第五章设计质量控制原理及应用.pptx

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1、主讲：孟丽丽主讲：孟丽丽质量控制与可靠性质量控制与可靠性E_mail：第一章第一章 质量管理概论质量管理概论第二章第二章 ISO9000ISO9000族标准与质量认证族标准与质量认证第三章第三章 六西格玛管理六西格玛管理第四章第四章 常用质量管理工具常用质量管理工具第六章第六章 过程质量控制原理及应用过程质量控制原理及应用第五章第五章 设计质量控制原理及应用设计质量控制原理及应用第七章第七章 抽样检验抽样检验5.1 质量功能展开质量功能展开QFD5.2 正交试验设计正交试验设计5.3 产品三次设计产品三次设计5.4 可信性设计原理及应用可信性设计原理及应用第五章第五章 设计质量控制原理及应用设

2、计质量控制原理及应用【目的要求目的要求】质量功能展开的原理及质量屋的结构质量功能展开的原理及质量屋的结构可信心设计原理及应用可信心设计原理及应用掌握可靠性的三个指标（可靠度、平均寿命、失效率）的含义及计掌握可靠性的三个指标（可靠度、平均寿命、失效率）的含义及计算，系统可靠性计算（串并联）算，系统可靠性计算（串并联）理解三次设计及其计算方法理解三次设计及其计算方法【重重 点点】质量屋的展开原理，可靠性指标计算，三次设质量屋的展开原理，可靠性指标计算，三次设计方法。计方法。【难难 点点】三次设计方法三次设计方法 学习目标学习目标5.1 质量功能展开质量功能展开QFD5.1.1 QFD定义定义 质量

3、功能展开质量功能展开(Quality Function Deployment, QFD)，即即“质量功能展开质量功能展开” ，也有国内的专家译为，也有国内的专家译为“质量机能展质量机能展开开”、“质量功能配置质量功能配置”、“质量机能配置质量机能配置”等等。等等。 它是一种立足于在产品开发过程中最大限度地满足它是一种立足于在产品开发过程中最大限度地满足顾客需求的系统化、用户驱动式的质量保证方法。顾客需求的系统化、用户驱动式的质量保证方法。QFD架架构能够有效地将顾客的需求和主张（构能够有效地将顾客的需求和主张（“顾客的声音顾客的声音”）转）转化为产品的设计要求，最终生产出高质量的产品。化为产品

4、的设计要求，最终生产出高质量的产品。了解顾客要求策划成产品产品满足顾客要求QFD5.1.1 QFD定义定义5.1 质量功能展开质量功能展开QFD5.1.2 QFD的产生与发展的产生与发展产生：产生：QFD于于60年代初起源于日本，进入年代初起源于日本，进入80年代以后逐步得到欧年代以后逐步得到欧美各发达国家的重视并得到广泛应用。美各发达国家的重视并得到广泛应用。 实例：实例： 1、1966年，年，日本三菱重工株式会社的神户造船厂针对产品的可靠日本三菱重工株式会社的神户造船厂针对产品的可靠性提出了质量屋的雏形，随后日本质量专家性提出了质量屋的雏形，随后日本质量专家水野滋提出了狭义的水野滋提出了狭

5、义的质量功能展开。质量功能展开。 2、1972年，年，日本质量管理大师日本质量管理大师赤尾洋二赤尾洋二教授发表了教授发表了“新产品开发新产品开发和质量保证和质量保证-质量展开系统质量展开系统”的论文，首次提出了的论文，首次提出了质量展开的质量展开的17个个步骤步骤。 3、1978年，水野滋和赤尾洋二的年，水野滋和赤尾洋二的质量机能展开质量机能展开出版，出版，从全公从全公司质量管理（司质量管理（CWQC）的角度介绍了质量功能展开及其应用的）的角度介绍了质量功能展开及其应用的27个步骤。个步骤。5.1.2 QFD的产生与发展的产生与发展4、丰田公司于、丰田公司于70年代采用年代采用QFD后，其新产

6、品后，其新产品:开发成本下降了开发成本下降了61%，开发周期缩短了，开发周期缩短了1/3，产品质量也得到了相应的改进。，产品质量也得到了相应的改进。QFD引入美国后，在汽车、飞机制造业的成功应用也证明了质量功能引入美国后，在汽车、飞机制造业的成功应用也证明了质量功能展开的广泛前景。展开的广泛前景。世界上著名的公司如世界上著名的公司如: : 福特公司、福特公司、 通用汽车公司、通用汽车公司、 克莱斯勒公司、克莱斯勒公司、 惠普公司、惠普公司、 麦道公司、麦道公司、 施乐公司、施乐公司、 电报电话公司、电报电话公司、 都相继采用了都相继采用了QFDQFD。应用领域：应用领域： 从从QFD的产生到现

