機(jī)械制造工藝可靠性研究

張紅銳　王瀧婧

摘要：產(chǎn)品的可靠性能夠保障人們使用該產(chǎn)品過程中的安全性以及舒適性，若是產(chǎn)品不可靠，那么由此可能引發(fā)重大安全事故，這也會給機(jī)械制造企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失以及名譽(yù)損失，因此，機(jī)械制造工藝的可靠性研究成為當(dāng)前制造行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。文章對機(jī)械制造工藝的可靠性進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造工藝；可靠性；機(jī)械制造企業(yè)；機(jī)械產(chǎn)品；工藝參數(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH16 文章編號：1009-2374（2015）14-0070-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.034

機(jī)械產(chǎn)品的可靠性與設(shè)計(jì)、制造是分不開的，只有保證機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性，制造過程中才能以此為依據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)。但是，如果在產(chǎn)品制造過程中，沒有對產(chǎn)品的生產(chǎn)過程加以控制和管理，往往也是達(dá)不到產(chǎn)品可靠性的要求的。因此，機(jī)械制造工藝的可靠性是機(jī)械制造企業(yè)所亟待解決的問題。

1 機(jī)械制造工藝可靠性的基本特征

1.1 系統(tǒng)特性

無論是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工藝，還是制造使用都屬于產(chǎn)品可靠性系統(tǒng)中的組成部分。若是產(chǎn)品設(shè)計(jì)得不夠可靠，那么之后的制造以及使用就談不上可靠性了。若是設(shè)計(jì)具有可靠性，而產(chǎn)品的制造過程不可靠，那么制造出來的產(chǎn)品也不具有可靠性。機(jī)械產(chǎn)品制造過程復(fù)雜，工序繁多，任何一個(gè)地方出錯(cuò)，都會對產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)生影響。由此可以看出來，機(jī)械產(chǎn)品的可靠性需要各個(gè)環(huán)節(jié)的配合支持才能實(shí)現(xiàn)，是一個(gè)有機(jī)的整體，而不是某方面的可靠性，它貫穿著產(chǎn)品的始終。因此需要通過系統(tǒng)性的方法，將各個(gè)要素集合起來，統(tǒng)一協(xié)調(diào)，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性這一目標(biāo)。

1.2 綜合特性

機(jī)械制造產(chǎn)品的可靠性有關(guān)因素中，機(jī)械產(chǎn)品制造過程的工藝是極為重要的一方面，它是承接產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的下一步驟。工藝可靠性與生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品生產(chǎn)成本、質(zhì)量、周期等各方面因素息息相關(guān)，為了有效地提高制造工藝的可靠性，需要在生產(chǎn)過程中與其他生產(chǎn)過程相互結(jié)合，加強(qiáng)信息互通，資源共享等交流與溝通。由于制造工藝的可靠性還跟技術(shù)與管理工作有關(guān)，是由理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的一個(gè)過程，因此需要工藝與技術(shù)人員的密切交流配合。

1.3 全程特性

無論是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸，還是產(chǎn)品的使用、維護(hù)與修理，都與機(jī)械產(chǎn)品工藝可靠性工作密不可分，必須要對這些進(jìn)行全面的考慮。產(chǎn)品的每一個(gè)生產(chǎn)制造階段，都與制造工藝可靠性工作相關(guān)。一旦某個(gè)階段出現(xiàn)工藝故障，若是沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，那么之后可能帶來的損害將會隨著生產(chǎn)過程的增加而增加。

2 機(jī)械產(chǎn)品制造工藝對產(chǎn)品可靠性的作用

2.1 工藝參數(shù)與可靠性關(guān)系

現(xiàn)代機(jī)械理論中雖然對產(chǎn)品的可靠性與產(chǎn)品的參數(shù)之間的相互關(guān)系進(jìn)行了一系列的論證，但是對如何提高產(chǎn)品可靠性這一問題并沒有進(jìn)行很好的解答。產(chǎn)品制造工藝的可靠性與產(chǎn)品的質(zhì)量之間存在著復(fù)雜的聯(lián)系。一個(gè)是產(chǎn)品的消耗產(chǎn)生在產(chǎn)品的各個(gè)環(huán)節(jié)；另一個(gè)便是產(chǎn)品的可靠性與產(chǎn)品的多個(gè)環(huán)節(jié)都有著密切的聯(lián)系。產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是一個(gè)多種工藝、多個(gè)環(huán)節(jié)相互交叉的過程，由于機(jī)械的復(fù)雜性和產(chǎn)品制造的多樣性使得產(chǎn)品的各個(gè)環(huán)節(jié)的影響無法被直觀地感受到。對于機(jī)械產(chǎn)品制造工藝的可靠性而言，機(jī)械產(chǎn)品的制造工藝和制造手法同等重要。所以，機(jī)械產(chǎn)品的加工過程對于機(jī)械產(chǎn)品制造工藝的可靠性有著重要的聯(lián)系。

