项目61模块化效率质量可靠性教学课件

教师：孙敏教师：孙敏开封大学机电工程学院开封大学机电工程学院1 从类比设计到模块化设计理念的发展从类比设计到模块化设计理念的发展5 加工工艺过程的生产率加工工艺过程的生产率6 提高加工精度的工艺措施提高加工精度的工艺措施7 神州飞船与可靠性设计、制造，试验与评价神州飞船与可靠性设计、制造，试验与评价1从类比设计到模块化设计理念的发展从类比设计到模块化设计理念的发展1.1资讯：经调查国内无真正适用的加工方法和加工机床数控也如此。1.2策略：CA6140模块从新组合自动回转刀架模块代替溜板箱刀架系统。1.3计划：即设计：转轴刀盘、下部拖板、液压、电器子系统设计1.4实施：组织能工巧匠制造、装配、调试。1.5检查：轴承座生产车间实验加工，精度达到国内先进水平H7。1.6评价：即总结，促进下一工作过程改进。1.内球面车床设计的工作过程分析2.类比设计与模块化设计理念的特点2.1系统：2.2模块：2.3系统的外部描述：系统的内部描述：2.4模块化设计是标准化设计、优化设计、创新设计2.5类比设计是经典结构的抄袭能把有用输入变为有用输出的统一体。系统由更小的系统即子系统组成。子系统即模块，系统不等于模块。电脑由十几个模块组成如：CPU、内存、硬盘等组成。即系统分析总工、销售专家、内行对外行分析、或创新设计的策略分析都常用。标准化设计：因受接口的约束，全球专业化分工协作，现代设计的基础。优化设计：有约束情况下，优化目标体积最小、重量最轻、功能最强等。创新设计：因受系统分析中新的接口和功能的约束，必须改变观念和设计理念，不能再抄袭旧的设计（如传统卧车，立、卧铣床或传统电器系统的设计）。CA6140传动系统分析和CA6140 结构讲解。文科天下文章一大抄阻碍创新从机床到收割机（852农场例子），即使有创新也是几个人的设计或小的改良。如机床改造三个人分别进行机械、液压、电器设计。3.夹具设计中的模块化问题3.1夹具的类比设计（夹具不是与用户见面的产品）我们的设计能力从次开始，仅有课本知识是不够的，我们要借助大量的夹具图册，通过类比（结构模仿，尺寸缩放）设计多、快、好、省地设计出各种夹具。专用夹具尺寸最小、刚性最好、使用最方便，多用此法设计。3.2组合、可调、成组夹具也应积极采用，以节省设计，制造，夹具调试时间，而提高劳动生产率，它们是模块式夹具设计的初级阶段。也可采用类比设计。3.3模块式夹具设计采用类似于组合夹具的零部件之间的连接方式，设计并制造出若干夹具体模块、夹紧模块、定位模块，在需要设计和制造时，一般只需设计和制造出个别的定位模块，即可组装出模块式夹具。从而使设计和制造的工作量最小以减少生产准备时间、减少设计和制造成本。推广的关键是：关键是有没有赏钱。4.机床的模块化设计4.1数控机床已经被划分为数控模块、伺服模块、机床本体模块三大模块数控模块沈阳机床最可靠“中国脑”。伺服模块：已经从模拟控制转向数字控制。机床本体模块又分为床身、滚动导轨、滚珠丝杠、主轴、刀架或刀库等更小的模块。4.2国内机床设计已从类比向模块化设计转化以前抄袭设计也有一个或几个人的机床改造设计，这是一种改良，是只变动了局部的设计，现在的设计不划分模块一个或几个人已经不能完成设计。4.3实践的启示创新、模块化设计是基本结构的排序如机床的固定齿轮传动、滑移齿轮传动，丝杠螺母副传动、轴承、离合器的使用，这些基本结构我们不会忘记？传动系统细节设计（小排序）、结构系统细节结构设计（大排序）我们会忘记？人的地位重新排序其实我们根本没有必要记住（大）排序，我们可以根据模块和系统的要求，其实我们根本没有必要记住（大）排序，我们可以根据模块和系统的要求，从基本结构（小排序）开始（大）排序，组成一台机床。从基本结构（小排序）开始（大）排序，组成一台机床。