Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Справочник по производственному контролю в машиностроении

..pdf
Скачиваний:
18
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
93.43 Mб
Скачать

 

Анализ статистических связей

 

 

881

Наконец, согласно формуле (15.10) по величинам, найденным в (с),

(d) и (е), находим коэффициент корреляции

 

 

 

 

 

 

1,075

 

1,075

ЛОО*

 

 

(f)

 

Гв “ 1,083-1,202 “ 1,302 ~ °*826-

 

 

Величина гк оказалась значительной, что указывает

на тесную

линейную связь между наблюденными значениями хс и ус.

 

Для оценки формы нелинейной связи служит

корреляционное

отношение, которое независимо от формы связи всегда

должно быть

больше, чем гк [4, 7, 10].

корреляционной

связи

можно

записать

Уравнения

линейной

(в форме, удобной для вычислений) в двух видах:

 

 

 

уравнение связи ус

с

хс

 

 

 

 

 

 

 

У х = г л - ^ х + ( ? - ~ г к ^ - х ) ;

 

 

(15.14)

уравнение связи хс с ус

 

 

 

 

 

 

 

 

Xy =

rK^ L

y + ( x - r K^

Y ) .

 

 

(15.15)

Пример 5.

Вывести

уравнение

линейной

корреляционной

связи междуус и хс для данных примера 4.

 

 

(15.14), по­

Подставляя ранее полученные величины в формулу

лучим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 909

 

/

 

1 202

 

\

 

К* = 0’8256 W

^

+

( 3>33- ° ’826 T083

2’40) =

 

 

=

0 ,9 1 6 л:, +

1,131.

 

 

 

 

Реальность выборочного коэффициента корреляции гк можно уста­ новить по различным критериям [4, 10, 12, 15]. При выборках из нормальных совокупностей приближенной оценкой является сопостав­ ление гк с критическим значением г0, приведенным в табл. 6 приложе­

ния 1 для различных вероятностей Р и для

k =

N — 2. Гипотеза Н0

(стр. 874),

заключающаяся

в том, что

г0 =

0,

отвергается, если гк

больше, чем г0.

 

0,826 примера 5 критическая величина г0 =

=

Так, для значения гк =

 

0,76 для

очень малой

 

вероятности

Р =

0,001 и k = пх — 2 =

=

% — 2 =

15 — 2 = 13.

Реальность выборочного коэффициента кор­

реляции не является противоречивой, так как г0 меньше тк, и гипотеза Я 0 отвергается с очень малым риском ошибочного заключения.

Корреляция при малом числе наблюденных значений имеет важное значение, для машиностроения при трудоемких или дорогостоящих испытаниях, измерениях или экспериментах. Рекомендуемый ниже способ может применяться, если, исходя из природы явления, есть уве­ ренность в наличии (или отсутствии) связи при нормальном законе распределения наблюденных данных, количество которых не Должно быть все же менее 10.

882 Математическая статистика при анализе и контроле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисления для

нахождения

N i

 

x ,

 

 

 

* 2

 

A xt x t Ax 2 x 2

< A * i ) 2

( n )

 

 

 

 

-

X ,

-

x 2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

3

 

 

4

 

5

6

1

 

25

 

 

 

9, i

 

1,6

1,2

2,56

2

 

25

 

 

 

9,7

 

1,6

0,6

2,56

3

 

26

 

 

 

10,0

 

0,6

- 0 , 3

0,36

4

 

26

 

 

 

10,1

 

0,6

0,2

0,36

5

 

26

 

 

 

10,3

 

0,6

 

0,0

0,36

6

 

26

 

 

 

10,4

 

0,6

 

0,1

0,36

7

 

28

 

 

 

10,0

 

 

1,4

0,3

1,96

8

 

28

 

 

 

10,3

 

 

1,4

 

0,0

1,96

9

 

28

 

 

 

11,3

 

 

1,4

 

1,0

1,96

n ~

10

28

 

 

 

11,4

 

 

1,4

 

L 1

1,96

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

S

 

 

 

 

5,6

2,6

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,2

 

s

-

 

 

 

-

 

 

5,6

 

266

 

 

 

102,6

 

 

0,0

0,4

14,41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S2

266

 

 

 

 

 

( a )

 

 

 

n

 

"io":

 

 

 

 

 

 

 

 

*v _

S3

■102,6

 

 

 

 

 

( B )

 

 

Л 2 —

n

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

II.

