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第7章计算机辅助质量系统技术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质量信息管理系统第7章计算机辅助质量系统技术*计算机辅助质量管理与控制的意义1.概述质量的概念质量是反映产品或服务满足明确和隐含需要能力的特征和特性的总和。狭义质量：产品质量。广义质量：最终产品的质量+产品或服务形成和实现过程的质量“正确的时间”、“正确的地点”做“正确的事情”1.1传统质量控制方法存在的问题质量检验、性能试验、质量管理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.概述1.概述1.2计算机在质量控制与管理中的应用1)质量计划的制定产品和生产过程信息质量计划和质检计划2)质量检验与数据采集采集制造过程不同阶段与产品质量相关的数据3)质量评价与控制*制造过程质量评价、诊断与控制*进货及供货商质量评价与控制4)质量综合管理成本、计量器具、工装器具1.3质量计划的制定编制产品质量计划: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生成质检计划:制定具体检测对象（包括产品、部件、零件、订购外协件等）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1.4质量检验与数据采集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1.5质量评价与控制1)制造过程质量评价、诊断与控制；2)进货及供货质量评价与控制1.概述制造过程质量评价与控制原理1.概述1.6质量综合管理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1.7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1.概述2.1CAQ系统的基本组成2.计算机辅助质量系统设计2.计算机辅助质量系统设计2.2CAQ系统的信息流程2.3CAQ系统功能设计与分析1）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。2.4CAQ系统结构2.计算机辅助质量系统设计MIS系统CAD/CAPPCAM系统网络服务系统质量信息采集系统质量信息反馈机制信息交换协议及接口规范质量功能配置质量计划编制检验计划生成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质量信息系统（QIS）分布式数据库硬件及网络企业环境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检控子系统质量评价子系统质量信息子系统手工采集、半自动检测、自动检测3.1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。3.质量信息的采集方法3.2半自动检测具有电信号输出的量仪接口输入计算机串行通讯接口计算机系统脉冲编码容栅传感器3.质量信息的采集方法特点灵活；不依赖于设备与地点；不易出错；效率高。二次仪表二次仪表二次仪表探测器探测器探测器Ｙ轴坐标尺Ｘ轴坐标尺Ｚ轴坐标尺ＣＰＵ存储器计数器１计数器２计数器３输入/输出控制系统操作部分ＮＣ系统接触测头3.质量信息的采集方法3.3自动检测3.3.1红外测头测量系统3.质量信息的采集方法坐标方向的距离ZYX△△△xyz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)轴线空间点坐标ZXYyxz测量项目测量项目图例图例平面(三点定平面)圆度0.20.2平面度0.2平行度角度0.2垂直度0.2槽宽、槽深与厚度AWH探测头直径补偿无补偿+D－D+D/2－D/23.质量信息的采集方法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3.质量信息的采集方法3.3.2三坐标测量机1)工作原理设备+程序2)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、测量费用昂贵。3.质量信息的采集方法3.质量信息的采集方法3.3.3基于传感器的过程信息在线检测1)数字或模拟传感器2)应用固定设备状态监控；加工误差在线补偿等。计算机A/D转换器接触输入接口脉冲计数器D/A转换器接触输出接口脉冲发生器制造过程及设备4.1概述质量状况、发展趋势、产生质量问题的原因4.2质量控制图及其算法X-控制图（平均值－极差控制图）设有质量数据序列{xn},则有:算术平均值nxXnii14.质量控制与分析方法标准偏差nXxnii12)(于是有3322HXLXhXlX容许偏差下限容许偏差上限控制偏差上限控制偏差下限4.质量控制与分析方法正常区警戒区废品区废品区警戒区正常区HhXlL试样序列号质量特性数据X-质量控制图4.质量控制与分析方法应用•加工时间长•测量费用高•希望发现估计不到的原因并加以消除4.3质量控制图的作用与规则作用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.质量控制与分析方法判别准则: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。4.质量控制与分析方法4.质量控制与分析方法HL中心线样本号样本值HL中心线样本号样本值H样本号中心线L样本值HL中心线样本号样本值5.1在线测量传感器5.误差的在线检测与补偿几何尺寸测量原理及传感器特性原理常用量程精度特点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%结构简单接触式电感式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%温度压力影响小非接触α射线式2～25μm±2～4%对环境要求高式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5.2系统组成与工作原理制造过程与设备A/D转换器传感器接触状态输入传感器脉冲计数器传感器D/A转换器执行部件接触状态输出执行部件脉冲发生器执行部件计算机系统预测与控制算法目标函数5.误差的在线检测与补偿5.误差的在线检测与补偿5.3典型的误差预测与控制算法ARMA模型：自回归滑动平均值模型时序分析方法PID调节器：比例、积分、微分控制方法5.误差的在线检测与补偿5.4应用实例0204060801001201401601802002202400.000.020.040.060.080.100.120.140.16BCDEError(mm)Measuringposition(mm)应用数控程序的误差补偿5.误差的在线检测与补偿机床工件压电陶瓷应变测试仪滤波放大器A/D转换计算机D/A转换驱动电源测试杆柔性铰链Fc控制杆用专用补偿装置的误差补偿5.误差的在线检测与补偿误差补偿执行系统有时间滞后的误差检测系统误差数据分析误差建模误差预报补偿控制命令干扰信号输出输入Utatxt–+误差预报补偿控制原理6.质量事故的分析与诊断技术鱼翅图6.质量事故的分析与诊断技术7.质量信息管理系统7.1概述目的、意义和作用7.2需求分析与功能设计7.2.1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总经理质量管理委员会质量管理办公室各技术部室部长、主任各管理部室部长、主任各分厂厂长研究所所长各车间主任质量管理领导小组兼职质理员职能组长职能人员质量管理领导小组兼职质理员职能组长职能人员质量管理领导小组专职质理员工段长组长质管小组质量管理领导小组兼职质理员工段长组长质管小组7.质量信息管理系统7.质量信息管理系统编制原材料、外购件检验计划百分之百复检批次抽检外观检查填写脱标材料处理单文件记录程序审批材料标记反馈材料信息给供应部入出库登记产前检查投放生产追回交换一类二类三类未检不合格合格合格不合格7.质量信息管理系统7.2.2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)质检计划与检验规程设计4)质量跟踪的功能设计5)质量统计分析功能设计6)计量器具检验与管理功能的设计7.质量信息管理系统7.2.3设计系统的基本原则1)统一性原则2)适应性原则3)有效性原则4)分层有序原则5)标准化原则7.2.4设计系统的基本程序1)明确系统功能2)进行系统分析、查找问题3)确定系统层次4)落实决策机构5)设立信息中心6)落实信息源7)确定信息流程8)确定信息操作方法9)制定标准10)评价、修改、优化7.质量信息管理系统7.3系统结构与模块划分1)结构2)工作流程7.质量信息管理系统用户界面质量管理人员质量检验人员质量计划质检计划质检规程设计质量检验质检跟踪质检统计系统帮助系统工具质量数据库7.质量信息管理系统7.4开发运行环境设计1)软件工具Oracle数据库VB、VC或PowerBuilder开发语言TCP/IP协议2)硬件局域网络工作站、微机思考题1.简述计算机辅助质量系统的作用和意义。2.简要分析计算机辅助质量系统的功能。3.简要分析比较CAQ中几种常用的质量数据采集方法。4.如何应用控制图进行产品质量控制。5.误差补偿的方法有哪些？各有何特点？