4.4关于工作过程实际是对知识进行重新排序，适度够用的知识没有变。社会改朝换代：工作过程对知识进行重新排序，工作过程为课程的学习单元，你会知道什么重要什么不重要。5军工及高科技产品的设计制造看模块化设计的必要性5.1航天飞机、大型客机、战斗机、反舰导弹的模块化设计航天飞机3500个子系统，大型客机、战斗机几百万个零件必须分成若干个模块进行设计与制造。反舰导弹以前的电控结构，有毛病根本找不出。现在可以更换模块调试，使用维护及其方便。5.2仿制类比设计与自主模块化设计的关系5.3坦克发动机的设计制造和技术引进中印同时引进德国发动机技术对专家态度不同：对发动机使用不同：中国用于40-50吨坦克，印度浮躁、急功近利用于近60吨坦克。中国人向专家虚心学习技术，印度人把专家当奴仆。我国歼5、歼6、歼7、歼8都是米格的复制品，歼10自主模块化设计产品。歼11是高于真品的产品。目前生产战斗机的国家不足十个仿制有重大意义。ARJ支线客机已经试飞，不便于仿制的产品怎么办？电路芯片如何仿制。只好自主创新。5.4买不来的军事现代化中国北洋舰队曾亚洲第一世界第七。印度武器引进，苏30最好的，欧美国家也向印度出口各类武器。中国却没有那么幸运，欧美武器禁运。5.5整体引进与模块引进印度，坦克模块引进，法国的火控系统，德国的火炮，德国的发动机，欧美的设计技术与设计理念，装甲没有引进，“阿琼”坦克研制30年，花了35亿美元。中国200-250公里/小时和300-350公里/小时动车组整体引进。结果：光辉战机光辉不见，印度武器万国牌结果：印度“阿琼”坦克军方的150辆采购计划泡汤。但自研的座舱比中国的高大凉快，坦克外形比中国的威武漂亮，自研的的坦克只能训练用。法国的火控系统打不准，火炮自己制造的炸镗，自研的装甲不经打，自研的履带跑起来断裂，德国的发动机也跑不快，因小马拉大车，结果：中国300-350公里/小时动车组，现在具有自主知识产权，成为世界上拥有这方面技术不多的国家之一。是具有发达国家特征的发展中国家结果：印度得到得到100%军事技术，也只能制造出三分之二，中国人看到三分之二，却能制造出100%。6.模块化设计的最高境界6.1阿波罗登月6.2总师、少帅不是拍马屁上来的荣毅超肖龙旭苏27总设计师，他干什么？唐骏在微软印度软件业空空导弹研究院院长，歼10+闪电=强大的空军弹道导弹研究院总师，牛人牛语谁要找事，中国战略导弹把他搞定。组织者声称：没有一项新研究的 技术，用的都是已有技术，他们只是进行组织、管理，模块分割，规定什么时间完成设计、制造、组装。不画图纸？系统分析，模块分割系统设计在美国，软件设计在印度首先是系统分析专家，能很好分析3000多个模块的WINDOWS系统，并领导其设计7.模块化设计结束语7.1你想成为一个合格的工程师的话，你就去熟悉基本结构（电或机械的）并根据指示组合成对外有接口的模块，即设计排序分析第三：前人的排序（大）要学习，排序分析过程领会基本结构的应用。设计能力第二：设计锻炼基本结构的运用，传动、结构排序（小）系统分析第一：总工的事，安排设计模块如果你不想设计，就要进行模块分割使自己成为总师。7.2学习的优先次序费边主义，是变小胜为大胜，饭要一口一口吃。基本机构费边主义，是变小胜为大胜，饭要一口一口吃。基本机构（小排序一对固定齿轮传动、滑移齿轮传动）与排序分析（小排序一对固定齿轮传动、滑移齿轮传动）与排序分析（大排序一台机床的结构）的关系，也是小胜与大胜的关系。（大排序一台机床的结构）的关系，也是小胜与大胜的关系。迦太基常胜（15年）将军汉尼拔，被罗马执政官费边.马克西姆，小规模多次胜利战胜。