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數控機床可靠性技術(shù)設計體系

日期：2015-02-06 16:42:26 作者： 來(lái)源： 瀏覽次數：0
     可靠性設計體系
     
    　　1 可靠性設計的意義
     
    　　眾所周知，產(chǎn)品的可靠性首先是設計出來(lái)，其次才是制造出來(lái)的[1]。據統計，產(chǎn)品設計階段對可靠性的貢獻率可達70%～80%，可見(jiàn)產(chǎn)品的固有可靠性主要是由設計決定的，設計環(huán)節賦予了產(chǎn)品“先天優(yōu)劣”的本質(zhì)特性。產(chǎn)品的安全可靠性是機電產(chǎn)品設計時(shí)必須滿(mǎn)足的主要指標之一，只有在產(chǎn)品設計階段就充分考慮了可靠性，再由制造和管理來(lái)保證，才能有效地提高產(chǎn)品的可靠性、降低成本、實(shí)現產(chǎn)品結構優(yōu)化，提高產(chǎn)品的可用性。
     
    　　為了實(shí)現可靠性設計的目的，除了可靠性建模、可靠性分析和可靠性分配等可靠性設計的基本內容外，還有必要在企業(yè)建立一個(gè)系統、全面的可靠性設計體系，并實(shí)現體系的有效運行。
     
    　　可靠性設計體系的建立和運行需要與產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程緊密結合，其主要內容包括可靠性設計準則的建立和應用、可靠性數據的收集與分析、建立可靠性模型、對可靠性指標進(jìn)行分配與預計、對可靠性特性進(jìn)行分析以及對設計方案的可靠性進(jìn)行評審和驗證等。前兩者為可靠性設計體系的前期準備工作，然后在此基礎上開(kāi)展可靠性建模、可靠性預計和分配、可靠性分析等工作，最后在產(chǎn)品設計完成后進(jìn)行可靠性評審和驗證，找到薄弱環(huán)節并反饋給產(chǎn)品設計進(jìn)行循環(huán)改進(jìn)和優(yōu)化。在可靠性設計過(guò)程中借助可靠性相關(guān)的軟件和工具，可提高設計工作的精度和效率，降低設計成本，最大限度的保證產(chǎn)品地固有可靠性特性。
     
    　　2 可靠性設計體系框架
     
     
     
    　　產(chǎn)品的可靠性設計是從預防的角度出發(fā)，結合產(chǎn)品研發(fā)流程(見(jiàn)圖1)，在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中運用可靠性設計準則、可靠性預計和分配、可靠性分析、可靠性評審、可靠性試驗等技術(shù)和管理手段，確保產(chǎn)品的固有可靠性。為達到這個(gè)目標，可以在企業(yè)建立如圖2所示的產(chǎn)品可靠性設計體系架構，圖中虛線(xiàn)部分表示相應的可靠性工作需要在當前的工程設計基礎上開(kāi)展，箭頭表示各可靠性工作之間的數據流。
     
    　　結合圖1和圖2可以看出，可靠性設計與產(chǎn)品工程設計之間存在廣泛的數據交互：一方面依據當前的工程設計方案獲取開(kāi)展可靠性工作所需要的基本信息，如可靠性建模、FMECA和FTA技術(shù)等都必須以工程設計方案為基礎才能進(jìn)行;另一方面將可靠性設計分析結果反饋到產(chǎn)品的工程設計中去，如通過(guò)可靠性分配將整機可靠性指標合理的分配到各組成單元，利用FMECA和FTA技術(shù)找到產(chǎn)品設計方案中的薄弱環(huán)節，采取設計更改等補救措施進(jìn)一步優(yōu)化設計方案，通過(guò)可靠性評審和試驗，最后形成制造工藝文件、工藝規范和標準。
     
