设计质量工程与QFD方法课件

24 七月 2024设计质量工程与设计质量工程与QFD方方法法03 八月 2023设计质量工程与QFD方法1设计质量工程off-line quality engineering理念n制造质量工程（on-line quality engineering）不能解决由于设计的先天不足而导致的产品质量问题；n设计对产品质量的影响是根本的和决定性的；nA quality product starts with a quality design.nWe design quality into productn设计决策既要考虑产品最大限度地满足客户的需求，又要保证产品的可制造性,DFX(DFA、DFM、DFC)内容n设计过程质量管理n三次设计n质量功能配置设计质量工程off-line quality enginee2设计质量工程off-line quality engineering设计质量工程off-line quality engine3设计过程-阶段划分阶段划分n策划（筹资、调研、构思）n样品设计（方案设计、可行性分析、详细设计）n样品试制（制造、试验、鉴定）n改进设计（设计、试验、鉴定）n小批量试制（工艺和供应准备）n批量投产（技术指导）设计过程-阶段划分阶段划分4设计过程-质量管理设计评审n功能、性能（消除多余功能和过剩的性能）n可制造性（加工、检验、装配）n经济性（制造和使用的经济性）n环境友好性（安全、可靠、无污染）n可维修性设计过程-质量管理设计评审5设计过程-并行工程传统的设计过程n传统的设计过程，设计和制造是串行关系n设计者设计产品，throw the design over the wall，制造者制造产品，设计者和制造者在空间上是分离的n设计者和制造者也存在观念上的分歧n制造者没有被邀请参与设计决策或是忙于处理各种问题n矛盾在于越是不参与前期的设计，就会面对更多和设计关联的的问题（加工困难、采购困难）n由于设计决策没有其他部门的参与，这个过程如果出现错误将导致生命周期成本上升和设计变更增加n设计关注：是否实现了产品功能n销售关注：是否好卖n财务关注:是否赚钱n制造者：是否能造出来设计过程-并行工程传统的设计过程6设计过程-并行工程概念n在产品设计的早期，采用团队工作方式，考虑用户、制造、财务、市场等诸多因素对设计的影响nCE（concurrent engineering）是设计过程的变革任务：n决定产品的特征n分析产品功能n改进产品可制造性、可使用性n设计制造过程n考虑工人、供应商的能力n生产策略（批量、准备时间）好处n更好地满足客户需求的产品设计n产品是可以实现的（考虑到制造商和供应商的实际）n缩短新产品开发时间n减少了产品在生产和使用过程中的问题工具nQFDn群决策设计过程-并行工程概念7设计过程-DFMADFMA-面向制造和装配的设计n理念：使得设计者可以预知制造及装配时会产生的问题，并在设计中避免n目标：简化制造工艺、降低直接和间接制造成本、改善质量n可制造性问题：n使用的材料n材料成型方法n加工工艺n机床刀具n质量控制方法和工具n方法：设计公理、设计指南n工具：虚拟设计、虚拟现实、数字化样机（几何样机、功能样机、性能样机）设计过程-DFMADFMA-面向制造和装配的设计8设计过程-DFMA设计公理n n满足目标市场对质量和成本的需要满足目标市场对质量和成本的需要n n避免将孔设计在金属件的弯折处避免将孔设计在金属件的弯折处n n孔的尺寸尽量和标准钻的尺寸一致孔的尺寸尽量和标准钻的尺寸一致n n避免锐边、避免应力集中避免锐边、避免应力集中设计过程-DFMA设计公理9设计过程-DFMADFM指导原则n目的：改善产品的可制造性（manufacturability）n内容nMinimize Number of PartsnEliminate AdjustmentnEliminate Screws and Other FastenersnUse Standard PartsnEliminate the need for Special Jigs and Tools设计过程-DFMADFM指导原则10设计过程-DFMADFA指导原则n目标：简化装配过程n内容n配合件易于配合n用于质量控制测试的零件易于拆卸n用于维护的轴和销易于拆卸n易于润滑保养n零件的安装尽量避免产品翻转、旋转n避免撞击、划伤其他零件n为完成装配任务的工具留有足够地空间设计过程-DFMADFA 指导原则11三次设计概念n日本学者Taguchi提出的一种质量设计方法n内容包括n系统设计n方案和结构设计n参数设计n用实验设计的方法确定系统中参数的最佳组合n容差设计n确定设计参数允许的波动范围三次设计概念12三次设计-系统设计概念n系统设计一般指样机设计以前的工作，系统设计运用专业技术对产品的结构、性能、寿命、运动、材料等进行设计以满足用户需求关键n丰富的专业知识和经验n掌握技术情报n方案的技术经济评价n无法明确参数和产品质量之间的相互作用三次设计-系统设计概念13三次设计-参数设计基本思想n可以用给社会和用户带来的损失多少来衡量产品质量的高低，损失越小质量越高。