工艺规程的制定教师：孙敏教师：孙敏开封大学机电工程学院开封大学机电工程学院5加工工艺过程的生产率加工工艺过程的生产率第五节第五节加工工艺过程的生产率与技术经济分析加工工艺过程的生产率与技术经济分析（一）（一）时间定额时间定额时间定额是在一定生产条件下，规定生产时间定额是在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间一件产品或完成一道工序所需消耗的时间(一一工件一工序耗时工件一工序耗时)。单件时间单件时间完成一个工件的一个工序的时间称为完成一个工件的一个工序的时间称为单件时间单件时间td一、生产率分析一、生产率分析T T单单=t=t基基+t+t辅辅+t+t服服+t+t休休基本时间是指直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。辅助时间是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。如装卸工件。操作机床、改变切削用量、试切和测量工件、引进及退回刀具等动作所需时间都是辅助时间。布置工作地时间是为使加工正常进行，工人照管工作地（如换刀、润滑机床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的时间。一般按作业时间的27估算。休息和生理需要时间是指工人在工作班内恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。一般按作业时间的2估算。在成批生产中零件批量零件批量t th h t td d t tZ Z/N/N单件核算时间准备终结时间单件时间大批大量生产时，每个工作地始终完成某一固定工序，大批大量生产时，每个工作地始终完成某一固定工序，t tZ Z/N 0/N 0，故不考虑准备终结时间，即，故不考虑准备终结时间，即 th td（二）提高机械加工生产率的工艺措施（二）提高机械加工生产率的工艺措施1.缩短基本时间缩短基本时间2.缩减辅助时间、工作地点缩减辅助时间、工作地点服务时间、准备终结时间服务时间、准备终结时间3.实行多台机床看管实行多台机床看管4.新工艺、特种工艺新工艺、特种工艺5.应用成组技术应用成组技术(1)提高切削用量，但受到刀具寿命和机床刚度的制约。(2)缩短工作行程长度 (3)多件加工(l)直接缩减辅助时间(2)使辅助时间与基本时间重合(3)减少换刀次数，并缩减每次换刀所需时间(4)扩大零件的生产批量减少调整机床、刀具 和夹具的时间 在单件小批生产中广泛采用各种数控和柔性制造系统及推广成组技术等，都可以缩短单件时间，有效地提高劳动生产率。图3-321.机械制造技术三个首要问题:提高效率，降低成本，提高质量，怎么应用？效率第一？还是质量第一？没有答案！看看企业是怎么做的，开封机械厂败在效率还是质量？二战俄国生死存亡时选择了效率，木头机身的飞机，能挨几炮就行的坦克，数量众多但不准确，威力巨大的火箭炮和其他大炮，打败了德国。火箭发射，导弹发射，效率第一？还是质量第一？中国的家电大量生产和出口，对发展中国家影响是什么？企业活着和占领市场比什么都重要，存活需要什么，什么企业活着和占领市场比什么都重要，存活需要什么，什么就放第一位，。就放第一位，。巴西、墨西哥经济世界上排名靠前，但多年经济停滞不前？美国的封杀？自身既无质量，也无效率（或是生产能力）？中国人与中国人比效率就是比成本对外中国人GDP成本制胜，怎么做的？效果怎样？02年80种商品数量世界第一，猪肉，水泥占世界一半以上中国GDP 82 年：5000亿；86年：1万亿；91年：2万亿；94年：4.6万亿；99年：8万亿；04年：13万亿（普查增加2.3万亿）；05年：18万亿；06年：20万亿；07年：24万亿；08年：30万亿；同期物价涨了4倍2.提高效率，降低成本，比效率还是比成本，86年后中国告别了一人每月半斤猪肉半斤油的年代，告别了大学毕业生工资，第一年45元，第二年54元的年代。