    　　3 產(chǎn)品設計各環(huán)節的可靠性工作及應用工具
     
    　　可靠性設計與分析工作是產(chǎn)品設計研發(fā)的有機組成部分，要將其合理、有效地融入到產(chǎn)品的研發(fā)中去�？煽啃栽O計流程貫穿于產(chǎn)品設計與開(kāi)發(fā)的每個(gè)環(huán)節，在產(chǎn)品設計和開(kāi)發(fā)過(guò)程的不同階段，具有不同的可靠性設計內容及不同的應用工具。
     
    　　3.1 技術(shù)決策階段的可靠性工作及應用工具
     
    　　技術(shù)決策階段需要完成市場(chǎng)調研報告和產(chǎn)品立項可行性分析報告的編制，此階段的可靠性工作主要內容如下：
     
    　　(1)調研及分析市場(chǎng)和用戶(hù)對可靠性的需求，制定市場(chǎng)和用戶(hù)對產(chǎn)品可靠性需求調研報告;調研了解市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品的可靠性狀況，制定同類(lèi)產(chǎn)品的可靠性狀況調研報告。
     
    　　(2)收集用戶(hù)的現場(chǎng)數據，制定現場(chǎng)數據調研報告;對現場(chǎng)數據進(jìn)行統計和分析，結合市場(chǎng)和用戶(hù)對可靠性的需求以及市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品的可靠性狀況提出擬開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的方案和建議，可靠性數據分析流程見(jiàn)圖3。
     
     
    　　(3)圍繞用戶(hù)需求確定的產(chǎn)品可靠性定量和定性要求，依據各調研報告的分析結論和建議，結合企業(yè)的歷史數據(產(chǎn)品故障數據、技術(shù)手段和經(jīng)驗)，制定產(chǎn)品可靠性工作的主要內容，初步制定實(shí)現用戶(hù)可靠性要求的可靠性工作計劃。
     
    　　(4)開(kāi)展可行性分析�？尚行苑治鰬ǹ煽啃灾笜说募夹g(shù)可行性分析和經(jīng)濟可行性分析，并對可靠性指標可行性分析報告進(jìn)行評審。
     
    　　技術(shù)決策階段應用的工具：
     
    　　(1)數據統計工具：SPSS和EXCEL(直方圖和餅圖)，主要是用來(lái)初步分析故障數據的分布規律和統計各故障部位所占比例。
     
    　　(2)調研報告中故障數據分析方法有主次圖法、因果圖法(魚(yú)骨圖或樹(shù)枝圖)等，上述方法適用于分析產(chǎn)品已有故障的主要原因、故障的主要模式和關(guān)鍵部位。
     
    　　(3)可靠性指標的技術(shù)可行性分析過(guò)程主要是對指標的預計過(guò)程，利用相關(guān)的一些分析和預計方法如性能參數法、相似產(chǎn)品法、故障率法和蒙特卡洛法等，以便在方案論證及初步設計階段，根據初步確定的系統性能及結構參數預計系統可靠性。
     
    　　(4)技術(shù)決策階段可靠性評審主要采用JB/T 
    7517-1994《機械產(chǎn)品可靠性設計評審》和GB7828—87《可靠性設計評審》等標準進(jìn)行評審;應用初步設計階段可靠性工作內容檢核表進(jìn)行檢查和控制。
     
    　　3.2 初步設計階段的可靠性工作及應用工具
     
    　　初步設計階段要編制技術(shù)任務(wù)書(shū)(含總圖、主要部件草圖)，編制初步設計評審報告，此階段的可靠性工作內容如下：
     
    　　(1)規定外購件和外協(xié)件的可靠性要求，以確保符合規定的可靠性要求;
     
    　　(2)建立故障報告、分析和糾正措施系統(FRACAS)。
     
    　　(3)初步設計可靠性評審，可靠性評審流程圖見(jiàn)圖4。
     
     
    　　初步設計階段使用的可靠性工具包括：
     
    　　(1)參考GJB450A《裝備可靠性工作通用要求》和GJB841《故障報告、分析和糾正措施系統》建立并運行產(chǎn)品故障報告、分析和糾正措施系統(FRACAS)。
     