Проверка

1*я:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0 — (—0,4) ==+ 0,4 /

 

 

 

 

 

( c )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vl/ o ~ ’

n

=

0,0

 

 

 

 

 

(d)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vo/i ~

 

2 5

~

— 0,4 - __ 0,04

 

 

( e )

 

 

 

n

10

 

 

 

 

 

 

 

 

V2/o *

 

2 R

 

14,41

- =1,441

 

 

 

(f)

 

 

 

n

~

10

 

 

 

 

 

Vo/2 -

2 7

~

4,24

=

0,424

 

 

 

(g)

 

 

n

10

 

 

 

 

 

 

 

 

Vv , =

 

2 8

~

5,64

=

0,564

 

 

 

(h )

 

 

 

n

10

 

 

 

 

 

 

Анализ статистических связей

883

ТАБЛИЦА 15.11

связи между x t и х.г (к примеру 6)

884 Математическая статистика при анализе и контроле

Пример 6. Проверить предположение о наличии связи между относительным удлинением в % (хх) и разрывной прочностью в кгс/мм2 (лг2) пластмассы К

Ход вычислений ясен из табл. 15.11. Применены моменты произве­ дений.

Если корреляция отрицательная (гк <3 0), то для второй проверки

удобнее использовать вместо формулы

(/)

следующую:

 

 

 

v 2 /(-f) = v 2/0 + vo/2 +

^v i / i .

 

 

( У )

Момент разности

который

должен совпадать с

итогом

проверки по формуле (/) табл. 15.11, в формуле (j1)

замещается момен­

том суммы

у а последний

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

1

2

 

 

 

 

V2/<+ ) —

 

 

 

 

 

 

Полученное

значение

гк = 0,723

(табл.

15.11)

указывает

на

до­

вольно тесную связь между х г и х2> причем,

по-видимому, реальную,

так как оно близко к г0 =

0,74 для Р =

0,01 и

k == 10 — 2 = 8 (п =

10)

согласно табл. 6 приложения 1.

Корреляционное уравнение находится по предыдущему и оно для связи х 2 с х г оказывается следующим:

х2 = (0,3916л:! — 0,156) кгс/мм2.

4.АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ, СТАБИЛЬНОСТИ

ИУСТОЙЧИВОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Т е х н о л о г и ч е с к а я т о ч н о с т ь процессов — степень соответствия результатов процесса (размеров деталей, твердости и т. п.) заданным показателям качества (допускам, пределам).

Под с т а б и л ь н о с т ь ю технологической операции следует понимать постоянство во времени оценок параметров распределения изучаемого показателя качества.

Под у с т о й ч и в о с т ь ю технологической операции следует понимать свойство процесса сохранять точность показателей качества во времени течения процесса без остановки последнего. При этом обеспечивается стабильность оценок параметров, т. е. статистических характеристик показателей качества.

Точность, стабильность и устойчивость процесса оцениваются статистически.

Статистической оценке качества процессов должно предшествовать выявление на основе имеющихся данных (количество брака, простои и пр.) основных недочетов хода процесса и его результатов, качества заготовок,* технологической оснастки, инструмента и т. д.

Статистический анализ производится различными методами, из которых рассмотрим два, наиболее доступные на производстве.

М е т о д е д и н о в р е м е н н ы х в ы б о р о к (стр. 854) за­ ключается в единовременном отборе 50—200 экз. изготовленных дета­ лей и их измерении или испытании (п. I, стр. 853). Производится ста­

1 По системе единиц СИ 1 кгс/см* = 0,980665* 105 Н/м2,

Анализ точности, стабильности и устойчивости

885

тистическая обработка данных, и находится

выборочное

среднее X

и среднее квадратическое отклонение s (стр.

864).

 

Чтобы произвести оценку точности процесса, необходимо тем или иным путем установить принадлежность выборочной совокупности

определенному

закону распределения (п. 2)

или предположить это

н а основе опыта и аналогии.

служат: а)

коэффициент

М е р а м и

о ц е н к и т о ч н о с т и

исполнения Тп или стандартный коэффициент точности

б) коэффи­

циент смещения уровня настроенности процесса Е (безразмерные вели­ чины); в) возможная доля брака или дефектных деталей q.