7、在二十年来，其应用已涉及的产生到现在二十年来，其应用已涉及汽车、家用电器、服装、集成电路、合成橡胶、汽车、家用电器、服装、集成电路、合成橡胶、建筑设备、农业机械、船舶、自动购货系统、建筑设备、农业机械、船舶、自动购货系统、软件开发、教育、医疗等各个领域。软件开发、教育、医疗等各个领域。 开发周期开发周期 3060% 成本成本 2040% 设计更改变动次数设计更改变动次数 4060%QFDQFD在冶金锯片行业的应用在冶金锯片行业的应用 顾客需求：顾客需求：锯齿破损、锯片变形、断齿、不方便锯齿破损、锯片变形、断齿、不方便切割、锯片有划痕、锯片有锤点、价格高切割、锯片有划痕、锯片有锤点、价格高 质量

8、特性：质量特性：硬度、硬度差、平面度硬度、硬度差、平面度 、径向圆跳动、径向圆跳动、内孔直径、平整度、外径、表面质量、疲劳寿命、内孔直径、平整度、外径、表面质量、疲劳寿命、材料材料等。等。主要针对锯片和刀块的加工工艺过程。主要针对锯片和刀块的加工工艺过程。5.1.3 QFD的基本原理的基本原理n 质量功能展开过程由质量功能展开过程由产品规划（设计）、零件展开产品规划（设计）、零件展开（设计）、过程方案（工艺计划）和生产计划（设计）、过程方案（工艺计划）和生产计划四个阶段四个阶段组成。这四个阶段是一个并行过程，通过这些过程，组成。这四个阶段是一个并行过程，通过这些过程，顾顾客需求客需求被逐步展开

9、成为被逐步展开成为设计要求设计要求、零件特性、制造操作零件特性、制造操作和生产要求和生产要求。 5.1.3 QFD的基本原理的基本原理n 质量功能展开主要采用质量功能展开主要采用质量屋质量屋（于（于House of Quality,HOQ）的基本结构。利用质量屋将）的基本结构。利用质量屋将顾客需求顾客需求逐层逐层展开，确定提高顾客满意度的展开，确定提高顾客满意度的关键质量特性关键质量特性，确定影响关确定影响关键质量特性的键质量特性的关键零部件关键零部件，确定影响关键零部件的确定影响关键零部件的关键工关键工艺艺过程，确定关键工艺的关键过程，确定关键工艺的关键生产要求生产要求与与保证手段保证手段

10、。n 质量屋（质量屋（HOQ）连接着顾客需求（）连接着顾客需求（Voice of Customer）和技术需求（和技术需求（Voice of Engineer）的交汇点）的交汇点。 n 系统的质量功能展开过程及其特点系统的质量功能展开过程及其特点产品规划阶段产品规划阶段：来自市场顾客的原始需求由产品规划阶段质量屋转换：来自市场顾客的原始需求由产品规划阶段质量屋转换成为工程特征要求，即通常意义上的工程设计目标要求；成为工程特征要求，即通常意义上的工程设计目标要求；零件展开阶段零件展开阶段：工程特征要求经零部件设计阶段质量屋转换成零部件：工程特征要求经零部件设计阶段质量屋转换成零部件特征要求，特征

11、要求，过程方案阶段过程方案阶段：零部件特征要求由过程方案阶段质量屋转换成对制造：零部件特征要求由过程方案阶段质量屋转换成对制造工艺的要求；工艺的要求；生产计划阶段生产计划阶段：制造工艺要求最后由生产计划阶段的质量屋转换成具：制造工艺要求最后由生产计划阶段的质量屋转换成具体的生产要求。体的生产要求。 市场顾客需求通过一系列的转换最终由生产要求来满足。市场顾客需求通过一系列的转换最终由生产要求来满足。这一系列的这一系列的需求转换过程就是系统的需求转换过程就是系统的QFD技术过程技术过程 典型的典型的QFD分解示意图（分解示意图（以产成品为例）产品规产品规划矩阵划矩阵顾顾客客需需求求产品技术产品技术

12、需求需求产品规划产品规划零件规划零件规划矩阵矩阵产品产品技术技术需求需求关键零件关键零件特性特性零件展开零件展开工艺规划工艺规划矩阵矩阵关关键键零零件件特特性性关键工序关键工序过程方案过程方案工艺工艺/ /质量控质量控制矩阵制矩阵关关键键工工序序关键工艺关键工艺/ /质质量控制参数量控制参数生产计划生产计划u简化的质量屋的结构（简化的质量屋的结构（HOQ） 要求质量：要求质量：通过市场调研得到的顾客直接的质通过市场调研得到的顾客直接的质量要求，顾客质量要求应分层，并确定权重。量要求，顾客质量要求应分层，并确定权重。 质量特性：质量特性：产品具体的工程质量特性；产品具体的工程质量特性；关系矩阵：