美国一家生产机床零部件的企业大量投资后于中国企业竞争，一零件美报价29 每分，中国报价21 每分，加工费0.5美分GDP成本制胜，中国成本制胜，中国09年出口世界第一，外国人不再是年出口世界第一，外国人不再是洪水猛兽了洪水猛兽了（3）专业化分工协作）专业化分工协作3.怎样提高生产效率？怎样提高生产能力？（1）穷人（国）的思维采用上述工艺措施提高生产效率，时间单件加工时间，采用成组技术等（2）富人（国）的思维：买数控机床，买柔性制造系统，买计算机集成制造系统，采用最先进的生产工艺，与世界接轨；单件小批生产也可实现高效率。（2）采用超高速强力磨床，使用立方氮化硼砂轮，150200米/秒的磨削速度，效率是普通铣削、车削的几十倍（不需要车床铣床了）。（3）采用既保证质量也保证效率的组织形式？委托加工行吗？（2）投资通用设备或专用生产线扩大生产能力。是否超出问题的范围？生产效率？生产能力是不是一回事？目的一样市场占有率！机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量教师：孙敏教师：孙敏开封大学机电工程学院开封大学机电工程学院6 提高加工精度的工艺措施提高加工精度的工艺措施查明产生加工误差的主要因素后，设法对其直接进行消除或减弱，如细长轴加工用跟刀架会导致工件弯曲用跟刀架会导致工件弯曲变形变形，现采用反拉法切削工件受拉不受压不会因偏心压缩而产生弯曲变形一、减少误差法一、减少误差法二、误差补偿法二、误差补偿法误差补偿法是人为地造出一种新的原始误差，去抵消原来工艺系统中存在的原始误差，尽量使两者大小相等、方向相反而达到使误差抵消得尽可能彻底的目的。如图7-39、图7-40三、误差分组法三、误差分组法误差分组法是把毛坯或上工序加工的工件尺寸经测量按大小分为n组，每组尺寸误差就缩减为原来的1/n。然后按各组的误差范围分别调整刀具位置，使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。图图738反拉法切削细长轴反拉法切削细长轴a)正向进给正向进给b)反向进给反向进给图图739通过导轨凸起补偿横梁变形通过导轨凸起补偿横梁变形图图740螺纹加工校正机构螺纹加工校正机构1工件工件2丝杠螺母丝杠螺母3车床丝杠车床丝杠4杠杆杠杆5校正尺校正尺6滚柱滚柱7工作尺面工作尺面四、误差转移法四、误差转移法误差转移法就是把原始误差从误差敏感方向转移到误差的非敏感方向。例如图7-41，转塔车床的转位刀架采用“立刀”安装法;图7-42所示为利用镗模进行镗孔，主轴与镗杆浮动联接。五、就地加工法五、就地加工法全部零件按经济精度制造，然后装配成部件或产品，且各零部件之间具有工作时要求的相对位置，最后以一个表面为基准加工另一个有位置精度要求的表面，实现最终精加工，这就是“就地加工”法，也称自身加工修配法。六、误差均分法六、误差均分法误差均分法就是利用有密切联系的表面之间的相互比较和相互修正或者利用互为基准进行加工，以达到很高的加工精度。图图741立轴转塔车床刀架转位误差的转移立轴转塔车床刀架转位误差的转移中国东中西部质量格局怎样？生活质量格局怎样？我很高但你脚下是石头，看我脚下是什么？人民币青藏高原 黄土高原 中部平原 沿海 大海最穷的贵州山区每人200元/年；北京上海每人3000040000元/年北京最臭的地方人流如潮；高原上专家也随地大小便东莞开封黄梅轴承不一样上海0.58万平方公里gdp大于510万平方公里的新疆西藏甘肃内蒙青海的gdp总和，昆山占世界笔记本电脑一半云贵高原怎么提高质量？（1）用高一级的工艺加工低一级的工件（2）用研磨珩磨超精的方法，每个关键增加一点这种供需，可大大提高质量，工序效率也不低。（3）提高关键工序机床刀具夹具性能，穷人富人都可以做，如买先进的机床、刀具、夹具。