稳健性设计ppt课件

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以矩阵数据的第一行来看，此时4个 可控因素水平的组合是固定的（都为 第一水平），但是8个测量值对应的3 个因素水平的组合是互不相同的。
可见，对每一行来说，不但能从其
平均值看出该行可控因素组合所能实 现的牵引力平均水平，还可以通过8个 数据的分散程度看出这组可控因素组 合对噪声干扰的抵抗力强弱。
应用实例
• 一个弹性联接件 • 一个尼龙管
装配而成
• 质量设计的目标是：
尽可能增大该联接部件的牵引力
质量目标的影响因素及水 平
• 4个可控因素为： • A） 弹性联接件和尼龙管之间的配合过
盈量
• B） 尼龙管的壁厚； • C） 弹性联接件在尼龙管中的插入深度； • D） 粘接剂的粘着力； • 3个噪声因素有： • E） 时间，F）温度，G）湿度，
目的
基本思想
根据各参数的波动对产品质量特性贡献 (影响)的大小，从经济性角度考虑有无 必要对影响大的参数给予较小的容差(例 如用较高质量等级的元件替代较低质量 等级的元件)。这样做，一方面可以进一 步减少质量特性的波动，提高产品的稳 定性，减少质量损失；另一方面，由于 提高了元件的质量等级，使产品的成本 有所提高。因此，容差设计阶段既要考 虑进一步减少在参数设计后产品仍存在 的质量损失，又要考虑缩小一些元件的
具体步骤
选择正交 表,按表头 设计确定 试验方案
分析、明 确问题的 要求,选择 出因素及
水平
具体进 行试验, 测出需 要的特
性值
确定 最佳 方案
进行 数据 分析
实践表明，整机质量的好坏，既 取决于产品整体的设计，又取决 于零部件的质量。一个系统功能 好坏很大程度上取决于系统本身 的结构。好的参数组合不一定是 以每件零部件最优为条件的，而 是一种不同档次、不同质量水平 的低成本的组合，从而实现低成 本高质量的设计要求。产品设计 中的波动情况是复杂的，很多产 品的输出特性与因素组合之间并 不是线性关系
容差设计
概念
容差是从经济角度考虑允源自文库 质量特性值的波动范围。容 差设计通过研究容差范围与 质量成本之间的关系，对质 量和成本进行综合平衡。容 差设计在完成系统设计和由 参数设计确定了可控因素的 最佳水平组合后进行，此时 各元件（参数）的质量等级 较低，参数波动范围较宽。
容差设计的目的是在参数设计 阶段确定的最佳条件的基础上， 确定各个参数合适的容差。通 过容差设计来确定各参数的最 合理的容差，使总损失(质量与 成本之和)达到最佳(最小)。
稳健性设计原理、技术及 应用
稳健设计理论介绍
传统的设计思想：质量最好的元器件
质量最好的整
机 最严格的工艺条件
质量最好的产 成本越高，产品的质量越好，可靠品性越高。
全新的设计概念：使用使用最昂贵的高等级、一致性最好的元 器件并不
一定能组装出稳健性最好的整机，成本最高， 并不一
定质量最好。
稳健设计理论介绍
稳健设计理论是日本著名质量管理专家田口玄一博士于20世纪 70年代创立的一种系统化设计方法，其核心思想是在产品设计阶 段就进行质量控制，试图用最低的制造成本生产出满足顾客要求 的，对社会造成损失最小的产品。
稳健设计由系统设计(system desing)、参数设计(parameter design)和容差设计(tolerance design)三个阶段组成。
稳健设计即三阶段设计，所谓三阶段设计，是建立在试验设计技术基础
之上的一种在新产品开发设计过程中进行三阶段设计的设计方法。它是 在产品设计阶段就进行质量管理，在专业设计的基础上用正式交试验法 对零件的参数进行优选，以求减少各种内、外因素对产品功能稳定性的 影响，选择零件最佳组合和最合理的容差范围，尽量用价格低廉的、低 等级的零件来完成优质、廉价、性能稳定和抗干扰性强的产品的优化设 计方法。
8
7
6
5
4
3
2
1
S/N
1
19. 20.
19.
19.
2
1
0
6
6
3
21. 24.
系统设计
参数设计
是 满意？
否 容差设计
是 满意？
否
输出健壮设计解
系统设计
系统设计即传统的设计，它是依据技术文件进行的。对某种 性能的产品,专业技术人员利用专业知识和技术,就整个系统结 构:如对各个零部件的功能以及它们如何连接(连接分机械连接、 电磁连接、声光感应等),材料的选用,处观形状与颜色装饰等 等进行设计,叫做系统设计 在系统设计阶段,对可计算项目还应求出产品的使用性能指标 同各有关元器件(参数)之间的函数关系。（工程问题转换为数 学问题）
参数设计就是运用正交试验法或优化方法确定零部件参数的最佳组合，使 系统在内、外因素作用下，所产生的质量波动最小，即质量最稳定（健 壮）。
1、直接择优——利用选优正交表，经过几轮设计，求 得参数的最佳组合。 2、稳定性择优——利用选用正交表与误差正交表安排 设计方案和计算，得到第一轮择优设计的好条件；重复 第一轮的步骤，进行第二、第三轮稳定性择优设计，前 一轮的好条件作为后一轮的初始条件。如此循环若干轮 可找到工程满意的好条件，整数化后即可得稳定性择优 设计的参数组合。
质量目标的影响因素及水 平
• 研究目的是寻找可控因素A、B、C、D的
最佳配合，使装配牵引力最大，而且受 噪声因素变化的影响最小。
• 可控因素分三级， • 噪声因素分两级， • 由于噪声因素在通常的操作中难以控
制，试验中将噪声因素控制在截然不同 的两个水平上，表中所示为本试验的因 素和水平
因素和水平
这部分工作目前主要由专业技术人员,利用专业知识和数学知 识来完成。在此阶段,数学工作者一般布列有关函数的方程,并 解出这个函数。对于这类工作,试验设计法通常是无能为力的。
参 数 设 计
系统设计之后,就是要决定系统因素的好参数组合 在试验项目中,指的是要找到综合效果较好的生产条件。对于可计算性项目,什么叫做 好参数组合呢?
可控因素
1
23
A 弹性联接件与尼龙管之间配合 低 中 高
B
过盈量;
薄 中厚
C
尼龙管管壁厚度;
浅 中深
D
弹性联接件在尼龙管中的插入 深度 ;
低 中高
不可控因素 粘接剂的粘着力
1
2
E
时间
F
温度
G
湿度
24
120
h7
h15
2F2
0F7
5%
5%
行AB C D
号
列号
1 111
21
3 122
42
5
133 3
6
212