    　　(2)采用JB/T 7517-1994《機械產(chǎn)品可靠性設計評審》和GB7828—87《可靠性設計評審》等標準進(jìn)行評審。
     
    　　(3)應用工作內容檢核表進(jìn)行檢查和控制;應用評審檢核表進(jìn)行可靠性設計評審。
     
    　　3.3 技術(shù)設計階段的可靠性工作及應用工具
     
    　　技術(shù)設計階段先申請產(chǎn)品型號，編制產(chǎn)品部件設計要求和產(chǎn)品標準化綜合要求，然后進(jìn)行產(chǎn)品環(huán)境因素、危險源識別，最后繪制總圖、各主要部件裝配圖、產(chǎn)品標識，并進(jìn)行技術(shù)設計評審和編制相關(guān)評審報告。此階段的可靠性工作內容如下：
     
    　　(1)提出產(chǎn)品設計階段應貫徹的可靠性設計相關(guān)標準(技術(shù)標準、管理體系文件)。
     
    　　(2)列出產(chǎn)品可靠性設計過(guò)程中的各種依據，包括一些通用要求、手冊、準則、專(zhuān)門(mén)術(shù)語(yǔ)等相關(guān)文件，確定影響產(chǎn)品可靠性的各種因素，包括各種應力和強度;
     
    　　(3)確定產(chǎn)品的使用條件、極限狀態(tài)和失效判據，確定危險源，并進(jìn)行標識，制定相應的防護和補救措施。
     
    　　(4)建立產(chǎn)品系統級可靠性框圖和數學(xué)模型，并編寫(xiě)產(chǎn)品可靠性建模報告;根據產(chǎn)品的可靠性模型，將整機可靠性指標分配到系統級，編寫(xiě)可靠性分配報告，對各子系統和整機的可靠性水平進(jìn)行預計，并編寫(xiě)可靠性預計報告;
     
    　　(5)參照已繪制的總圖(草圖)、簡(jiǎn)圖(草圖)和參照同類(lèi)產(chǎn)品的結構和功能，初步進(jìn)行D-FMEA，編寫(xiě)D-FMEA報告，根據D-FMEA的結果和同類(lèi)產(chǎn)品的故障數據，初步進(jìn)行故障樹(shù)分析(FTA)，編寫(xiě)故障樹(shù)分析(FTA)報告。
     
    　　(6)可靠性建模報告評審、可靠性分配報告評審、可靠性預計報告評審、故障模式、影響及危害性分析(FMECA)報告評審、故障樹(shù)分析(FTA)報告評審、一般件和關(guān)重件清單評審、關(guān)重件可靠性設計流程和方法評審;編制可靠性設計評審報告。
     
    　　此階段應用的可靠性相關(guān)工具有：
     
    　　(1)可靠性設計準則應用手冊，其實(shí)施貫徹流程圖見(jiàn)圖5。
     
     
    　　(2)Relex、reliasoft等公司開(kāi)發(fā)的相關(guān)軟件。
     
    　　(3)產(chǎn)品可靠性建模工具或方法：傳統的概率模型、布爾真值表模型、邏輯圖模型和馬爾科夫建模方法、蒙特卡洛仿真方法。
     
    　　(4)產(chǎn)品初步設計階段常用可靠性分配方法有等分配法、綜合評分分配法;可靠性指標的分配方法，具體選用那一種方法，應根據所掌握的數據、資料和信息的情況，從使用、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟等各方面全盤(pán)考慮，選擇最佳的分配方案。
     
    　　(5)產(chǎn)品初步設計階段常用可靠性預計方法有相似產(chǎn)品預計法、修正系數法和圖解近似計算法;產(chǎn)品初步定型設計依據可靠性設計準則進(jìn)行。
     
    　　(6)產(chǎn)品設計FMECA分析主要以填表格的形式進(jìn)行;產(chǎn)品FTA分析主要借助故障樹(shù)來(lái)分析。
     
    　　(7)采用JB/T 
    7517-1994《機械產(chǎn)品可靠性設計評審》和GB7828—87《可靠性設計評審》等標準進(jìn)行評審;應用設計內容檢核表進(jìn)行檢查;應用設計評審檢核表進(jìn)行可靠性設計評審。
     