13、关系矩阵：用于表示顾客质量要求与工程技术人用于表示顾客质量要求与工程技术人员提出质量特性之间的相互关系程度。员提出质量特性之间的相互关系程度。 相关矩阵：相关矩阵：用于表示质量特性之间的相互关系用于表示质量特性之间的相互关系程度。程度。 质量策划质量策划/计划质量：计划质量：对于顾客质量要求，比较对于顾客质量要求，比较本企业与其他竞争企业的竞争能力，从而调整本企业与其他竞争企业的竞争能力，从而调整顾客要求为计划质量。顾客要求为计划质量。 设计质量：设计质量：对于质量特性，比较本企业与其他对于质量特性，比较本企业与其他竞争企业的竞争能力，规定设计质量目标。竞争企业的竞争能力，规定设计质量目标。关

14、系矩阵质量策划质量特性要求质量设计质量相关矩阵 要求质量和质量特性要求质量和质量特性之间的关系矩阵之间的关系矩阵 要求质量要求质量市场竞争能力评市场竞争能力评价价技术竞争能力评价技术竞争能力评价质量特性质量特性质量特性质量特性之间的相关程度之间的相关程度 计划质量计划质量 要求质量重要度要求质量重要度设计质量设计质量质量特性重要度质量特性重要度质量屋的结构（质量屋的结构（HOQ） QFDQFD质量屋的构成质量屋的构成 一级质量屋举例一级质量屋举例（5）（3）（4）要求n（2）工程技术措施1工程技术措施2工程技术措施n本产品A公司产品N公司产品（6）（7）工程措施的测量单位工程措施的重要度本产品

15、A公司产品N公司产品（8）技术难度目标值（9）12nn-1设计声明（1）要求重要度要求1要求2一一 次次二二 次次三三 次次能可靠地能可靠地点着火点着火可简单地点可简单地点着着能单手点着能单手点着一次就能点着一次就能点着轻轻地就能点着轻轻地就能点着在哪儿都能在哪儿都能点着点着雨中也能点着雨中也能点着寒冷的地方也能点着寒冷的地方也能点着大风中也能点着大风中也能点着容易使用容易使用能安心使用能安心使用火焰能够调整火焰能够调整火苗安定火苗安定能够长时间地点火能够长时间地点火放在哪儿都能安心放在哪儿都能安心容易处理容易处理扔到哪儿都没事扔到哪儿都没事能够安心能够安心携带携带拿着放心拿着放心仅在必要的时

16、候才能点着仅在必要的时候才能点着能够确切地将火苗熄灭能够确切地将火苗熄灭只有打火时才往外排气只有打火时才往外排气能够知道何能够知道何时更换时更换能够知道气体剩余量能够知道气体剩余量能够一直用到气体没有能够一直用到气体没有能用很能用很长时间长时间结实结实能经受强烈地冲击能经受强烈地冲击掉到地上也能用掉到地上也能用掉到过水中也能用掉到过水中也能用拿起来方便拿起来方便能拿在手中能拿在手中重量适度重量适度能放在衣服口袋里能放在衣服口袋里外观设外观设计漂亮计漂亮袖珍的外形袖珍的外形外形有点圆外形有点圆比较薄比较薄颜色明快颜色明快使用亮色使用亮色颜色时髦漂亮颜色时髦漂亮使用单纯朴素的颜色使用单纯朴素的颜色

17、让人爱让人爱不释手不释手引人注目引人注目点着火时有声音点着火时有声音火苗的颜色在变火苗的颜色在变能够换外套能够换外套点火声音好听点火声音好听看起来昂贵看起来昂贵瘦削的外形瘦削的外形一次性打火机的要求质量展开表一次性打火机的要求质量展开表一一 次次二二 次次三三 次次质量要素质量要素 展开表展开表要求质量要求质量展开表展开表形形状状尺尺寸寸重重量量耐耐久久性性点点火火性性操操作作性性设设计计性性话话题题性性能可靠地点燃能可靠地点燃容易使用容易使用可安心使用可安心使用可长期使用可长期使用外观设计良好外观设计良好爱不释手爱不释手要求质量和质量要素矩阵表要求质量和质量要素矩阵表5.1.4 QFD的应用

