I. Prüfobjekt und Prüfmerkmale für die Endprüfung Lagerstift was zu prüfen ist

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1 Industrielles Beispiel für die Erarbeitung eines Prüfplanes Für die Qualitätsprüfung des Lagerstiftes (laut Prüfskizze) ist ein Prüfplan zu erarbeiten. Die Herstellung des Lagerstiftes erfolgt an einem CNC- Drehautomaten mit einem einschneidigen Werkzeug und einer Stückzeit von 12 Sekunden pro Einheit. Der CNC- Drehautomat hat einen Rundlauf von +/- 0,005 mm. Der Auftrag für das aus Automatenstahl zu fertigende Verbindungselement umfasst Teile. Abb.1. Prüfskizze - Lagerstift I. Prüfobjekt und Prüfmerkmale für die Endprüfung Lagerstift was zu prüfen ist Der erste Arbeitsschritt zur Erstellung des Prüfplans ist die Analyse aller Unterlagen und Informationen zum Prüfling. Dazu stehen am Beispiel des Lagerstiftes (Abb. 1) folgende Quellen zur Verfügung: Technischer Entwurf mit Maßangaben: Prüfskizze (Abb. 1) Angaben zum Produktionsumfang: Stück Fertigungsmaterial: Automatenstahl 11 SMnPb37 blank 15 mm

2 Stückzeit: 12 Sekunden Maschinenkennwerte: notwendige Prozessfähigkeit vorhanden. Darauf aufbauend werden die Prüfmerkmale für die Endprüfung festgelegt und technisch beschrieben. Unter Berücksichtigung des zukünftigen Verwendungszwecks können Aussagen zur Prüfnotwendigkeit getroffen werden. Auf der Grundlage einer Voruntersuchung, z. B. einer FMEA, sind folgende Merkmale für eine Prüfung auszuwählen (Linß 2005): Merkmal 1: Durchmesser d 1 = mm Der Durchmesser ist das Hauptmerkmal für die spätere Funktion des Lagerstiftes. Aufgrund des sehr kleinen Toleranzfeldes besteht ein erhöhtes Risiko, denn ein Unterschreiten der unteren Toleranzgrenze hat die Unbrauchbarkeit des Lagerstiftes zur Folge. Merkmal 2: Länge l 1 = 20,2 mm Als Verbindungselement soll der Lagerstift gelenkige Verbindungen realisieren. Der Abstand zwischen Kopf und Sicherungsring besitzt eine Allgemeintoleranz und wird vom Werker durch Selbstprüfung überwacht. Die Länge l 1 ist ein Nebenmerkmal. Merkmal 3: Nutbreite b 1 = 1,0 0,06 mm Ebenfalls zu den Hauptmerkmalen für die Funktionsfähigkeit zählt die Nutbreite. Bereits geringe Ungenauigkeiten machen im Fall einer zu kleinen Nutbreite die Montage der Baugruppe unmöglich. Merkmal 4: Nutdurchmesser d 2 = 9,6 mm Für den Nutdurchmesser ist eine Allgemeintoleranz festgelegt, weil sich geringe Abweichungen des Sollwerts nicht kritisch auf die Funktion auswirken. Merkmal 5: 2 Fasen 0,5 x 45 Die Überprüfung der Fasen auf Gratfreiheit wird als Sichtprüfung durchgeführt. Hierbei handelt es sich um eine qualitative Prüfanweisung. Da sich Fehler bei diesem Qualitätsmerkmal nicht als kritisch erweisen, erfolgt eine Zuordnung zu den Nebenmerkmalen. Merkmal 6: Freistich DIN 509- H0,8 3 Ebenso erfolgt die Überprüfung der gratfreien und ordnungsgemäßen Ausführung des Freistichs als Sichtprüfung. Für die Länge des Freistichs besteht keine Prüfnotwendigkeit. Merkmal 7: Kopfhöhe l 2 = 3,4 mm Da aus der Sicht der Montage und der Funktion keine besonderen Anforderungen bestehen, ist eine Selbstprüfung der Kopfhöhe durch den Werker ausreichend. Merkmal 8: Gesamtlänge l 3 = 27,5 mm Die allgemeintolerierte Gesamtlänge zählt zu den Nebenmerkmalen. Die Nebenmerkmale werden in Selbstprüfung durch die Werker überwacht (Werkerselbstprüfung). Merkmal 9: Gemittelte Rautiefe R z = 6,3 μm Eine Nichteinhaltung der geforderten Oberflächenqualität kann ebenfalls zu einer Funktionsbeeinträchtigung führen, somit handelt es sich hierbei um ein Hauptmerkmal.

