基于统计过程控制的T型螺母与型材装配问题研究

杨婷

摘要：本文从生活实际出发模仿企业质量控制实际操作，从零件数据采集开始，直方图分析，过程能力分析，到控制图分析，完成整個质量控制过程分析，运用质量管理的相关知识及Minitab软件进行分析运算，最终得出T型螺母与型材装配问题的相关结论，再对问题进行原因分析，质量改进措施与验证。

关键词：质量管理;T型螺母;统计过程控制;正态分布检验;过程能力分析

一、研究背景与研究问题

面对日益激烈的市场竞争以及消费者对产品质量要求的提高，产品质量已经成为企业生存和竞争优势的关键所在。特别是生产国际化的产品，企业将面临着全球化的产品竞争，而产品竞争的法宝就是以质取胜，质量无国界，企业要想加入全球产品链中，就必须按照国际统一的质量管理标准和方法进行质量管理。国际标准化组织ISO将SPC作为ISO9000族质量体系改进的重要内容，QS9000认证也将SPC列为一项重要指标。鉴于此，世界许多大公司不仅自身采用SPC，而且要求供应商也必须采用SPC控制质量，SPC已成为企业质量管理必不可少的工具和质量保证手段。

本人上周从淘宝中的北京鑫旺合顺科技有限公司购置数十根2020型工业铝型材及20系列专用配套的上百个M5的T型螺母、M5*10的内六角螺丝、角件和垫片，并对其进行组装和装配，但是在装配的过程中发现M5的T型螺母装配不成功，不能自动锁紧。对此本文决定研究影响T型螺母实现自动锁紧功能的因素，针对这批零件找出直接影响T型螺母自动锁紧的原因所在。先设想出可能的影响因素，再通过测量数据验证是否与此设想有关，运用统计过程控制SPC的方法进行分析，并对工件进行质量改进，从而验证猜想是否正确。

二、装配问题的原因分析

从人、机器、材料、方法、环境、测量六个方面对影响螺母自动定位锁紧的原因进行分析，并运用因果图的方法表示出来（图1）。装配人员是本人;机器设备为六角螺丝刀;装配材料包括2020型材、M5的T型螺母、M5*10的内六角螺丝、垫片、角件;装配方法是按照所示的顺序安装;装配地点在车间;测量工具是电子数显卡尺（测量前已校准）。

三、数据采集与原因分析验证

由于人的因素、机器工具的因素、测量方法的因素以及环境的因素对装配影响不大，所以这里仅对材料因素进行分析与验证。

已知拧紧螺丝的过程中，T型螺母是顺时针旋转。通过观察及测量数据得知，螺母上圆对角线与型材口接触，螺母下圆对角线与型材槽接触。在T型螺母顺时针旋转的过程中，螺母上圆对角线先与型材口接触，其次转过一定角度之后螺母下圆对角线再与型材槽接触。所以，由此可知，只要螺母上圆对角线和型材口的宽度不匹配即螺母上圆对角线大于型材口的宽度，那么T型螺母就转不了90°，实现不了自动定位锁紧的功能。

如果螺母上圆对角线与型材口的宽度匹配即上圆对角线小于型材口的宽度，那么螺母就会遇到第二道关卡，螺母下圆对角线与型材槽的宽度是否配合，如果下圆对角线大于型材槽的宽度，那螺母也转不了90°，实现不了自动定位锁紧功能。

综上，螺母的上圆对角线与下圆对角线构成了与门∩的条件关系，即只有上下圆对角线都满足条件螺母才能实现自动定位锁紧的功能，只要有一个不满足条件，那就实现不了，而且上圆对角线是在下圆对角线之前。

四、对现状的改进方法设计与验证

针对手里的材料进行改进，使之实现设定的功能。经过实验数据的分析验证得知，这批T型螺母实现不了转90°自动定位锁紧的原因是：螺母上圆对角线严重偏大而型材口的宽度偏小，螺母上圆对角线的长度大于型材口的宽度。所以只要将螺母上圆对角线的长度拿锉刀锉小到合适的大小即可，已知型材口的平均宽度是6.025mm，螺母上圆对角线的长度的平均值是6.182mm，将螺母上圆对角线锉小到6.00mm及以下就可实现T型螺母的转90°自动定位锁紧的功能。

为了进行验证试验，本人去车间找到了一把小锉刀对T型螺母进行修正。对螺母上圆对角线一点点地锉，锉一点就装配一次，看是否能成功，以此找到最大的临界值。当锉到6.00mm的时候，恰巧能够装配成功，这样证明了改进方法是正确的以及上文的数据分析也是正确的。

五、对工厂进行因素分析并提出质量改进措施

1、工厂因素分析：因果图

2、工厂质量改进措施

质量改进包括错误预防和错误检查两部分，在错误检查的同时对错误采取纠正措施。

第一，树立放错观念，每一个员工本着“一次把事情做好”的原则，不要把寻找错误的工作交给你的下一道工序，树立追求零缺陷的完美理念。

第二，预防为主：在产品研制之前，把一切可能存在的问题提前考虑清楚并采取预防措施，把可能存在的风险降至最低。

第三，错误检查：错误检查与事先预防并重，企业要强调采用自动检查、自动采取措施的要求，从而提高产品的合格率。

第四，放错技术：企业应该优化生产过程，使用专用放错设备，精简过程步骤，使用控制图。

参考文献：

[1]  柯桢.《六西格玛管理》[M].北京：中国人民大学出版社，2014

[2]  林朝平.《平行四边形T型螺母》[J].江苏机械.1983

[3]  杨柳，王强，冯富宁，王琦.《Minitab软件在水泥过程质量管理中的应用》[J].水泥.2019

（作者单位：北京信息科技大学）