2.2 產(chǎn)品故障與制造工藝可靠性關(guān)系

機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量與性能在制造組裝的過程中就已經(jīng)定型了，因此機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的好壞與產(chǎn)品的制造以及工藝有著密切的關(guān)系，從某些方面來說產(chǎn)品加工過程與制造工藝從在大程度上決定了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，機(jī)械產(chǎn)品存在的產(chǎn)品可靠性不達(dá)標(biāo)的主要原因就是機(jī)械制造加工工藝的不完善所造成的。在經(jīng)過一段時(shí)間的研究后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品的加工工藝出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)故障，原因主要有以下兩方面：第一，由于加工工藝自身的問題。如果加工工藝本身出現(xiàn)問題，那么不可避免的就會造成產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)一些故障。要想提高機(jī)械產(chǎn)品的性能，必須要有一個(gè)好的加工工藝。機(jī)械產(chǎn)品的加工過程復(fù)雜多變，為了使得產(chǎn)品加工工藝更加完善和穩(wěn)定，可以在設(shè)計(jì)的時(shí)候用多種手法來進(jìn)行標(biāo)注。第二，機(jī)械產(chǎn)品制造過程中沒有及時(shí)清理的殘留物導(dǎo)致的故障。殘留物是機(jī)械產(chǎn)品加工過程中，由于高溫以及作用力而產(chǎn)生的。并且在機(jī)械產(chǎn)品的加工過程中，產(chǎn)品的性能可能隨著一些物理以及化學(xué)變化而改變，出現(xiàn)各種產(chǎn)品故障。如果是要求不高的機(jī)械產(chǎn)品，就可以忽略這些狀況帶來的影響。

3 機(jī)械制造工藝可靠性研究存在的問題

現(xiàn)階段，一些機(jī)械產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)以及物理機(jī)理的仿真試驗(yàn)等方法都可以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段加強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性。但是，機(jī)械產(chǎn)品的制造過程復(fù)雜多變，即便是產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有可靠性，制造出來的產(chǎn)品可靠性也不一定能夠達(dá)到設(shè)計(jì)上的標(biāo)準(zhǔn)。通過目前國內(nèi)外對機(jī)械產(chǎn)品制造工藝的研究現(xiàn)狀來分析，尚有以下兩方面問題沒有得到解決：

3.1 對機(jī)械制造的工藝可靠性研究還缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識

現(xiàn)階段，人們似乎并沒有將機(jī)械產(chǎn)品制造過程的可靠性作為重點(diǎn)來看待，盡管當(dāng)前在半導(dǎo)體制造業(yè)中，機(jī)械產(chǎn)品的可靠性已經(jīng)通過對加工過程的控制而得到了保障。當(dāng)前階段，人們對于產(chǎn)品可靠性的研究主要放在了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，認(rèn)為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品可靠性的根本。盡管已經(jīng)有研究證明，提高產(chǎn)品的可靠性可以從產(chǎn)品的制造過程入手來提高。但是由于機(jī)械制造過程工藝復(fù)雜多變，制造過程中可能出現(xiàn)各種各樣的問題，因此人們無法將這一研究應(yīng)用到提高產(chǎn)品可靠性過程中去，因?yàn)橐_定是制造環(huán)節(jié)中的哪個(gè)環(huán)節(jié)造成產(chǎn)品可靠性的下降是一項(xiàng)非常困難的排查與研究工作。于在產(chǎn)品制造過程中提高產(chǎn)品的可靠性而言，對于產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段可靠性的研究要容易許多。因此，即便研究在產(chǎn)品加工制造過程中對于產(chǎn)品可靠性提高極為重要，并且十分具有意義，但是與這方面相關(guān)的研究卻非常的少。本文希望通過對機(jī)械制造工藝過程的探討，能夠?yàn)樘岣邫C(jī)械產(chǎn)品可靠性的探索尋找出一種有效的辦法。