18、案例（的应用案例（减速箱研制过程减速箱研制过程）n 减速箱是机械传动中很常用的一种装置，它的质量减速箱是机械传动中很常用的一种装置，它的质量可以影响到整个设备的工作情况。下面以减速箱为例，可以影响到整个设备的工作情况。下面以减速箱为例，说明说明QFD在其在其设计质量控制中的应用。设计质量控制中的应用。顾客需求顾客需求 经过调查、分析和整理后减速箱顾客需求如图所示。经过调查、分析和整理后减速箱顾客需求如图所示。4 4功能要求功能要求经济性经济性可靠性可靠性9 9结结 构构性性 能能价价 格格外形尺寸小外形尺寸小承载能力大承载能力大密封性好密封性好速度变化小速度变化小振动噪声低振动噪声低价格适中价

19、格适中传动效率高传动效率高维修方便维修方便安全可靠安全可靠使用寿命长使用寿命长效效 率率无故障性无故障性耐用性耐用性维修性维修性5 55 56 68 86 69 98 87 7维修性维修性产品规划矩阵产品规划矩阵零件规划矩阵零件规划矩阵工艺规划矩阵工艺规划矩阵关键工艺步骤关键工艺参数控制点控制方法样本容量检验方法质量控制规划矩阵样表 5.2 正交试验设计正交试验设计 5.2.1 正交试验设计的基本方法正交试验设计的基本方法5.2.2 多指标的正交试验设计多指标的正交试验设计5.2.3 水平不等的正交试验设计水平不等的正交试验设计5.2.4 交互因素的正交试验设计交互因素的正交试验设计 正交试验

20、设计（正交试验设计（Orthogonal Design）是于二十世纪）是于二十世纪50年年代初期，由日本质量管理专家代初期，由日本质量管理专家田口玄一（田口玄一（Tachugi）博士在博士在前人提出的多因素试验设计方法的基础上，进一步研究开发前人提出的多因素试验设计方法的基础上，进一步研究开发出来的一种试验设计技术。出来的一种试验设计技术。 正交试验设计法使用一种规范化的表格正交试验设计法使用一种规范化的表格（正交表）（正交表）进行进行试验设计，可以用较少的试验次数，取得较为准确、可靠的试验设计，可以用较少的试验次数，取得较为准确、可靠的优选结论。优选结论。5.2.1 正交试验设计的基本方法正

21、交试验设计的基本方法正交试验是一个科学的安排和分析试验的方法。正交试验是一个科学的安排和分析试验的方法。它是利用它是利用“均衡分散性均衡分散性”和和“整齐可比性整齐可比性”正交值原正交值原理，从大量的试验点中挑选理，从大量的试验点中挑选 出适量、具有代表性、典出适量、具有代表性、典型的试验点以解决型的试验点以解决多因素问题多因素问题的试验方法。的试验方法。n 正交试验的定义正交试验的定义正交试验设计主要可以完成：正交试验设计主要可以完成： 确定出各因素对试验指标的影响规律，得知哪些因确定出各因素对试验指标的影响规律，得知哪些因素的影响是主要的、哪些因素的影响是次要的、哪些素的影响是主要的、哪些

22、因素的影响是次要的、哪些因素之间存在相互影响；因素之间存在相互影响； 选出各因素的一个水平组合来确定最佳生产条件。选出各因素的一个水平组合来确定最佳生产条件。 正交试验设计的基础是正交表。正交试验设计的基础是正交表。 试验指标试验指标( (指标、试验结果指标、试验结果) )指试验需要考察的效果指试验需要考察的效果数量指标：硬度、拉力、数量指标：硬度、拉力、重量、长度重量、长度非数量指标：颜色、外观非数量指标：颜色、外观 因素因素对试验指标有影响的参数，用大写对试验指标有影响的参数，用大写A A、B B、CC表示表示可控因素：淬火温度、冷却时间可控因素：淬火温度、冷却时间不可控因素不可控因素 因

23、素水平因素水平因素变化的各种状态和条件，用因素变化的各种状态和条件，用1 1、2 2、33表示。表示。n 正交试验的有关名词正交试验的有关名词u 正交的概念正交的概念 在数学上，两个向量在数学上，两个向量 和和 若满足若满足 ),(21naaaA),(21nbbbB02211 nnbababaBABA即两向量的内积等于零，则称向量即两向量的内积等于零，则称向量 与向量与向量 正交。正交。 由于在构造正交表的过程中使用了上述原理，因此将由于在构造正交表的过程中使用了上述原理，因此将相应的试验设计法称为正交试验设计。相应的试验设计法称为正交试验设计。 n 正交表的格式与特性正交表的格式与特性u 正