    　　3.4 工作圖設計階段的可靠性工作及應用工具
     
    　　工作圖設計主要包括繪制全套工程圖樣，編制工藝分配表、外購件清單，編制產(chǎn)品目標成本核算表，編制驗收技術(shù)條件、合格證明書(shū)，編制使用說(shuō)明書(shū)、裝配單。此階段相關(guān)的可靠性工作內容如下：
     
    　　(1)建立產(chǎn)品零、部件級可靠性框圖和數學(xué)模型，并編寫(xiě)相應可靠性建模報告。
     
    　　(2)根據零、部件可靠性模型，將各分系統級可靠性指標分配到各個(gè)部件級，直至最底層零件級，并相應的編寫(xiě)可靠性分配報告;對零件、部件、子系統和整機的可靠性水平進(jìn)行預計，并編寫(xiě)相應可靠性預計報告。
     
    　　(3)對零部件進(jìn)行詳細D-FMEA分析，并編寫(xiě)相應D-FMEA報告;對產(chǎn)品故障進(jìn)行詳細故障樹(shù)分析(FTA)，并編寫(xiě)相應FTA報告。
     
    　　(4)確定產(chǎn)品的一般零件和關(guān)重件(關(guān)鍵或重要的零件)，并列出產(chǎn)品一般件和關(guān)重件清單，對關(guān)重件進(jìn)行可靠性設計，并繪制主要零部件草圖。
     
    　　(5)對一般件進(jìn)行設計，并繪制全部零部件草圖，確定對產(chǎn)品成本費用有重大影響的主要零部件，進(jìn)行可靠性?xún)?yōu)化設計。
     
    　　(6)制定產(chǎn)品可靠性驗收試驗大綱、試驗程序等文件。
     
    　　此階段應用的工具有：
    　　(1)Relex、Reliasoft等公司開(kāi)發(fā)的相關(guān)可靠性軟件。
     
    　　(2)產(chǎn)品可靠性建模工具或方法：傳統的概率模型、布爾真值表模型、邏輯圖模型和馬爾科夫建模方法、蒙特卡洛仿真方法。
     
    　　(3)在產(chǎn)品詳細設計階段常用可靠性分配方法有再分配法、比例組合分配法和動(dòng)態(tài)規劃分配法等;在產(chǎn)品詳細設計階段常用可靠性預計方法有零部件計數法、故障率預計法、一次二階矩法和應力強度干涉法。
     
    　　(4)零部件詳細定性設計依據可靠性設計準則進(jìn)行;產(chǎn)品設計FMECA分析主要以填D-FMECA表格的形式進(jìn)行，產(chǎn)品FTA分析主要故障樹(shù)的形式分析。
     
    　　(5)確定產(chǎn)品危險截面的位置時(shí)可借助傳統的機械設計中的計算手段，如強度、磨損、腐蝕、剛度等物理計算，或利用有限元分析軟件例如Asays，Nastran等直接進(jìn)行有限元分析。
     
    　　(6)常規機械設計主要采用安全系數法，可靠性定性設計一般可以借鑒以往成功的設計經(jīng)驗進(jìn)行規范化設計和成熟技術(shù)設計，可靠性最優(yōu)化設計法，如花費最小的最優(yōu)化分配方法、拉格朗日乘子法、動(dòng)態(tài)規劃法等。
     
    　　(7)可靠性驗收試驗的依據：GJB 899—2009《可靠性鑒定試驗和驗收試驗》。
     
    　　3.5 樣機試制階段的可靠性工作及應用工具
     
    　　樣機試制需經(jīng)歷編制工藝方案、評審、工藝設計要求、產(chǎn)品工藝、工裝任務(wù)書(shū)，工裝設計，編制產(chǎn)品制造費用分解表，樣機試制，樣機型式試驗，編制型式試驗報告和鑒定文件，進(jìn)行樣機試制鑒定，編制設計改進(jìn)建議進(jìn)行整改，繪制全套小批試制用工作圖樣及設計文件等過(guò)程。其中各環(huán)節需進(jìn)行的可靠性工作內容如下：
     