3.2 機(jī)械制造的工藝可靠性的合適指標(biāo)尚未評定

為了確定加工過程中的產(chǎn)品可靠性指標(biāo)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)階段的指標(biāo)，因此必然會需要一定的可靠性指標(biāo)來對此進(jìn)行評價(jià)。但是對產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的直接衡量是無法在機(jī)械制造過程中進(jìn)行的，因此在進(jìn)行產(chǎn)品可靠性評定指標(biāo)進(jìn)行選擇的時(shí)候，不但要保證可靠性評定指標(biāo)能夠適用于定量計(jì)算大多數(shù)產(chǎn)品機(jī)械制造，還要保證可靠性評定指標(biāo)對于機(jī)械過程制造的可靠性指標(biāo)能夠全面地反映出來，除此之外，還要滿足研究者計(jì)算不同產(chǎn)品的加工過程所采取的不同指標(biāo)的可靠性。如今，機(jī)械制造過程中的評價(jià)指標(biāo)主要是根據(jù)工序的能力指數(shù)，也就是對于工序加工穩(wěn)定程度的評定。但是這個(gè)指標(biāo)無法用于整個(gè)加工過程的評定，僅僅適用于單道工序穩(wěn)定程度的評定。并且這個(gè)評價(jià)指標(biāo)只是能夠反映一部分產(chǎn)品加工過程中的可靠性，而對于前道以及后續(xù)的工序卻無法進(jìn)行準(zhǔn)確的評定?？偟恼f來，現(xiàn)階段還沒有一個(gè)較為科學(xué)適用的指標(biāo)來對加工過程的產(chǎn)品保障能力進(jìn)行評定。這些都是沒有對機(jī)械制造工藝可靠性正確的認(rèn)識，因此，產(chǎn)品可靠性評定指標(biāo)還有待于進(jìn)一步發(fā)展研究。

3.3 缺乏對產(chǎn)品可靠性指標(biāo)與機(jī)械制造過程可控變量之間關(guān)系的研究

論文研究的機(jī)械制造過程可控變量主要指產(chǎn)品加工過程中的孔位特征。由于產(chǎn)品在制造過程中需要形成的孔位特征一般數(shù)量較多并且這些孔位特征在加工中存在相互影響，因此機(jī)械制造工藝可靠性分析的關(guān)鍵同時(shí)也是難點(diǎn)就在于，確定那些決定產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵孔位特征并建立產(chǎn)品可靠性指標(biāo)與關(guān)鍵孔位特征之間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)通過對可控變量的控制來保障產(chǎn)品可靠性。因此，這項(xiàng)研究的關(guān)鍵所在是將這種復(fù)雜關(guān)系以建立定量模型來表達(dá)，以及研究權(quán)衡調(diào)整方案可能引起的沖突的辦法。現(xiàn)階段，在機(jī)械制造業(yè)內(nèi)還沒有較為成熟的模型以及方法，但是半導(dǎo)體制造業(yè)以及流程工業(yè)中已經(jīng)出現(xiàn)了這種關(guān)系模型。因?yàn)闄C(jī)械產(chǎn)品在制造過程中，需要用到多種加工工藝，包括復(fù)雜的加工材料。因此，沒有唯一的工藝路線，就很難將機(jī)械產(chǎn)品可靠性指標(biāo)與產(chǎn)品加工過程中的可控制變量之間的關(guān)系用定量模型來表達(dá)。針對這一難點(diǎn)，目前可以借助專家的技術(shù)以及經(jīng)驗(yàn)，來對產(chǎn)品加工過程中能夠決定產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的關(guān)鍵孔位特征進(jìn)行確認(rèn)，這樣一來產(chǎn)品可靠性保障的指標(biāo)就能夠通過對產(chǎn)品關(guān)鍵孔位特征的控制來實(shí)現(xiàn)，并且機(jī)械產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)也可以通過關(guān)鍵孔位特征來進(jìn)行預(yù)測。關(guān)于機(jī)械產(chǎn)品的可靠性研究，可以通過這個(gè)方向進(jìn)行研究。

3.4 缺乏機(jī)械制造過程對產(chǎn)品可靠性的保障效果評定方法的研究

為了保證產(chǎn)品在生產(chǎn)出來之后能夠準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)其可靠性，就要對于機(jī)械制造過程中產(chǎn)品可靠性的保障效果評定方法進(jìn)行制定，這樣才能保證產(chǎn)品加工完成后的可靠性能夠達(dá)到規(guī)定所要求的。從生產(chǎn)商方面來看，若是有產(chǎn)品可靠性評定方法，就能夠?qū)π∨康漠a(chǎn)品進(jìn)行可靠性評定，若是不合格，那么生產(chǎn)商能夠很快地對產(chǎn)品進(jìn)行改造，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品工藝，有效地避免了大規(guī)模生產(chǎn)之后因?yàn)楫a(chǎn)品可靠性不達(dá)標(biāo)而必須進(jìn)行的返工。因此，對產(chǎn)品可靠性保證效果評定方法的研究能夠很好地節(jié)省生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品的研制周期。

