工件数量/随机抽样测试每个工件的加工时间tm4.5min工件数量nmp(推荐：nmp=50)总加工时间tt≈nmp(tm+tm)大约5h用于分析的工件数量n(推荐：n=50)随机抽样检查(推荐的样本容量：5)计划/物流a)准备制造厂(M)用户(C)地点(M/C)日期毛坯CM第10周刀具CM第10周夹具MM第10周机床MM第13周机床操作者MM第13周测量设备MM第13周测量人员MM第13周b)流程开始结束持续时间准备第11周第12周2周预热阶段3月28日/16:003月29日/8:00调整3月29日/8:003月29日/10:00加工3月29日/10:003月29日/15:00测量3月30日分析GB/T40804—2021/ISO26303:2012表D.1(续)协议表2/4一般信息材料、热处理、表面、硬度、强度、允许的公差、夹具公差等Ck45,圆钢切割到长度机床夹具的安装安装脚异常负载(例如由周围生产引起的振动)无检测期间环境温度的最大变化推荐极限值：试验期间温度变化在士3℃以内评估期间最大温度梯度推荐：最大值为+2℃/h或一2℃/h序号特性描述公称尺寸单位1十0.046/0mm2mm3mm456789GB/T40804—2021/ISO26303:2012表D.1(续)协议表3/4特性相关数据I特性值推荐项要求的短期能力指数要求的短期极差值序号Lsi(下规范限)Us(上规范限)T公差CCRy,Ry,sk156.00056.0460.0462—300.0100.010456789热漂移引起的最大允许偏移[μm/工件]ồXdprm8Zpm充分预热充分预热充分预热推荐的特性值过程/特性CskRv.Rv,k注释正常过程或特性例如不受控过程中的直径或长度在线测量控制可以使用全公差粗糙度值如果需要在很多情况下只有一个上限；因此仅指定Ry,k单侧限制公差—制造厂/供应商和用户应协商确定两个特性值中的哪一个用于验收其他特殊过程或特性制造厂/供应商和用户应协商确定是C,和Cs还是Rv,和Ry,用于验收GB/T40804—2021/ISO26303:2012表D.1(续)协议表4/4特性相关数据Ⅱ(如果需要每个特性分别填写)工艺刀具材料切割合金P10刀具几何参数E,=55°/r,=0.8mm粗加工条件v。=150m/min/ap=2mmf=0.25mm/r(带冷却)精加工条件v₀=200m/min/aμ=0.3mmf=0.10mm/r(带冷却)预期的刀其磨损(例如侧面磨损)非常低预期的刀具磨损导致的偏移δXa,ep低，刀具的使用寿命远高于加工时间测量位置空调房间设备三维坐标测量机设备序列号分辨力测量设备的标准偏差s0.03T≥分辨力?T/40探头尖端的半径r=5mm探测力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轴；W4711特性/名义尺寸D1:56k8公差T=Ust.—Ls56.000mm;相对公差：-23pm56.046mm;相对公差：+23pm测量设备坐标测量机设备序列号分辨力标准偏差sg0,03·T=T/40=可以进行分析不允许分析!使用更精确的测量设备重复测量!偏移刀具磨损低由于刀具磨损导致的偏移δX可以忽略50个工件因热漂移允许的偏移：(如果条件允许)6Xd.prm(8Yd.prm;8Zdperm分别测量)环境温度测量值x;(包含偏移)单位：μm设定点的偏差kj1234567891b8220330455然后，生成单值控制图。对于正常过程/特性和显著偏移，首先进行偏移修正(分析表3/4),并使用偏移修正数据进行所有其他计算—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(续)kb1—10.3326349565705GB/T40804—2021/ISO26303:2012偏移的修正偏移修正只适用于正常的过程/特性和显著的偏移(例如，不适用于过程控制，不适用于可调刀具，……)总偏移(单值图)8Xtot.w每个工件的总偏移(参考50个值)由于热漂移引起的偏移oX=8X.r-δX每个工件由于热漂移引起的偏移(参考50个值)偏移已修正的测量值x,Tx₁.t=x,一(i-1)·8Xo,wkj12345678916223384955方程如果偏移被修正，则应使用修正数据xi.t进行以下计算!最大值xmx0最小值xmi-12极差R=xmax一xm总平均值—5.9Us.-ax-Ls平均标准偏差标准偏差的估计值(样本容量因子为5)GB/T40804—2021/ISO26303:2012表D.2(续)正常过程/特性的离群值测试[格拉布斯测试(Grubbs):50个值/置信水平99%]x+3.34·4.79<xmax?x-3.34·—16.59是：xmax和/或xmin是离群值否：xmax和/或xmn不是离群值如果存在离群值，则应在去除此值的情况下执行新的离群值测试。在两个或多个离群值的情况下，应查找原因，并应再次测试，因为该过程显然不受控制。如果只发现一个离群值，则应决定是否在去除该值的情况下继续进行计算或重复整个测试稳定性测试(基于容量为5,置信水平为99%)是否超过规范限?是否x;的上规范限—2.22√x,的下规范限Lc.,=x-1.15·—9.58√s,的上规范限UcLs=1.93·6.18√s,的下规范限LcL.s,=0.23·0.74√过程稳定：继续计算所声明的特性值。过程不稳定；如果可能，补偿不稳定性并重复测试特性值(如所声明的)是否满足要求?短期能力指数C,≥Cs,nom?√有偏移的短期能力指数C≥Csk,pom?√短期极差值Ry,,≤Ry.s.nom?有偏移的短期极差值Rv.k≤Rv.k-mom?热漂移引起的偏移(引用自第3/4页)δX:总体(50件)8Xaw:每个工件不计算不计算偏移小于允许偏移?δX≤8Xd.perm(根据制造厂/供应商和用户的协议)总结评价短期能力被验证，机床验收通过[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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