3 II. Prüfzeitpunkt und Prüfart Für die Durchführung der Qualitätsprüfung der Hauptmerkmale werden folgende Prüfzeitpunkte und Prüfarten festgelegt (Tab. 1): Nr. Hauptmerkmal Prüfzeitpunkt Prüfart 01 Durchmesser d 1 parallel zur Fertigung Variablenprüfung (quantitativ) 03 Nutbreite b 1 parallel zur Fertigung Attributivprüfung (qualitativ) 09 Gemittelte Rautiefe R z Endprüfung Variablenprüfung (quantitativ) Tab. 1: Festlegung der Prüfzeitpunkte und Prüfarten für die Qualitätsprüfungen Lagerstift III. Prüfhäufigkeit und Prüfumfang für die Prüfung der Hauptmerkmale Lagerstift Bei der Herstellung des Lagerstiftes soll die Prüfung in den Fertigungsablauf integriert als statistische Prozessregelung SPC mithilfe von Shewhart- Qualitätsregelkarten erfolgen. Bei der Shewhart- Qualitätsregelkarte werden die Eingriffs- und Warngrenzen aus den Verteilungsparametern des Fertigungsprozesses bestimmt (Linß 2005). Die Entnahme der Teile in den Prüflosen erfolgt in konstanten Abständen und in produzierter Reihenfolge (Linß 2005). Hauptmerkmal Durchmesser d 1 : Zur Berechnung der Prozessparameter wurde für den Durchmesser d 1 = mm eine Vorlaufuntersuchung an 50 Teilen durchgeführt und die Schätzwerte für μ und σ wurden ermittelt. Es wird Normalverteilung angenommen (Tab. 2): 9,931 9,941 9,957 9,950 9,943 9,951 9,948 9,958 9,946 9,952 9,945 9,949 9,946 9,958 9,947 9,956 9,946 9,952 9,949 9,941 9,950 9,962 9,954 9,961 9,949 9,947 9,939 9,952 9,952 9,943 9,948 9,959 9,958 9,948 9,940 9,956 9,948 9,938 9,952 9,965 9,944 9,951 9,948 9,964 9,948 9,957 9,950 9,961 9,941 9,950 Tab. 2: Messwerte der Vorlaufuntersuchung für Hauptmerkmal d 1 Es ergeben sich die Schätzwerte und. Aus den Informationen der Vorlaufuntersuchung müssen die Warn- und Eingriffsgrenzen für die Qualitätsregelkarte berechnet werden.

4 Der Stichprobenumfang wird auf n = 10 festgelegt. Die Stichprobe wird alle 30 min aus dem Prozess entnommen und geprüft. Die Berechnungen für die Warn- und Eingriffsgrenzen für die Qualitätsregelkarte lauten: Die Faktoren A E und A W sind tabelliert, (Tab. P -1) oder können mithilfe der Quantile der Normalverteilung berechnet werden (DGQ 1996; Linß 2005). Die Qualitätsregelkarte mit Warn- und Eingriffsgrenzen für das Hauptmerkmal Durchmesser d 1 ist in Abbildung 2 enthalten. Abb. 2: Qualitätsregelkarte mit Warn- und Eingriffsgrenzen für das Hauptmerkmal Durchmesser d 1

5 Hauptmerkmal Nutbreite b 1 : Die Nutbreite soll attributiv mit einer Lehre geprüft werden. Man erhält eine gut/schlecht - Aussage. Für die Eingriffsgrenzen wird der 99 %- Zufallsstreubereich und für die Warngrenzen der 95 %- Zufallsstreubereich der Binomialverteilung bestimmt. Ein Anteil fehlerhafter Einheiten p = 1 % wurde über einen größeren Zeitraum beobachtet und als akzeptabel angesehen. Mit dem Stichprobenumfang n = 50 sollen signifikante Veränderungen im Qualitätsniveau angezeigt werden. Diese Stichprobe wird alle 60 min entnommen und geprüft. Zur Ermittlung der Wahrscheinlichkeiten der Binomialverteilung können das Larson- Nomogramm (Tab. P -2), die Tabelle der Binomialverteilung (Tab. P -3) oder MS Excel TM verwendet werden (Linß 2005). OEG = x ob + 0,5 mit Bi(x = x ob n; p) 99,5 % > Bi(x = x ob 1 n; p) OEG = 3 + 0,5 = 3,5 OWG = x ob + 0,5 mit Bi (x = x ob n; p) 97,5 % > Bi(x = x ob 1 n; p) OWG = 2 + 0,5 = 2,5 M = E(x) = n p = 50 0,01 = 0,5 UWG = x un 0,5 mit Bi(x = x un n; p) 2,5 % > Bi(x = x un 1 n; p) UWG = 0 0,5 0 UEG = x un 0,5 mit Bi(x = x un n; p) 0,5 % > Bi(x = x un 1 n; p) UEG = 0 0,5 0. Die Qualitätsregelkarte mit Warn- und Eingriffsgrenzen für das Hauptmerkmal Nutbreite b 1 ist in Abbildung 3 enthalten. Abb. 3: Qualitätsregelkarte mit Warn- und Eingriffsgrenzen für die Anzahl fehlerhafter Einheiten mit dem Hauptmerkmal Nutbreite b 1