    　　(1)制定影響產(chǎn)品可靠性的工藝方案，并進(jìn)行驗證和評審，明確工藝對產(chǎn)品可靠性的影響，確定關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)，按裝配工藝檢核表進(jìn)行樣機裝配;
     
    　　(2)根據用戶(hù)的建議和綜合經(jīng)費、進(jìn)度等條件選定需開(kāi)展可靠性研制試驗的項目，制定樣機可靠性研制試驗方案，并盡量與產(chǎn)品研制試驗相結合，制定樣機可靠性研制實(shí)驗報告;
     
    　　(3)確定進(jìn)行可靠性增長(cháng)試驗的項目，制定樣機可靠性增長(cháng)試驗大綱，明確增長(cháng)目標，增長(cháng)模型和試驗剖面，按計劃進(jìn)行可靠性增長(cháng)試驗(RGT)，編寫(xiě)可靠性增長(cháng)實(shí)驗報告，提出增長(cháng)試驗結論;
     
    　　(4)編制產(chǎn)品樣機可靠性鑒定試驗方案，編制產(chǎn)品樣機可靠性鑒定試驗大綱，編制產(chǎn)品樣機可靠性鑒定試驗程序，按照應按標準GJB899-2009《可靠性鑒定試驗和驗收試驗》進(jìn)行可靠性鑒定試驗，根據可靠性鑒定試驗的結果，評估其可靠性水平是否達到設計的要求，為生產(chǎn)決策提供信息，編制可靠性鑒定試驗報告;
     
    　　(5)對試驗方案、大綱、試驗前準備工作、試驗過(guò)程和試驗完成情況進(jìn)行評審。
     
    　　此階段應用的相關(guān)工具有：
    　　(1)過(guò)程FMECA(PFMECA)，裝配工藝檢核表;
     
    　　(2)可靠性研制試驗試驗方法有可靠性增長(cháng)摸底試驗(或可靠性摸底試驗)、可靠性強化試驗(RET)或高加速壽命試驗(HALT)等，或與性能試驗、環(huán)境試驗相結合，可靠性增長(cháng)試驗采用有模型的可靠性增長(cháng)試驗，相關(guān)要求和手冊有GJB450A—2004《裝備可靠性工作通用要求》、GJB1407—92《可靠性增長(cháng)試驗》、GJB/Z77—95《可靠性增長(cháng)管理手冊》等;
     
    　　(3)研制階段結束進(jìn)入批量生產(chǎn)前，應按標準GJB899-2009《可靠性鑒定試驗和驗收試驗》制定具體的試驗方案、大綱和程序;
     
    　　(4)按照可靠性鑒定試驗相關(guān)標準進(jìn)行相應的試驗，如GJB450A—2004《裝備可靠性工作通用要求》、GJB899—90《可靠性鑒定與驗收試驗》、GJB899A—2009《可靠性鑒定與驗收試驗》等。
     
    　　(5)按照PDCA循環(huán)進(jìn)行改進(jìn)和提高。
     
    　　3.6 小批試制階段的可靠性工作及應用工具
     
    　　小批試制階段包括工藝和工裝整改、小批試制、小批試制型式試驗及編制試驗報告、編制鑒定文件進(jìn)行鑒定、編制設計改進(jìn)建議書(shū)進(jìn)行整改、編制全套定型生產(chǎn)用工作圖樣及設計文件、編制產(chǎn)品質(zhì)量特性分級表和編制產(chǎn)品維修配件生產(chǎn)目錄及圖冊，各環(huán)節相關(guān)的可靠性工作內容如下：
     
    　　(1)分析研究產(chǎn)品工藝過(guò)程的缺陷和薄弱環(huán)節，為產(chǎn)品工藝設計的改進(jìn)提供依據;
     