24、交表正交表 完全有序元素对（完全对）完全有序元素对（完全对） 设有两组元素设有两组元素 与与 ，它们可构，它们可构成如下的元素对：成如下的元素对： ),(21naaa),(21kbbb),(),(),(),(),(),(),(),(),(212221212111knnnkkbababababababababa),(21naaa),(21kbbb称这些元素对为由元素称这些元素对为由元素 与与 构成的构成的“完全有序元素对完全有序元素对”，简称，简称“元素对元素对”。若元素为数字，则。若元素为数字，则称为称为“完全有序数字对完全有序数字对”。 例：由数字例：由数字(1,2,3,4)和和 (1,2,

25、3)构成的完全有序数字对为：构成的完全有序数字对为： )3 , 4(),2 , 4(),1 , 4()3 , 3(),2 , 3(),1 , 3()3 , 2(),2 , 2(),1 , 2()3 , 1(),2 , 1(),1 , 1( 若在一个矩阵的任意两列中，由两列中的对应元素所若在一个矩阵的任意两列中，由两列中的对应元素所构成的数字对是完全对且每对出现的次数相等，则称这两构成的数字对是完全对且每对出现的次数相等，则称这两列是列是均衡搭配均衡搭配，否则就是，否则就是不均衡搭配不均衡搭配。例如：。例如： 222222212212221121211111A第第I列列 第第II列列 第第III

26、列列 第第I列与第列与第II列中的对列中的对应元素构成应元素构成8个数字对：个数字对： )2 , 2()2 , 2()1 , 2()1 , 2()2 , 1()2 , 1()1 , 1()1 , 1( 它们是由元素它们是由元素(1,2)和元和元素素(1,2)构成的完全数字对，构成的完全数字对，每对各出现两次，因此称这每对各出现两次，因此称这两列为两列为均衡搭配均衡搭配。 而第而第I列与第列与第III列、第列、第II列与第列与第III列，由于每对出现的列，由于每对出现的次数不相同，因此均为次数不相同，因此均为不均衡搭配不均衡搭配。 正交表的定义与格式正交表的定义与格式 定义：定义：设设A是一个是

27、一个 的矩阵（的矩阵（n行行k列），其中第列），其中第 j列元素列元素由元素由元素 构成构成 ，若，若A的任意两列均衡的任意两列均衡搭配，则称搭配，则称A是一张正交表。例如：是一张正交表。例如： kn ), 2 , 1(m), 2 , 1(kj L4(23)正交表正交表2224112322121111321 列号（因素）列号（因素）行号（试验号）行号（试验号）L8(424)正交表正交表21124812214712123621213511222422112322221211111154321 列号（因素）列号（因素）行号（试验号）行号（试验号） 正交表用符号正交表用符号 表示，其中表示，其中 )

28、(21knmmmL 正交表的代号，是正交表的代号，是Latin Square（拉丁方格）的首（拉丁方格）的首字母；字母；L正交表的列数，每一列对应着一个试验因素；正交表的列数，每一列对应着一个试验因素；k正交表的行数，表示试验的次数；正交表的行数，表示试验的次数；n第第 j 列中元素的个数，表示试验中第列中元素的个数，表示试验中第 j个因素所取的水平数。若某些列中的元素个个因素所取的水平数。若某些列中的元素个数相同，可以写成指数的形式。数相同，可以写成指数的形式。 ), 1(kjmj )222()2(434 LL)22224()24(848 LL例如：例如：如如 782L表示表示 782L表示

29、各因素的表示各因素的水平数水平数为为2，做做8次试验次试验，最多考虑，最多考虑7个个因素因素（含交互作用）的（含交互作用）的正正交表交表。)3(49L12339312382313（4把）把）721326132253212（3把）把）43 II型刀型刀3 0.47mm/r3 56r/min132 I型刀型刀2 0.7mm/r2 38r/min121 常规刀常规刀1 0.6mm/r1 30r/min1（2把）把）14321孔径偏差孔径偏差（mm）刀具种类刀具种类D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具数量刀具数量A（把）（把） 因素因素 列列 号号 试验号试验号

30、 任意列中各水平重复出现的次数相等。任意列中各水平重复出现的次数相等。 第第 j 列中各水平重复出现的次数：列中各水平重复出现的次数： 任意两列所构成的水平对是完全有序数字对，各水平对任意两列所构成的水平对是完全有序数字对，各水平对重复出现的次数相等（均衡搭配）。重复出现的次数相等（均衡搭配）。 第第 i 列与第列与第 j 列所构成的水平对重复出现的次数：列所构成的水平对重复出现的次数： jmnt/ )(/(jimmntji 正交表的性质正交表的性质均衡分散性均衡分散性整齐可比性整齐可比性正正交性交性（）每一列中，每个数字出现的次数都相等（）每一列中，每个数字出现的次数都相等（）任意两列中，将