Коэффициент Тп или /Ст позволяет оценить, насколько рассеяние признака качества или свойства обеспечивает выполнение заданных отклонений (допусков). В проводимые измерения размеров включаются отклонения формы, если они не требуют выделения. Последние могут быть выделены из общих данных и обработаны отдельно (глава первая, п. И и глава десятая). Нами принято

где 8 — допуск; t — коэффициент (квантиль), зависящий от вида рас­

пределения; г] — статистическая характеристика (обычно

X или s);

со — поле рассеяния.

показатель

Стандартный коэффициент точности /(т, или, что то же,

рассеяния К р (ГОСТ 16467—70), является величинрй, обратной коэффи­

циенту Т пу т. е.

 

/Г]

Кт = Кр

 

Коэффициенты Тп (/<т, /Ср) характеризуют рассеяние (неоднород­ ность) признака качества, зависящего ог случайных производственных погрешностей (колебания температуры, изменения в податливости системы СПИД, неодинаковой твердости заготовок, износа технологи­ ческого агрегата или оснастки, колебания плотности тока при электротехнологических и гальванических процессах и т. п.).

Когда коэффициенты 77г, К т и /Ср равны единице, то при Е = 0 возможный брак продукции не более 0,27%, если для всех законов распределения принята вероятность Р = 0,9973 и соответствующий ей квантиль t (по ГОСТ 16467—70 t обозначен через /).

Точность исполнения недостаточная и </> 0,27%, если Тп<^ 1

или

/Ст = /С р > 1 .

Наконец, точность

исполнения

повышена,

т. е.

имеется

запас (ресурс)

точности (по рассеянию) и

q < 0,27%,

если

7 л >

1

или /Ст =

/Ср <

1.

 

 

 

 

Поле рассеяния со характеризует наибольшее ожидаемое рассеяние

показателя качества. В табл.

15.12 сэ и, что то же, знаменатель у коэф­

фициента Тп приведены

при

вероятности

Р = 0,9973.

 

Коэффициент смещения Е позволяет оценить, насколько выбороч­

ное среднее X совпадает с заданным средним значением Вср показателя качества, например координатой середины поля допуска 6 (для симме­ тричных законов распределения). Коэффициент Е должен равняться1

1 По ГОСТ 15893 —70 и ГОСТ 15894 —70.

886 Математическая статистика при анализе и контроле

нулю при отсутствии систематических производственных погрешностей (или их уравновешенностй), вызывающих смещение всей совокупности к границам допуска (погрешности первоначальной настройки, износ инструмента, упругие и остаточные закономерные деформации системы СПИД, постепенное падение плотности тока или обеднение состава гальванической ванны и т. п.).

Формулы для нахождения Тп

и ^ приводятся втабл. 15.12.

При совокупностях, принадлежащих однопараметрическим законам распределения (табл. 15.1), следует ограничиться подсчетом коэффи­

циента Тп = Т7— /\т •

Технологический допуск 6Т целесообразно подсчитывать в тех слу­ чаях, когда необходимо выяснить, какой допуск обеспечивается техно­ логией (т. е. при имеющихся величинах рассеяния и смещения показа­ теля качества), причем возможная дефектность не превысит 0,27%.

Возможная доля дефектности q (q %) является обобщенным пока­ зателем качества и функцией от величины Тп (Кт) и Е (табл. 15.12). Она может быть также определена по формулам и таблицам дефект­ ности, указанным в последнем столбце табл. 15.12.

Оресурсе точности указано ниже. Коэффициенты уточнения (Аут

идр.) следует определять для оценки целесообразности тех или иных операций с позиций последовательного улучшения точности обработки деталей.

Следует отметить особенности вычислений мер точности и дефект­ ности при распределении обобщенного типа А (табл. 15.12). В этом рас­ пределении учитываются приведенные ниже статистические характе­ ристики.

1.

А с и м м е т р и я

(косость)

 

где

 

а = 7Г >

(15Л6)

 

 

 

 

 

 

 

S (Xi- X ) 3

 

 

т 3 :

/=1

 

 

 

 

N

 

является выборочным третьим

центральным

моментом [4, 10, 15].

Приближенно а может заменяться мерой

скошенности [10 ]

 

 

а*

 

(15.17)

где Мо — выборочная мода

(стр. 865).

 

2.