    　　(2)按照裝配工藝檢核表進(jìn)行裝配和質(zhì)量控制;
     
    　　(3)采用可靠性分析方法分析小批試制過(guò)程中有關(guān)產(chǎn)品結構、性能等方面的問(wèn)題，并總結其解決措施;
     
    　　(4)編制產(chǎn)品可靠性鑒定試驗方案、鑒定試驗大綱、鑒定試驗程序。按照應按標準GJB899-2009《可靠性鑒定試驗和驗收試驗》進(jìn)行可靠性鑒定試驗，對試驗方案、大綱、試驗前準備工作、試驗過(guò)程和試驗完成情況進(jìn)行評審。
     
    　　此階段應用的相關(guān)工具有：
    　　(1)故障樹(shù)分析(FTA)、有限元分析;
     
    　　(2)產(chǎn)品小批試制型式試驗(全面性能試驗)標準;
     
    　　(3)按照可靠性鑒定試驗相關(guān)標準編寫(xiě)樣機鑒定文件和進(jìn)行相應的試驗，如GJB450A—2004《裝備可靠性工作通用要求》、GJB899—90《可靠性鑒定與驗收試驗》、GJB899A—2009《可靠性鑒定與驗收試驗》、GB5080.5—85《設備可靠性試驗成功率的驗證實(shí)驗方案》、GJB150—86《軍用設備環(huán)境試驗方法》等;
     
    　　(4)按照PDCA循環(huán)進(jìn)行改進(jìn)和提高。
     
    　　3.7 定型生產(chǎn)階段的可靠性工作及應用工具
     
    　　定型生產(chǎn)階段包括工藝整改、工裝整改和定型生產(chǎn)等內容，其各環(huán)節相關(guān)的可靠性工作內容如下：
    　　(1)分析研究產(chǎn)品工藝過(guò)程的缺陷和薄弱環(huán)節，為產(chǎn)品工藝設計的改進(jìn)提供依據;
    　　(2)制定并完善工藝文件，包括加工、裝配、調試等工藝文件，形成最終正式工藝規范和標準，制定并完善工裝文件，形成最終正式工裝規范和標準。
    　　(3)了解并掌握產(chǎn)品加工、裝配、調試、儲運等環(huán)節產(chǎn)品質(zhì)量信息，及時(shí)處理和改進(jìn)。
     
    　　此階段應用的相關(guān)工具有：
    　　(1)PDCA循環(huán);
    　　(2)《產(chǎn)品可靠性管理體系文件》。
     
    　　4 可靠性設計體系的建立和運行
     
    　　結合已建立的可靠性設計體系框架，以某機床廠(chǎng)臥式加工中心的托盤(pán)自動(dòng)交換轉置為例，分析其可靠性設計分析工作流程。托盤(pán)自動(dòng)交換轉置(APC,automatic pallet change)是加工中心的關(guān)鍵功能部件之一，其功能主要是實(shí)現已加工零件與待加工零件之間的自動(dòng)交換，必須保證其工作可靠性。
     
    　　4.1 產(chǎn)品初步結構性能分析
     
     
    　　根據產(chǎn)品的功能需求分析和前期調研情況，初步確定該型號臥式加工中心配置雙工位托盤(pán)自動(dòng)交換裝置，即布置有兩個(gè)托盤(pán)，且以支撐柱為中心成180°對稱(chēng)布置，可實(shí)現較長(cháng)時(shí)間無(wú)人看管運行的混流加工，托盤(pán)自動(dòng)交換時(shí)間為15 s。托盤(pán)自動(dòng)交換裝置具有上升、下降以及圍繞中間支撐柱成180°旋轉的功能，從而實(shí)現已加工工件與待加工工件的自動(dòng)交換。其結構簡(jiǎn)圖如圖6所示。
     