也可搞技术革新，改造机床、刀具、夹具。（4）采用全面质量管理的方法（Tqc人机料法环）什么时候要质量搞自主知识产权的产品在仅仅提高质量不能提高产品档次的时候。这时候产品优劣机械制造技术占50%设计创新占50%哈立德让阿琼望尘莫及，中国99坦克火炮125毫米能穿透960毫米均质装甲高于日30%与美德相当装甲相当于800毫米与美德相当高于日本的500毫米火控系统2000米内首发命中率80%第二发46发46中炮射导弹打5.7公里美国4公里机动性差一点但52吨重量轻正在研制1500马力发动机，无故障工作时间少于美德日激光炫目干扰器世界独创教师：孙敏教师：孙敏开封大学机电工程学院开封大学机电工程学院7 神州飞船与可靠性设计、制造，试验与评价神州飞船与可靠性设计、制造，试验与评价神州飞船与可靠性设计、制造，试验与评价可靠性：产品在规定的条件下，在规定的时间内，完成规定的功能的能力。用可靠度表示%，也可用平均寿命表示（90%的产品不破坏）中国电子产品，航天，投入产出比1：30，从开封的电视机，冰箱看其成就96，97年几次可怕的失败后连续56次成功发射日本、印度，巴西连续10次成功发射不到，长征火箭可靠度9798%，宇航员安全可靠度99.7%长征火箭可靠度与欧美、俄无差距，反而更高，差距在推力小492吨可带上太空9吨神州七号是一颗可以变轨道的弹道导弹，嫦娥就多次变轨道上月球80年代日本冰箱公司称可靠度10年，加速系数，同时丰田用新车换回使用2念的旧车轴承截尾试验试验20套轴承，10套损坏截尾用威布尔分布计算平均寿命冗余设计有几套系统可以互相取代的设计，光辉战机四度冗余，长征2F电器3度冗余，计算机2度冗余中国火箭能力如何？系统的串联与并联串联：有一个不正常系统就不能工作，公式系统可靠度等于子系统可靠度的乘积并联：有一个能工作系统就能工作，公式系统可靠度等于一减去子系统不可靠度的乘积并联可靠度：Rs=1-(1-Ri)串联可靠度：Rs=Ri=(1-Qi)Qi第个元件不可靠度第个元件不可靠度Ri第个元件可靠度第个元件可靠度i=1i=1i=1nnnA BABA BABB CCD可靠度可靠度 RA=0.9 RB=0.8 RC=0.7 RD=0.6 求可靠度求可靠度 RSRAC=0.9X 0.7=0.63 RBD=0.8X0.6=0.48 可可靠度靠度 RS=1-(1-RAC)(1-RBD)=1-0.37X0.52=0.8076RAB=1-0.1X0.2=0.98 RCD=1-0.3X0.4=0.88 可靠度可靠度 RS=RABRCD =0.98X0.88=0.8624可靠度可靠度 RA=0.9 RB=0.8 RC=0.7 RD=0.6 求可靠度求可靠度 RS指挥回路指挥回路 16系统系统 功能分功能分 Qi分配分配 Ri可靠度可靠度跟踪跟踪 21飞行器工作飞行器工作 25电源电源 6有效载荷工作有效载荷工作 15遥控遥控 20可靠性分配，用于火箭卫星等系统可靠性分配，用于火箭卫星等系统Rs=0.95 Q=0.05分配分配给子系统给子系统0.992 0.9898 0.9880 0.9971 0.9927 0.99040.05(16/103)0.05(21/103)0.05(25/103)0.05(6/103)0.05(15/103)0.05(20/103)发展难加工材料加工：发展难加工形状加工：发展巨大与微小加工：镍合金航空发动机，西北工大张立同发明碳纤维陶瓷，坦克的装甲研究。AL31制造，开封空分长叶轮加工，师昌绪，涡喷发动机空心叶片用石英管解决因特尔CPU，中国龙芯沈阳中国脑，大连30万吨油轮，装船率48%，日本装船率98%50万吨油轮，韩国装船率88%，上海长兴岛建成世界最大造船厂，加工巨大方法，蚂蚁啃骨头机械制造技术研究课题补充谢谢！