然而對于產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)是在小批量的產(chǎn)品進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，并以此為數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性的預(yù)計(jì)。但是，產(chǎn)品可靠性的預(yù)計(jì)試驗(yàn)往往會受到時(shí)間以及成本的限制，會導(dǎo)致小批量樣本時(shí)效的情況。因此，如何在有限試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，充分利用加工數(shù)據(jù)來預(yù)計(jì)產(chǎn)品的可靠性，還有待進(jìn)一步的研究。

3.5 缺乏小樣本條件下對工藝可靠性指標(biāo)驗(yàn)證方法的研究

工藝可靠性指標(biāo)的評估與普通產(chǎn)品類似，通常需要制造過程試運(yùn)行一段時(shí)間，收集相關(guān)的加工數(shù)據(jù)和工藝失效數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝可靠性指標(biāo)的評估。但是制造過程試運(yùn)行的時(shí)間不會很長，且由于現(xiàn)代加工設(shè)備加工精度的提高，很可能極少發(fā)生甚至不發(fā)生工藝故障，即工藝可靠性指標(biāo)的評估面臨著小樣本的問題，目前在這方面還缺乏深入研究。

4 加強(qiáng)機(jī)械工藝可靠性措施

4.1 引用現(xiàn)代技術(shù)，促進(jìn)加工工藝可靠性發(fā)展

現(xiàn)階段，人們?yōu)榱颂岣弋a(chǎn)品的質(zhì)量以及性能，會通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用多種科學(xué)方法以及現(xiàn)代化專業(yè)知識對此進(jìn)行研究，并將研究的結(jié)果用以改進(jìn)提升產(chǎn)品技術(shù)手段的方法，這就是機(jī)械產(chǎn)品制造的現(xiàn)代技術(shù)?，F(xiàn)代技術(shù)是將多種知識與學(xué)科技術(shù)融會到一起，將其貫穿到機(jī)械制造工藝的可靠性研究中去，同時(shí)細(xì)化拓展對于機(jī)械制造工藝可靠性研究，并將現(xiàn)代安全性設(shè)計(jì)加入其中，有效地提高了機(jī)械制造工藝的可靠性。

4.2 用制造技術(shù)保證產(chǎn)品的可靠性

與世界其他國家相比，我國機(jī)械制造起步較晚，無論是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)還是制造工藝上都處在發(fā)展階段，因此機(jī)械產(chǎn)品的可靠性不高。很多機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上是符合可靠性要求的，但是在機(jī)械制造過程中往往達(dá)不到設(shè)計(jì)中的要求。所以，我國要想提高機(jī)械產(chǎn)品的可靠性，就要提高我過機(jī)械制造工藝水平，提高機(jī)械產(chǎn)品的市場競爭。

4.3 運(yùn)用系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可靠性運(yùn)行管理

環(huán)境適應(yīng)性、使用可靠性以及固有可靠性是機(jī)械制造工藝可靠性的三大主要方面，除此之外，良好的可維修性也是機(jī)械產(chǎn)品可靠性的一個(gè)方面。衡量一個(gè)機(jī)械制造工藝的重要指標(biāo)就是機(jī)械產(chǎn)品的可靠性以及可維修性，這也是廣義上的機(jī)械制造可靠性。在對機(jī)械制造工藝的可靠性進(jìn)行研究的時(shí)候，還要有效地將系統(tǒng)理論引入其中，對產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行管理。為了加強(qiáng)機(jī)械制造工藝的可靠性，還要對設(shè)備進(jìn)行維修管理，構(gòu)建一個(gè)設(shè)備的故障管理系統(tǒng)。

5 結(jié)語

當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度對機(jī)械制造業(yè)提出了更高的要求，面對機(jī)械制造技術(shù)上的缺陷、產(chǎn)品可靠性不足、機(jī)械制造管理上的缺乏等種種問題，都要以機(jī)械制造工藝的可靠性研究為突破口，從工藝的可靠性研究入手，提高技術(shù)水平，加強(qiáng)制造管理，將機(jī)械制造工藝技術(shù)與制造管理互相結(jié)合起來，共同提高制造工藝的可靠性，由此實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的可靠性目標(biāo)。本文對機(jī)械制造工藝可靠性研究上存在的問題進(jìn)行分析，提出了加強(qiáng)機(jī)械制造工藝可靠性的幾點(diǎn)措施，希望能夠?qū)C(jī)械制造工藝可靠性研究有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡光起，原所先，高航.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2002.

[2] 高利輝，王潤孝，薛俊峰.先進(jìn)制造系統(tǒng)的發(fā)展與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2003，（1）.

[3] 劉衍平，李林.機(jī)械制造工藝過程的可靠性研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2000，（8）.

[4] 蔣平，郭波，張昆侖.機(jī)械制造的工藝可靠性研究綜述[A].2010年全國機(jī)械可靠性學(xué)術(shù)交流會[C].2010.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）