    　　4.2 在初步方案的基礎上開(kāi)展可靠性設計分析工作
     
    　　(1)目標產(chǎn)品功能分析
     
    　　托盤(pán)自動(dòng)交換架的交換過(guò)程如下：托架上升，然后旋轉，接著(zhù)下降。這3個(gè)動(dòng)作只是完成了托盤(pán)自動(dòng)交換裝置半個(gè)周期的動(dòng)作，在下半個(gè)周期中，托架上升和下降動(dòng)作不變，只是托架旋轉方向與上半個(gè)周期相反，從而實(shí)現了工件的循環(huán)交換。
     
    　　(2)可靠性前期準備工作
     
    　　根據產(chǎn)品的使用要求，確定臥式加工中心的可靠性設計指標為：MTBF達到1500h。然后收集、整理可靠性數據按照圖3進(jìn)行可靠性數據分析，接著(zhù)制定可靠性工作計劃，主要內容包括：①可靠性工作的總體要求和時(shí)間安排;②可靠性工作的管理機構及其職責的明確;③可靠性工作的實(shí)施機構及其職責的明確;④對供應方監督與控制工作的安排;⑤可靠性評審工作的要求與安排。
     
    　　(3)可靠性建模
     
    　　繪制功能框圖和可靠性框圖建立基本可靠性模型和任務(wù)可靠性模型，用于定量分配、預計和評價(jià)產(chǎn)品的可靠性。通過(guò)軟件Isograph可以完成此項工作。
     
    　　通過(guò)對托盤(pán)自動(dòng)交換裝置功能和結構的進(jìn)一步分析，得到任務(wù)可靠性框圖(見(jiàn)圖7)。
     
     
    　　(4)可靠性分配預計和驗證
     
    　　結合可靠性指標MTBF=1500h和其他可靠性數據及建立的可靠性模型，進(jìn)行可靠性分配和預計，然后進(jìn)行驗證，若不滿(mǎn)足可靠性要求，就利用FMECA和FTA分析技術(shù)找到薄弱環(huán)節，再將信息反饋給工程設計以進(jìn)行改進(jìn)和完善。采用Isograph軟件完成此工作。
     
    　　(5)故障模式影響及危害性分析(FMECA)和故障樹(shù)分析(FTA)
     
    　�、俟收夏Ｊ椒治�
    　　通過(guò)對托盤(pán)自動(dòng)交換裝置結構和運行原理深入地分析，并參考專(zhuān)家實(shí)際工程經(jīng)驗方面的意見(jiàn)，確定了托盤(pán)自動(dòng)交換裝置所有可能的故障模式，如托架上升、下降及旋轉不到位;交換架在減速瞬間以及旋轉到位時(shí)產(chǎn)生較大的晃動(dòng)及噪聲;交換架運行不平穩等。
    　�、诠收显蚍治龉收夏Ｊ街荒苊枋霎a(chǎn)品發(fā)生故障的表現形式，無(wú)法解釋為何會(huì )發(fā)生這些故障，通過(guò)對故障模式進(jìn)行故障原因分析，找到這些故障模式發(fā)生的所有可能的原因，從產(chǎn)品的設計、選型、加工、裝配、調整、用戶(hù)使用和維護保養等方面采取具體措施，達到提高托盤(pán)自動(dòng)交換裝置可靠性的目的。如分析故障模式托架上升、下降及旋轉不到位的原因有：升降油缸密封裝置磨損或損壞而發(fā)生液壓油泄漏，進(jìn)而導致油壓不足;旋轉油缸密封裝置磨損或損壞而發(fā)生液壓油泄漏、旋轉感應開(kāi)關(guān)安裝位置的不合理。
    　�、酃收嫌绊懛治�
    　　通過(guò)對托盤(pán)自動(dòng)交換裝置故障模式的分析，得出諸故障模式的發(fā)生對其局部、對托盤(pán)自動(dòng)交換裝置和FMEA分析的落腳點(diǎn)是針對不同的故障模式提出相應的改進(jìn)措施和使用補償措施，以消除或減輕故障影響，進(jìn)而提高產(chǎn)品的可靠性。例如針對交換架上升、對整機的安全性、設備完好性、任務(wù)成功性以及維修性等的影響。
    　�、芄收蠙z測方法分析
    　　故障檢測方法、手段或工具的選擇，應根據具體的故障模式、原因等因素的綜合分析而定。對于該臥式加工中心托盤(pán)自動(dòng)交換裝置的故障檢測，一般是目視檢查、儀器檢測以及數控系統顯示報警檢查等。
    　�、菰O計改進(jìn)與使用補償措施分析下降不到位的故障，采取的改進(jìn)措施為：改進(jìn)升降液壓缸密封結構、采用高可靠性密封件;定期疏通電磁閥、回油管路;優(yōu)化接近開(kāi)關(guān)的安裝位置和結構。
    　�、尬：π苑治�(CA)
    　　根據可靠性試驗信息、用戶(hù)信息以及相似產(chǎn)品故障信息的統計分析，由FMEA分析得到托盤(pán)自動(dòng)交換裝置所有可能的故障模式。由于缺乏相應的故障率數據，因而，采用風(fēng)險優(yōu)先數進(jìn)行危害性分析。
    　�、吖收夏Ｊ轿：Χ扰判�
    　　根據最終的風(fēng)險優(yōu)先數對托盤(pán)自動(dòng)交換裝置諸故障模式的危害度由大到小進(jìn)行排序，然后選擇危害度較大的潛在故障模式作為改進(jìn)對象。
    　�、噍敵鯢MECA報告
    　　通過(guò)以上各步驟的分析和總結，即可得出托盤(pán)自動(dòng)交換裝置的FMECA報告，進(jìn)而再進(jìn)行FTA分析。
     
