哈工大CAD与CAM技术基础课件第9章 计算机辅助质量管理与控制

哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室*计算机辅助质量管理与控制的内容*计算机辅助质量管理与控制的意义*计算机辅助质量管理与控制的基本方法

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

第九章

计算机辅助质量管理与控制哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室§1

概述§2计算机辅助质量系统设计§3质量信息的采集方法§4质量过程的统计控制§5误差的在线检测与补偿§6质量事故的分析与诊断技术§7质量信息管理系统

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室第九章

计算机辅助质量管理与控制哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室1.1传统质量控制方法存在的问题1不能100%检验,将问题转嫁给用户;2检验过程与加工过程分离,不利于落实责任制和提高质量;3费工费时,效率低.1.2计算机在质量控制与管理中的应用1.

应用

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§1

概述哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室质量计划的制定编制产品质量计划:生成质检计划:

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室明确产品设计制造各阶段与质量有关的职责、权限及资源分配，制定达到质量目标应采取的程序、方法和作业规程，编制质量手册和质量程序手册等制定具体检测对象（包括产品、部件、零件、计购外协件等）的质检规程与规范，确定具体检测项目、检测方法、检测设备、检测时间与地点等§1

概述哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室质量检验与数据采集质量评价与控制

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室外购原材料及零部件检测数据、零件制造过程检测数据和最终检验数据、制造系统运行状态数据、装配过程检测数据、成品试验数据及产品使用过程故障数据等①制造过程质量评价、诊断与控制；②进货及供货商质量评价与控制§1

概述§1

概述哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室制造过程质量评价与控制原理哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室质量综合管理

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室（1）

质量成本管理（2）

计量器具质量管理（3）

质量指标综合统计分析及质量决策支持（4）

工具、工装和设备质量管理（5）

质量检验人员资格印章管理（6）产品使用过程质量信息管理§1

概述哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室2

效益可100%检验,提高质量检验与加工过程合一,有利提高责任感可实时控制,降低废品率计算机辅助试验(CAT)计算机辅助质量事故分析与诊断

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室§1

概述哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室CAQ系统的基本组成

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室§2计算机辅助质量系统设计研究室研究室§2计算机辅助质量系统设计CAQ系统的信息流程哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室CAQ系统功能设计与分析CAQ系统结构

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室（l）质量计划子系统：（2）质量检测：（3）质量评价与控制：（4）质量信息综合管理：（5）软件系统运行管理：§2计算机辅助质量系统设计质量信息子系统信息统计分析质量文档管理质量情报管理质检人员管理QC活动管理计量器具管理分布式数据库硬件及网络

ur

质量信息采集系统

质量信息反馈机制企业环境质量评价子系统合同评审管理评审供货商评价设计质量评价制造质量评价售后产品分析质量检控子系统进货检验试验过程检验试验最终检验试验不合格品控制系统状态监测产品设计计划编制采购供应生产制造

销售及服务质量保证企业管理质量计划子系统质量功能配置质量计划编制检验计划生成MIS系统

CAD/CAPPCAM系统网络服务系统信息交换协议及接口规范质量信息系统（QIS）哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室2.

1质量信息的手工采集1.

过程手工测量>填表

>录入计算机2.

特点灵活不依赖于设备与地点易于出错,效率低.

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§3质量信息的采集方法

§3质量信息的采集方法

2.2数字化量仪与机器人测量1.数字化仪的组成2.数据采集过程测量

>输入计算机计算机系

统串行通讯接口容栅传感器脉冲编码哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室3.

特点灵活不依赖于设备与地点不易出错,效率高.

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§3质量信息的采集方法哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室2.3红外侧头测量系统

1.工作原理

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室探测器二次仪表二次仪表二次仪表N

C系统接触测头操作部分探测器探测器Y轴坐标尺计数器

1计数器

2计数器

3输入/输出控制系统C

P

U

存储器X轴坐标尺§3质量信息的采集方法Z轴坐标尺红外

Vc驱

调

整器

电

电器

电路半导体

Vc开关测头内部电路至数控系统接收器放大器电池§3质量信息的采集方法哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

发光管

晶振动

制

形时

复位路

路定测量项目图例测量项目图例坐标方向的距离Z

O△z△△xX平

面(三点定平面)圆

度平面度

0.2

0.2空间距离(长度)圆心、直径

(三点法或最小二乘法)交叉点交叉线(三点定平面)平行度0.2角

度0.2垂直度0.2槽宽、槽深与厚度W

AH轴线空间点坐标

探测头直径补偿无补偿+D-D+D/2-D/2哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室Y

y哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§3质量信息的采集方法2.

特点灵活易于实现加工误差补偿不易于出错,效率高受装夹状态和机床精度影响

受环境影响大.主要用于安装、定位和中间测量

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室2.4

三坐标测量机1.工作原理设备

+程序2.工作过程3.

特点易于集成、可检测复杂曲面、精度高可靠性好、柔性高依赖于设备与地点、加工昂贵

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室§3质量信息的采集方法

§3质量信息的采集方法哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室3.1概述1.

原理2.作用3.2质量控制图及其算法1.