31、同一横行的两个数字看成有序数对（）任意两列中，将同一横行的两个数字看成有序数对（左边的数在前，右边的数在后），按这一次序排出的数（左边的数在前，右边的数在后），按这一次序排出的数对，每种数对出现的次数相等。对，每种数对出现的次数相等。 正交表的性质正交表的性质 根据正交表的上述两个性质，可得到正交表的三种初根据正交表的上述两个性质，可得到正交表的三种初等变换：等变换： 列间置换列间置换：正交表中任意两列可以相互交换；：正交表中任意两列可以相互交换； 行间置换行间置换：正交表中任意两行可以相互交换；：正交表中任意两行可以相互交换； 水平置换水平置换：正交表中任意一列中的水平数字可以相互交：正交表

32、中任意一列中的水平数字可以相互交换（例如换（例如“3”“4”）。）。 （经过上述初等变换后的表仍为正交表，称变换后的正交表为原正（经过上述初等变换后的表仍为正交表，称变换后的正交表为原正交表的等价表）交表的等价表）说明：说明： 若用关于零对称的数字表示不同水平（例如二水平用若用关于零对称的数字表示不同水平（例如二水平用-1、1表示；三水平用表示；三水平用-1、0、1表示；四水平用表示；四水平用-2、-1、1、2表表示），则任意两列元素的内积为零（正交表由此得名）。示），则任意两列元素的内积为零（正交表由此得名）。 水平数相同的正交表（水平数相同的正交表（m水平正交表）水平正交表） 此类正交表中

33、此类正交表中 ，因此通常简记，因此通常简记为为 ，如，如 等。此类正交表又分为两种：等。此类正交表又分为两种： mmmmk 21)(knmL)2(34L 标准型正交表（最常用）标准型正交表（最常用）：水平数为素数或素数整数幂的：水平数为素数或素数整数幂的正交表。例如：正交表。例如： 非标准型正交表非标准型正交表：标准型之外的水平数相同的正交表。：标准型之外的水平数相同的正交表。 )2(34L)2(78L)2(1516L)3(49L)3(1327L)4(516L 水平数不同的正交表水平数不同的正交表 此类正交表中，某两列（或多列）之间的水平数不等。此类正交表中，某两列（或多列）之间的水平数不等。

34、例如：例如： )24(48 L)23(412 L)24(9216 Ln 正交表的种类正交表的种类n 正交试验设计的基本步骤正交试验设计的基本步骤1.1.明确试验目的，确定指标明确试验目的，确定指标；2.2.挑因素，选水平，制定因素水平表挑因素，选水平，制定因素水平表 ；3.3.选正交表，排表头选正交表，排表头，确定试验方案；，确定试验方案；4. 4. 排列试验条件；排列试验条件；5. 5. 试验结果分析。试验结果分析。 直观分析是通过简单地计算各因素水平对试验结果直观分析是通过简单地计算各因素水平对试验结果的影响，并用图表形式将这些影响表示出来，再通过极的影响，并用图表形式将这些影响表示出来，

35、再通过极差分析（找出最大值、最小值），最终确定出优化的水差分析（找出最大值、最小值），最终确定出优化的水平搭配方案（生产方案），或找出因素对试验结果的影平搭配方案（生产方案），或找出因素对试验结果的影响程度。响程度。 根据所考查的试验指标的多少，正交试验设计可分根据所考查的试验指标的多少，正交试验设计可分为单指标正交试验设计和多指标正交试验设计两种。本为单指标正交试验设计和多指标正交试验设计两种。本节仅讨论单指标正交试验设计的直观分析。节仅讨论单指标正交试验设计的直观分析。n 正交试验设计的结果分析正交试验设计的结果分析 示例示例例：例：某工厂一零件的镗孔工序质量不稳定，经常出现内径某工厂一零

36、件的镗孔工序质量不稳定，经常出现内径偏差较大的质量问题。为了提高本工序的加工质量，拟通偏差较大的质量问题。为了提高本工序的加工质量，拟通过正交试验确定影响内径偏差的各因素的主次顺序，以探过正交试验确定影响内径偏差的各因素的主次顺序，以探求较好的工艺条件来改进工艺操作规程。求较好的工艺条件来改进工艺操作规程。 试验方案设计试验方案设计 设计试验方案时，首先要明确试验要解决的问题（内设计试验方案时，首先要明确试验要解决的问题（内径偏差过大），即明确试验指标径偏差过大），即明确试验指标内径偏差（越小越内径偏差（越小越好）；然后明确影响试验指标的主要因素，选取适当的因好）；然后明确影响试验指标的主要因