    　　4.3 反饋信息到工程設計
     
    　　利用FMECA和FTA技術(shù)找到產(chǎn)品設計中的薄弱環(huán)節，確定關(guān)鍵件、重要件，對于一般零件，可采用常規機械設計方法和可靠性定性設計進(jìn)行直接設計。但是對于關(guān)鍵件和重要件的可靠性設計可采用定性和定量設計相結合的方法。如果采用定量設計，必須明確給定設計要求和可靠性指標要求。對關(guān)鍵件進(jìn)行應力分析和熱分析�？蓱肁nsys軟件可以完成應力分析和熱分析。
     
    　　4.4 電子元器件選擇
     
    　　按照相關(guān)的選用原則，對電子元器件進(jìn)行選擇和控制，保證設計中選擇合格的電子元器件，確保生產(chǎn)制造中使用的元器件復合要求，供應穩定，以保證產(chǎn)品的可靠性。
     
    　　4.5 結構可靠性設計
     
    　　結合可靠性設計準則如電磁兼容設計準則、熱設計準則和“三防”設計準則等進(jìn)行結構可靠性設計。
     
    　　4.6 可靠性試驗
     
    　　根據系統、產(chǎn)品的可靠性指標，確定可靠性試驗方案，制定相應的試驗程序，若產(chǎn)品在試驗中有故障發(fā)生，應進(jìn)行失效機理分析，采取補救措施，并實(shí)時(shí)記錄，試驗結束后形成可提交的可靠性試驗報告。在試驗過(guò)程中運行Isograph軟件中Fracas功能模塊，分析試驗中出現的故障，確定故障原因，審查糾正措施的有效性。最后由設計人員對可靠性設計工作進(jìn)行總結，形成可靠性設計手冊。
     
    　　5 結語(yǔ)
     
    　　本文主要基于產(chǎn)品設計與開(kāi)發(fā)過(guò)程構建了可靠性設計體系框架，闡述了產(chǎn)品設計各個(gè)環(huán)節的可靠性工作及相關(guān)的應用工具�？煽啃栽O計體系為保證靠性設計工作有序、高效地開(kāi)展打下堅實(shí)的基礎，實(shí)施該體系框架對于消除潛在故障起到了預防作用，在優(yōu)化產(chǎn)品結構設計時(shí)也保證了產(chǎn)品的安全可靠性和經(jīng)濟性。
    關(guān)鍵詞：數控機床可靠性體系

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