6 Hauptmerkmal Gemittelte Rautiefe R z = 6,3 μm: Für das Hauptmerkmal Gemittelte Rautiefe R z wird eine 100 %- Sichtprüfung festgelegt; es sind mindestens 200 Stück mit einem Rautiefenmessgerät zu messen. Neben den planmäßigen Prüfungen müssen die Qualitätsmerkmale bei jedem Schichtbeginn und Werkzeugwechsel zusätzlich geprüft werden. IV. Prüfmethode und Prüfmittel für die Prüfaufgabe Lagerstift wo zu prüfen ist wer zu prüfen hat womit zu prüfen ist wie zu prüfen ist Hauptmerkmal Durchmesser d 1 : Die Prüfung des Hauptmerkmals d 1 erfolgt nicht als Arbeitsfolge integriert im Fertigungsablauf, sondern parallel zur Fertigung durch den Werker. Der Prüfort ist der Messplatz Nummer 08 neben dem Arbeitsplatz des Werkers. Am Messplatz wird die Off- line- Prüfung mit der digitalen Feinzeigermessschraube DIN 863- D mit Schnittstellen zur CAQ- Software durchgeführt. Die Feinzeigermessschraube unterliegt der Prüfmittelüberwachung und wurde für die Prüfaufgabe freigegeben. Der Durchmesser wird im Bereich der halben Länge des Lagerstiftes gemessen und das Ergebnis an das CAQ- System übertragen. Der Werker sieht am Bildschirm das Messergebnis und wird durch eine farbige Anzeige gewarnt, wenn eine Warn- oder Eingriffsgrenze überschritten wird. Werden bei einer Stichprobe die Eingriffsgrenzen überschritten, sind alle gefertigten Teile seit der letzten Prüfung 100 % zu prüfen, die Ergebnisse zu dokumentieren und es muss ein Maschineneinrichter informiert werden. Hauptmerkmal Nutbreite b 1 : Die Nutbreite wird mit einer Lehre (attributiv) geprüft. Dafür steht dem Werker am Messplatz Nummer 08 die Lehre PL zu Verfügung. Das Ergebnis der Prüfung (gut/schlecht) muss manuell in das CAQ- System eingegeben werden. Der Werker sieht am Bildschirm durch eine farbige Anzeige, wenn die Warn- oder Eingriffsgrenze überschritten wird. Hauptmerkmal Gemittelte Rautiefe R z : Die Prüfung der Gemittelten Rautiefe R z erfolgt als Endprüfung im Messraum der Abteilung durch einen Qualitätsprüfer. Die Prüfung ist mit dem Perthometer, einem Messgerät auf der Basis des Tastschnittverfahrens, nach der Norm DIN EN ISO 4288 durchzuführen. Folgende Schritte sind dabei einzuhalten (DIN ): 100 %- Sichtprüfung: Sichtvergleich mit Vergleichsmuster und Auswahl der Prüflinge mit Oberflächenfehler bzw. Überschreitung der Rautiefe zur Rautiefenmessung (mindestens aber 200 Stück)

7 Prüfung durch Messung mit Perthometer Annahme der Prüfung, wenn der erste Messwert 70 % des Rautiefensollwertes ist die ersten drei Messwerte den Rautiefensollwert nicht überschreiten nicht mehr als einer der ersten sechs Messwerte den Sollwert überschreitet nicht mehr als zwei der ersten zwölf Messwerte den Sollwert überschreiten. Andernfalls wird der Prüfling abgelehnt. V. Auswertung, Erfassung und Verwaltung der Prüfdaten Die Auswertung der Prüfergebnisse erfolgt nach der Qualitätsprüfung, dabei sind folgende Entscheidungen zu treffen: Im Prüfprozess durch den Prüfer: Anforderungen erfüllt, Weitergabe der Teile Warngrenzen überschritten: Trendbeobachtung Eingriffsgrenzen überschritten: Es sind alle gefertigten Teile seit der letzten Prüfung 100 % zu prüfen und zu dokumentieren, Benachrichtigung an Qualitätsprüfer. Im CAQ- System durch Qualitätsprüfer: Ausschuss, gesperrt Sonderfreigabe Nacharbeit Wiederholprüfungen Fertigungs- /Prüfprozessänderung Qualitätsbericht. Durch die Dokumentation der Prüfergebnisse (Tab. 3) der Hauptmerkmale auf Qualitätsregelkarten lassen sich Trendbeobachtungen durchführen und die Freigabe an den nächsten Prozess bzw. an den Kunden nachweisen. Dadurch ist die Grundlage geschaffen, um bei Abweichungen vom Sollwert regelnd in den Fertigungs- und/oder Prüfprozess einzugreifen (DGQ 1990).

8 Nr. Prüfmerkmal Nachweisdokumente der Qualitätsprüfung 1 Durchmesser d 1 = mm Prüfprotokoll mit QRK im CAQ- System 3 Nutbreite b 1 = 1,0 0,06 mm Prüfprotokoll mit QRK im CAQ- System 9 Rautiefe R z = 6,3 μm Prüfprotokoll mit QRK im CAQ- System Tab3: Erfassung und Verwaltung der Prüfdaten Lagerstift VI. Prüfplan für den Prüfling Lagerstift Nach Durchführung aller Handlungen und Entscheidungen zur Erarbeitung von Informationen für die Prüfplanung werden die Ergebnisse in den Prüfplan eingetragen (Abb. 4):

9 Abb 4. Prüfplan für den Prüfling Lagerstift Prüfplan Lagerstift