nTaguchi认为：一个刚好位于规范内的产品和刚好位于规范外的产品没有实质性的区别；而位于目标值处的产品和位于边界附近的产品的质量有明显不同。因此，质量损失和偏离目标值的距离的平方成比例。n损失可以用函数表示三次设计-参数设计基本思想14三次设计-参数设计质量损失函数因此参数设计的目标就是减少质量损失因此参数设计的目标就是减少质量损失三次设计-参数设计质量损失函数因此参数设计的目标就是减少质量15三次设计-参数设计l正交试验设计n试验指标：衡量试验结果好坏的特征量n参数（因子）：影响试验结果的实验条件，分为可控参数和不可控参数n水平：参数变化的各种状态n举例l左边是评价燃油经济性（百公里耗油量）的单指标试验设计l共有五个参数：化油器、排气量、驱动方式、轮胎压力、速度l共有两级参数水平（即每个参数有两种变化）l可控参数和不可控参数l完全试验是32次，考虑所有组合三次设计-参数设计正交试验设计16三次设计-参数设计l正交试验设计n正交表举例l7个参数，2级水平，完全试验是128次l通过试验设计后，试验的数量为8次l这样可以在不影响得出正确结果的前提下，减少试验的成本l正交表中试验点均匀分散，能够得到较优的试验结果n正交表特征l每一列数字出现次数相同l任意两列数字对出现次数相同n正交表分类l同水平正交表：参数取值水平相同l混合正交表：参数取值水平不同列号列号试验试验号号.1 12 23 34 45 56 67 71 11 11 11 11 11 11 11 12 21 11 11 12 22 22 22 23 31 12 22 21 11 12 22 24 41 12 22 22 22 21 11 15 52 21 12 21 12 21 12 26 62 21 12 22 21 12 21 17 72 22 21 11 12 22 21 18 82 22 21 12 21 11 12 2三次设计-参数设计正交试验设计列号123456711111117三次设计-参数设计l正交试验举例n零件镗孔工序质量不稳定，内径偏差较大，用正交试验寻找较优的工艺参数n试验指标是孔内径的偏差量（单指标）n工艺参数：切削速度、刀具数量、刀具种类、走刀量n参数水平：三级三次设计-参数设计正交试验举例18三次设计-参数设计l正交试验举例n参数表n正交试验表三次设计-参数设计正交试验举例19三次设计-参数设计l正交试验举例n试验结果分析n极差衡量各个参数对指标的影响程度n较优的产品组合2321三次设计-参数设计正交试验举例20三次设计-参数设计信噪比设计（健壮设计）n nSignalSignal：过程的输出（平均值）：过程的输出（平均值）n nNoiseNoise：输出的变异（标准差）：输出的变异（标准差）n nS/N=S/N=平均值平均值/标准差标准差n n作用：评估试验的结果作用：评估试验的结果n n设计的目标是通过减少变异稳定过程的输出设计的目标是通过减少变异稳定过程的输出三次设计-参数设计信噪比设计（健壮设计）21三次设计-参数设计l举例l一个矩形的框架，a,b分别是厚度和内圆角半径，在对角受到向外拉的力 F，Gl产品的使用性能可以用角变形e来衡量l两个因素:a,bl两个因素水平 a=50,80 b=10,15l完全试验个分成4组l每组各作20次试验l信号是过程的输（平均值）l噪音是输出的变异（标准差）l参数a影响了输出，需要取较小的值l参数b影响了输出的变异，需要取较大的值三次设计-参数设计举例22三次设计-容差设计l在参数设计的基础上，确定各参数最合适的公差；l在质量和成本之间寻求平衡；l对产品性能影响大而成本较低的零部件，公差取小；l对产品性能指标影响不大而成本较低的零部件，公差放宽。三次设计-容差设计在参数设计的基础上，确定各参数最合适的公差23QFD-概念和应用概念n是用于设计过程中的一种规划、交流、文档化的技术方法n是一种结构化的过程：定义客户需求；将客户需求映射到产品特征；将产品特征映射到制造过程n怎样确定顾客需求n怎样使得设计者和生产者关注顾客需求应用nMitsubishis Kobe Shipyard 1973nToyota 1978,Ford 1983nGM,P&G,HP,AT&T,DEC,ChryslerQFD-概念和应用概念24QFD-方法方法n n通过市场调查获取用户需求通过市场调查获取用户需求n n用矩阵图解的方法将顾客需求配置到产品开发用矩阵图解的方法将顾客需求配置到产品开发的各个过程和部门的各个过程和部门n n协调各部门的工作以保证最终的产品能够满足协调各部门的工作以保证最终的产品能够满足顾客的需求顾客的需求QFD-方法方法25QFD-需求获取KANO模型需求获取n n反馈反馈n n询问询问n n观察观察n n预测预测QFD-需求获取KANO模型26QFD-质量屋（矩阵图）QFD-质量屋（矩阵图）27QFD-质量屋（举例）QFD-质量屋（举例）28