37、素，选取适当的因素水平。素水平。 明确试验指标和影响因素，制定因素水平表明确试验指标和影响因素，制定因素水平表 影响因素：影响因素：试验指标：试验指标：内径偏差内径偏差 根据以往的生产经验和正交试验设计的特点，每个因素根据以往的生产经验和正交试验设计的特点，每个因素各选取三个水平进行试验，如下：各选取三个水平进行试验，如下：A镗孔时所用的刀具数量镗孔时所用的刀具数量B切削速度切削速度C走刀量走刀量D刀具种类刀具种类II型刀型刀0.475643I型刀型刀0.73832常规刀常规刀0.63021D刀具种类刀具种类（型）（型）C走刀量走刀量（mm/r）B切削速度切削速度（r/min）A刀具数量刀具数

38、量（把）（把） 因素因素 水平水平 选择正交表，设计表头选择正交表，设计表头 根据因素及水平的多少，选择四因素、三水平的正交表根据因素及水平的多少，选择四因素、三水平的正交表 L9(34)，如下：，如下：4321列列 号号DCBA因因 素素 根据正交表确定试验方案根据正交表确定试验方案 按正交表按正交表L9(34)的内容及所设计的表头，将试验方案填入的内容及所设计的表头，将试验方案填入正交表中。正交表中。 12339312382313（4把）把）721326132253212（3把）把）43（II型刀）型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）132（I型刀）型刀）2（0.7mm/r）2

39、（38r/min）121（常规刀）（常规刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）把）14321孔径偏差孔径偏差（mm）刀具种类刀具种类D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具数量刀具数量A（把）（把） 因素因素 列列试验号试验号 号号 按设计的试验方案进行试验按设计的试验方案进行试验 严格按试验方案进行试验，将孔径偏差的试验结果填严格按试验方案进行试验，将孔径偏差的试验结果填入表格中。入表格中。 0.315123390.050312380.2852313（4把）把）70.350213260.335132250.2853212（3把）把）40.3

40、103（II型刀）型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）130.1452（I型刀）型刀）2（0.7mm/r）2（38r/min）120.3901（常规刀）（常规刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）把）14321孔径偏差孔径偏差（mm）刀具种类刀具种类D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具数量刀具数量A（把）（把） 因素因素 列列试验号试验号 号号 试验结果的计算与分析试验结果的计算与分析 试验结果的计算与分析主要解决以下三个问题（试验试验结果的计算与分析主要解决以下三个问题（试验的目的）：的目的）： 分清各因素对试验指标影响的主

41、次顺序；分清各因素对试验指标影响的主次顺序； 找出（确定出）优化生产方案，即确定出采用什么样找出（确定出）优化生产方案，即确定出采用什么样的因素水平组合才能使试验指标达到最优；的因素水平组合才能使试验指标达到最优； 分析试验因素对试验指标的影响趋势；为进一步试验分析试验因素对试验指标的影响趋势；为进一步试验指明方向。指明方向。 0.315123390.050312380.2852313（4把）把）70.350213260.335132250.2853212（3把）把）40.3103（II型刀）型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）130.1452（I型刀）型刀）2（0.7mm/r）2

42、（38r/min）120.3901（常规刀）（常规刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）把）14321孔径偏差孔径偏差（mm）刀具种类刀具种类D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具数量刀具数量A（把）（把） 因素因素 列列试验号试验号 号号 直接分析直接分析 由试验数据可以直接看出，在由试验数据可以直接看出，在#8号试验（号试验（A3B2C1D3）的）的工艺条件下，镗出来的孔孔径偏差最小（工艺条件下，镗出来的孔孔径偏差最小（0.05mm）。）。 计算分析计算分析 通过对原始试验数据的简单计算，确定各因素水平的影通过对原始试验数据的简单计算，

43、确定各因素水平的影响程度，最终找出最佳生产条件。响程度，最终找出最佳生产条件。 但这种条件是否就是因素水平的最佳搭配呢？在但这种条件是否就是因素水平的最佳搭配呢？在9种方种方案之外还有没有更好的水平搭配呢？这需要通过进一步的计案之外还有没有更好的水平搭配呢？这需要通过进一步的计算、分析得到最佳的生产条件。算、分析得到最佳的生产条件。 0.6450.9300.9750.550K3（水平（水平3下的下的3个偏差之和）个偏差之和）0.7800.7450.5300.970K2（水平（水平2下的下的3个偏差之和）个偏差之和）1.0400.7900.9600.845K1（水平（水平1下的下的3个偏差之和）

