机械制造工艺的可靠性探究

陈 治

（盐城生物工程高等职业技术学校，江苏 盐城224051）

0 引言

现阶段我国的机械制造业水平已处于世界领先地位，机械产品的功能越来越多，其结构也日渐复杂。人们对机械产品质量的要求也更加严格，机械产品的质量将直接影响到生产厂家的市场份额。机械产品的质量与制造工艺的可靠性密切相关，因此研究机械制造工艺的可靠性具有重要意义。

1 机械制造工艺可靠性的含义

机械制造是以原材料和半成品为操作对象，并且以各种技术和设备为手段，对其进行处理或加工后将其转化为产品的过程。在国标中可靠性是指“在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力”。根据国标定义可知，可靠性可以分为“使用”和“固有”两方面。固有可靠性是指产品在使用之前已经具有的可靠性。本文主要研究的是机械产品的固有可靠性，而产品设计、生产管理和机械制造等过程都会影响到机械制造工艺的可靠性。

2 机械制造工艺可靠性的研究方法

2.1 定量研究方法

机械制造工艺的可靠性与产品的孔位特征、可靠性指标和机械制造过程等诸因素有关。对于机械制造工艺的可靠性分析也是对产品整个设计、生产、管理维护过程的分析。影响机械制造工艺可靠性的这些因素相互关联并且表现出模糊的特点，因此模糊理论非常适合用于分析机械制造工艺的可靠性。与传统的可靠性分析方法比较，如果能够正确地理解相关模糊信息，使用模糊分析得到的分析结果将更准确。为了更好地理解相关模糊信息，下面对机械制造工艺的可靠性指标进行介绍。

2.1.1 工艺故障发生率

在机械制造过程中工艺故障发生的概率称为工艺故障发生率，它是机械制造工艺可靠性的重要研究指标。一般而言，工艺故障发生率包括故障瞬时发生率和故障发生强度2个指标。工艺故障发生强度代表的是机械产品在单位时间内发生故障的难易强度。工艺故障发生强度h（t）的计算公式为：

式中，ΔN（t）为在 Δt时间内发生故障的次数，N（t）为在［0，t］时间内发生故障的次数。

工艺故障发生强度无法反映设备制造过程中故障率的局部变化，它仅能代表故障的平均统计数值。工艺故障瞬时发生率能够代表在制造过程中局部故障率的变化。工艺故障瞬时发生率λ（t）是指单位时间内制造过程中工艺故障的发生概率，如下式所示：

经过多年的研究和实践发现，故障发生强度和瞬时故障发生率适用于不同的场合。工艺故障发生强度适合用于评价一段时间内在设备生产过程中故障发生的概率，而工艺故障瞬时发生率一般适用于制作工艺复杂、制作步骤多、即时性要求高特别是考虑维修对故障影响的场合。

2.1.2 工艺的可靠度

工艺的可靠度是指机械制造过程中保障产品的可靠性符合技术要求并能够按进度完成加工任务的程度。工艺的可靠度可用R（t）＝P（T＞t）来表示，其中T表示产品生产满足技术规范要求的持续时间。在机械制造过程中工艺可靠度的计算方法和计算模型有很多种，现阶段比较常用的模型是顺序关联模型。顺序关联模型主要研究的是与产品加工质量相关的工艺单元的直接关系。当某个机械产品需要m个工序才能够完成，如前面的工序出现误差，则只能通过后面的工艺过程进行修正。所以，在加工过程中如果前面工序出现误差，为保证产品质量，需在后面的工艺过程中进行调整，最后的那道工序决定了产品是否符合相关要求。这种根据先后顺序分析工艺可靠度关系的模型称为顺序关联模型。以2个工艺单元为例，这2个工艺单元组成的制造过程的工艺可靠度用Pk（t）表示，计算公式如下：

k代表第k个工序，如果第1个工序的误差能够被第2个工序修正，则这2个工序组成的制造过程的工艺可靠度仅与第2个工序的偏差有关。

2.1.3 工艺稳定性

大多数情况下，通过工序能力对工艺稳定性进行评价。工序能力一般需要使用产品工序质量特征值的分布特征函数进行衡量。根据相关的概率统计知识，假设工序质量特征值用X表示，相应的数学期望值用μ表示，σ用来表示标准误差。在数量足够大的情况下，工序质量特征值X服从正态分布。同时，经过相关的分析可知，标准误差越小，则工序能力越强。

工艺稳定性也会使用工序能力指数Cp进行评价，Cp的值越大系统的工序能力越强，工艺稳定性也就越好，越能够更好地满足相关设计标准的要求。一般而言，机械产品往往需经过多道工序加工而成，所以为了更加准确地评价整个制造过程的工艺稳定性，要综合各个工序的工序能力指数，得出一个综合工序能力指数。

2.2 定性研究方法

机械制造工艺的可靠性与很多因素有关，其中很多因素无法通过定量的方法进行描述。所以定性分析在（下转第116页）机械制造工艺的可靠性分析中占有重要的地位，具有不可替代的作用。常用的定性分析方法有故障树分析方法和故障模式影响分析方法等。

3 提高机械制造工艺可靠性的措施

3.1 降低机械制造故障发生率

在机械制造过程中不可避免地会出现各种各样的故障，但如能将故障发生率控制在一定的范围内，则产品的质量就能够得到可靠的保证。为了降低机械故障发生率，首先要保证相关设备的正常运行，设备维修人员要定期进行设备的检修和调试，对于出现的问题要及时处理。现阶段，很多大型企业采用了设备状态维修方法，根据设备运行的状态制定相关的维修策略，将故障消灭在萌芽阶段。

3.2 提高机械制造工艺的稳定性

提高制造工艺的稳定性是指，单位时间内将机械制造的工序偏差控制在合理的范围内，从而保证将机械产品质量控制在规定的范围内。提高机械制造工艺稳定性的措施有很多种，例如，在生产过程中要及时对设备的加工精度进行修正，某一工序加工偏差超过规定值要及时进行修正。另外，还要及时更新生产设备，采用先进的生产工艺和最新技术，从而达到提高机械制造工艺稳定性的目的。

3.3 提高技术水平和管理水平

在机械产品生产过程中，技术水平高低直接影响着机械制造工艺的可靠性。相关的机械制造厂家应该根据市场需求及时更新生产设备，提高技术水平，同时也要激发员工的创造性，对现有的技术工艺进行改进，以提高机械制造工艺的可靠性。

除此之外，要提高机械制造管理水平，针对整个制造流程制定详细严谨的操作规范，对原料及半成品要严格管理，同时定期保养维护相关生产设备。

4 结语

随着科技的进步和机械制造水平的提高，人们对机械制造工艺可靠性的要求也更加严格，从某种意义上来说，机械制造工艺的可靠性决定了生产厂家的市场份额。为此，要认真研究分析机械制造工艺的可靠性，通过各种措施加以提高，从而提高产品质量。

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