X

图设有质量数据序列{xn}则有:算术平均值

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室§4质量过程的统计控制

xX

=

i

=1

n

i-哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室标准偏差于是有

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§4质量过程的统计控制H=X

+

3σ

L=

X

-

3σ

h=

X

+1.5σ

l=

X

-1.5σ

容许偏差上限容许偏差下限控制偏差上限控制偏差下限废品区警戒区正常区正常区警戒区废品区哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室X

图法质量控制图

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§4质量过程的统计控制试样序列号-Hh

Xl

L质量特性数据哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室1.

X

R图设有质量数据序列{xn}则有:算术平均值控制图中心线样本组的极差样本:

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§4质量过程的统计控制

XiX

=

i=1

mRi

=

xi

max

_

xi

min-哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室R图的中心线为

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室R

=

i

=1mX图的上控制线:

HX

=X

+

A2

RX图的下控制线:

L

X

_

A2

RR图的上控制线:

HR

=

D4

RR图的下控制线:0§4质量过程的统计控制mΣ

Ri§4质量过程的统计控制

质量控制图(X-R图哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室)

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

样本组序列号X图样本组序列号R

图

HXXLXXHRRR哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室3.3质量控制图的作用与规则作用

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室1.质量稳定性判别2.评定加工过程状态3.分析设备与工艺的实际精度4.评价成批产品的质量状况§4质量过程的统计控制哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室判别准则:1）测量点超出控制界限，加工过程异常；2）控制图中有下列现象之一者，加工过程有异常：（1）测量数据连续7次分布于中心线一侧；（2）7个以上数据点连续上升或者下降；（3）连续3点中有2点超出±2σ（4）数据点出现周期性变化。

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§4质量过程的统计控制中心线HL中心线样本号§4质量过程的统计控制哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室•

哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室H中心线LH中心线LHL样本值样本号样本号样本值样本值样本号样本值哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室4.1在线测量传感器

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§5误差的在线检测与补偿表

4.3几何尺寸测量原理及传感器特性原

理常

用量

程精

度特

点接触式机械触点式取决于机构运动范围大小取决于机构精度电阻式3～100mm±3%结构简单电感式0.003～1mm0.025～2.5mm±10～15%小尺寸可达±2%简单可靠、稳定电容式取决于器件的击穿电压,0.003～0.1mm±1%探针取决于机床坐标尺取决于坐标尺及测头的精度可靠、自动化程度高非接触式涡流式0～15μm或

0

~

15mm取决于测量阻抗技术超声波式3～300mm±5%温度压力影响小X、γ射线式±1～2%温度压力影响小α射线式2～25

μm±2～4%对环境要求高感应同步器式大位移250mm(可接长)取决于机电部件精度对环境要求高光栅式大位移取决于机电部件精度气动式小位移其它方法哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

预测与控制算法计算机系统A/D转换器接触状态输入脉冲计数器D/A转换器接触状态输出脉冲发生器传感器传感器传感器执行部件执行部件执行部件制

造

过

程

与

设

备目

标

函

数§5误差的在线检测与补偿•哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

4.2系统组成与工作原理

§5误差的在线检测与补偿

4.3典型的误差预测与控制算法ARMA模型PID调节器0.16

BC0.14D0.12

E0.100.080.060.040.020.00

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240Measuringposition(mm)Error(mm)

§5误差的在线检测与补偿

4.4应用实例哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室:

§5误差的在线检测与补偿

计算机9

测试杆

A/D转换机床

滤波放大器Fc

柔性铰链

应变测试仪///

,

/

vl

/////s

控制杆

/哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室压电陶瓷传感器

工件

驱动电源

D/A转换+

输出误差补偿执行系统–

xtl误差数据分析l误差建模l误差预报l补偿控制命令有时间滞后的误差检测系统输入Ut干扰信号

at

§5误差的在线检测与补偿

哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§6质量事故的分析与诊断技术6.1鱼翅图哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§6质量事故的分析与诊断技术

§6质量事故的分析与诊断技术

5.2

2

8法则哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室发生概率影响因素-哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§6质量事故的分析与诊断技术

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

§7质量信息管理系统

6.1概述目的、意义和作用6.2需求分析与功能设计6.2.1需求分析1.质量管理与保证的组织机构2.外购件、外协件的质检模式与过程分析3.生产过程的质检模式与过程分析4.质检器具及设备的管理模式(分类,标定,管理)5.质量体系与过程质量管理6.质量跟踪与查询模式分析

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室质量管理委员会

质量管理办公室工段长组长质管小组工段长组长质管小组职能组长职能人员职能组长职能人员各管理部室部长、主任各技术部室部长、主任各分厂厂长研究所所长质量管理领导小组质量管理领导小组质量管理领导小组质量管理领导小组兼

职质理员专

职质理员兼

职质理员兼

职质理员各车间主任总经理§7质量信息管理系统哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室

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哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室编制原材料、外购件检验计划一类

二类

三类

未检百分之百复检

批次抽检外观检查文件记录程序审批材料标记不合格

合格•哈尔滨工业大学CAD

CAM研究室•

哈尔滨工业大学CAD/CAM研究室入出库登记合格

不合格产前检查投放生产

追回交换/§7质量信息管理系统填写脱标材料处理单反馈材料信息给供应部/•哈尔滨工业大学CAD

CAM研究室

§7质量信息管理系统

6.2.2功能设计1.外购外协件质检功能设计2.生产过程质检功能设计3.质检计划与检验