44、个偏差之和）0.1320.0620.1480.106极差极差 iiKKRminmax T = 2.4650.315123390.050312380.285231370.350213260.335132250.285321240.310333130.145222120.390111114321孔径偏孔径偏差差（mm）刀具种类刀具种类D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具数量刀具数量A（把）（把） 因素因素 列列 试验号试验号 号号0.2150.3100.3250.217 （水平（水平3下的偏差平均值）下的偏差平均值）0.2600.2480.1770.323

45、（水平（水平2下的偏差平均值）下的偏差平均值）0.3470.2630.3200.282 （水平（水平1下的偏差平均值）下的偏差平均值）3/11KK 3/22KK 3/33KK 计算同一水平下的偏差之和计算同一水平下的偏差之和 （本例中（本例中 ）。）。 iK31 i 计算同一水平下各偏差的平均值计算同一水平下各偏差的平均值 （本例中（本例中 ）。）。 31 iiK 计算极差计算极差 。 iiKKRminmax 验算。若验算。若T为为9次试验的偏差之和，则次试验的偏差之和，则 。 TKi 画出试验因素与试验指标关系的趋势图（以各因素的水平画出试验因素与试验指标关系的趋势图（以各因素的水平为横坐标

46、，以相应水平下的为横坐标，以相应水平下的 为纵坐标；定量因素用实线表为纵坐标；定量因素用实线表示，定性因素用虚线表示）。示，定性因素用虚线表示）。iK 根据正交表的综合可比性，由上述计算及趋势图可分析根据正交表的综合可比性，由上述计算及趋势图可分析得出以下结论：得出以下结论： 刀具数量以刀具数量以4把刀（把刀（A3）时为最好（还可进一步对刀具）时为最好（还可进一步对刀具更多的情况进行试验）；更多的情况进行试验）； 切削速度以切削速度以38r/min（B2）时为最好；）时为最好； 走刀量为走刀量为0.7mm/r（C2）时为最好；）时为最好； 刀具类型以刀具类型以II型刀（型刀（D3）为最好。）为

47、最好。最佳水平组合：最佳水平组合：A3B2C2D3 为使孔径偏差最小：为使孔径偏差最小： 分析主次因素分析主次因素 按极差计算结果确定主次因素（极差越大，影响越主要）按极差计算结果确定主次因素（极差越大，影响越主要）0.1320.0620.1480.106极差极差 iiKKRminmax 0.315123390.050312380.285231370.350213260.335132250.285321240.310333130.145222120.390111114321孔径偏孔径偏差差（mm）刀具种类刀具种类D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具数量刀

48、具数量A（把）（把） 因素因素 列列 试验号试验号 号号（主）（主） BDAC （次）（次） 观察趋势图确定主次因素（点子升、降的幅度越大，影响观察趋势图确定主次因素（点子升、降的幅度越大，影响越主要）越主要）（主）（主） BDAC （次）（次） 直接分析结果与计算分析结果的比较直接分析结果与计算分析结果的比较直接分析的结果：直接分析的结果：A3B2C1D3计算分析的结果：计算分析的结果：A3B2C2D3 直接分析的结果反映的是正交表中直接分析的结果反映的是正交表中9次试验中的最优水平次试验中的最优水平搭配，但不一定是所有可能的水平搭配（搭配，但不一定是所有可能的水平搭配（34=81种）中最优

49、的。种）中最优的。 为了展望或寻求更好的搭配，可使用计算分析，通过对趋为了展望或寻求更好的搭配，可使用计算分析，通过对趋势的观察，可以找出比直接分析结果更好的水平搭配。势的观察，可以找出比直接分析结果更好的水平搭配。 0.315123390.050312380.2852313（4把）把）70.350213260.335132250.2853212（3把）把）40.3103（II型刀）型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）130.1452（I型刀）型刀）2（0.7mm/r）2（38r/min）120.3901（常规刀）（常规刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）把）14

50、321孔径偏差孔径偏差（mm）刀具种类刀具种类D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具数量刀具数量A（把）（把） 因素因素 列列试验号试验号 号号 计算分析的结果有时也可能不如直接分析合理，其主计算分析的结果有时也可能不如直接分析合理，其主要原因可能是：要原因可能是： 试验误差过大；试验误差过大； 存在其它影响因素而未加以考虑；存在其它影响因素而未加以考虑； 因素水平选取不当。因素水平选取不当。5.2.2 多指标正交试验设计多指标正交试验设计 实际工作中存在着大量的多指标工业试验。在这类试实际工作中存在着大量的多指标工业试验。在这类试验的设计中，设计与分析较