К р у т о с т ь

 

 

 

 

 

T==Z 2 i _ 3

(15.18)

 

 

Т

S4

 

где

N

т 4 — -i=i

'

Вид распределе­ ния

Равно­ вероятное

Нормальное

Обобщенное типа А

Максвелла

Нормально­ го модуля упрощенное

Поле рассеяния (0

3,46s (а)

6s Ц)

ts (i)

t = f (т),

см. табл. 15.14; т определена по формуле (15.18)

5,25s^ (1)

4,98s (р)

Меры точности

Основные мери

Коэффициенты

исполнения

точности 1 смещения E Тп — -тг~

K t

3,46s (Ь'

тг { е )

' " Г " «

ТАБЛИЦА 15.12

Возможная доля дефектности Tехнологический q или q %

допуск 6T

 

 

 

 

 

Дефектность

 

 

 

 

<7—

1 — [ Т п

(0,5 -4- 1

Е 1)

+

 

 

 

+

 

Т п (0,5

-

 

| Е

|)]

(е)

 

 

q

=

1

-

{Ф [6 Т п

(0,5

+

1 Е

| )] +

 

 

 

-Ь Ф

[6 Т п (0,5

— | В

1)]} (h)

£0 -f

l X — B c p 1, и

по табл.

15.13

q

%

 

 

 

или

^ 1,1(0 (d)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я

% =

 

+

Я2 +

 

а

(га 2 ““ га х)' ^ )

 

где

qx

и

<72,

Ъ 2

 

и

 

 

 

 

 

согласно формулам (15.16), (15.19)

 

и

табл.

 

15.15 и

 

15.16

 

 

 

6

5,25s^ (ny

<7

%

по

табл.

15.17

5,25s £

(m)

 

 

 

 

 

 

He тре­

 

 

 

 

 

 

буется

 

 

 

 

 

4,98s

4,98s (г)

<7

%

по

табл.

15.18

(Q)

 

 

 

 

 

устойчивости и стабильности у точности Анализ

Продолжение табл. 15.1*2

 

 

 

Основные меры

 

 

 

 

 

Вид

 

 

Коэффициенты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возможная доля дефектности

распределе­

Поле

 

 

 

 

Технологический

исполнения

 

 

q или q %

 

ния

 

 

 

 

рассеяния ю

 

1

смещения Е

допуск

 

 

 

 

точности Т п = ——

 

 

 

 

 

 

 

К т

 

 

 

 

 

 

Модуля

3s ' (s)

6

It)

1 * ' 1

(и)

© +

1 X ' 1 (v)

q по формуле (h), где Ф Ех] по

 

3s'

(t)

26

( ]

 

 

нормального

 

 

 

 

 

 

 

табл. 1 приложения 1 или q% по

закона

s' и X ' соотве’гствуют параметра м

о табл.

15.2

и .Х0 по

формуле

табл. 15.13

 

 

 

 

(V') та(5л.

15.1

 

 

 

 

 

 

 

 

Дополнительные

меры

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициенты уточнения

 

Ресурс

точности

по допуску

 

 

по рассеянию

по технологическому

 

 

 

 

 

 

 

 

допуску

 

Q = —

100 (w)

ут

( X )

 

Лут

■(У)

ут

(z)

ит

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*+/

*+/

 

П р и м е ч а н и е . В формулах (х), (у) и (z) индекс i означает предшествующую, a i -j- / — последующую иссле­ дуемую операцию (или переход) технологического процесса.

Межоперационная (межпереходная) точность Дут> ДуТ и ДуТ должна быть больше или равна единице, причем

оо

оо

00

контроле и анализе при статистика Математическая

Лут ^ Дут’

Д ут ^ Лут’

# ср

СМ. рис. 15.3.

Анализ точности, стабильности и устойчивости

889

со

Значения дефектности q % в зависимости от Т п = — — и Е; нормальный закой и закон модуля нормального закона

Продолжение табл. 15.13

Т п _

1

 

 

 

 

 

 

I

Е 1

 

 

 

 

 

 

к т

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,90

1 Х’°

и

!I !-2

1,3

1,4

 

 

0,20

 

60,3

61,5

62,8

64,1

65,5

67,0

68,5

70,0

73,1

76,2

79,2

82,0

84,7

87,1

0,25

 

54,7

56,7

58,75

60,9

63,1

65,4

67,7

69,9

74,4

78,6

82,4

85,9

88,8

91,4

0,30

 

50,8

53,6

56,5

59,5

62,6

65,6

68,6

71,6

77,0

81,9

86,2

89,7

92,6

94,8

0,35

 

48,1

51,8

56,5

59,4

63,2

66,9

70,5

73,9

80,1

85,4

89,7

92,9

95,4

97,1

0,40

 

46,4

50,8

55,3

59,9

64,3

68,6

72,7

76,5

83,2

88,5

92,5

95,4

97,3

98,5

0,42

 

45,8

50,6

55,6

60,2

65,0

69,3

74,7

77,7

84,3

89,6

93,5

96,1

97,8

98,8

0,45

 

45,1

50,4

55,6

60,8

65,8

70,6

75,0

79,1

86,0

91,2

94,7

97,1

98,5

99,3

0,48

 

44,6

50,2 %

55,7

61,5

66,7

72,0

76,4

80,5

87,5

92,5

95,8

97,8

98,9

99,5

0,50

 

44,3

50,1

56,0

61,8

67,4

72,6

77,3

81,6

8$,5

93,3

96,4

98,2

99,2

99,7

0,55

 

43,5

50,1

56,8

62,9

68,9

74,6

79,5

83,9

90,7

95,1

97,6

98,9

99,6

99,8

0,60

 

42,9

50,1

57,2

64,0

70,54

76,4

81,6

86,0

92,5

95,4

98,5

99,4

99,8

99,9

0,65

 

42,3

50,0

57,7

65,2

72,1

78,2

83,5

87,9

94,1

97,4

99,0

99,7

99,9

99,98

0,70

 

41,7

50,0

58,3

66,3

73,6

79,9

85,3

89,6

95,4

98,2

99,4

99,8

99,96

99,99

0,75

 

41,1

50,0

58,9

67,4

75,0

81,6

86,9

91,2

96,4

98,8

99,7

99,9

99,98

100

0,80

 

40,5

50,0

59,5

68,4

76,4

83,2

88,5

92,5

97,3

99,2

99,8

99,96

100

100

0,85

 

39,9

50,0

60,1

69,5

77,8

84,6

89,9

93,7

97,9

99,5

99,89

99,98

100

100

0,90

 

39,4

50,0

60,6

70,5

79,1

86,0

91,2

94,7

98,5

99,7

99,9

99,99

100

100

0,95

 

38,9

50,0

61,2

71,6

80,4

87,3

92,3

95,6

98,9

99,8

99,97

100

100

100

1,00

 

38,2

50,0

61,8

72,6

81,6

88,5

93,3

96,4

99,2

99,9

99,98

100

100

100

1,05

 

37,6

50,0

62,4

73,6

82,8

89,6

94,2

97,1

99,4

99,9

99,99

100

100

100

1,10

 

37,1

50,0

62,9

74,5

83,9

90,7

95,1

97,6

99,6

99,9

100

100

100

100

1,15

 

36,5

50,0

63,5

75,5

85,0

91,6

95,8

98,1

99,7

99,97

100

100

100

100

1,20

 

35,9

50,0

64,1

76,4

86,0

92,5

96,4

98,5

99,8

99,98

100

100

100

100

1,25

 

35,4

50,0

64,6

77,3

87,0

93,3

96,9

98,8

99,9

99,99

100

100

100

100

1,30

 

34,8

50,0

65,2

78,2

88,0

94,1

97,4

99,0

99,9

100

100

100

100

100

1,40

 

33,7.

50,0

66,3

79,9

89,6

95,4

98,2

99,4

99,9

100

100

100

100

100

1,50

 

32,6

50,0

67,4

81,6

91,2

96,4

98,8

99,7

99,99

100

100

100

100

100

1,60

 

31,6

50,0

68,4

83,2

92,5

97,3

99,2

99,8

99,99

100

100

100

100

100

1,70

 

30,5

50,0

69,5

84,6

93,7

97,9

99,5

99,9

100

100

100

100

100

100

1,80

 

29,5

50,0

70,5

86,0

94,7

98,5

96,7

99,9

100

100

100

100

100

100

1,90

 

28,4

50,0

71,6

87,3

95,6

98,9

99,8

100,0

100

100

100

100

100

100

2,00

 

27,4

50,0

72,6

88,5

96,4

99,2

99,9

100,0

100

100

100

100

100

100