可靠性工程之方法因素分析與控制（上）*

張根保 馮旭克

（重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，重慶 400044）

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可靠性工程之方法因素分析與控制（上）*

張根保：重慶大學(xué)教授，機(jī)械制造專業(yè)博士生導(dǎo)師，機(jī)械設(shè)計(jì)制造研究所所長。

張根保 馮旭克

（重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，重慶 400044）

在影響產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的“人機(jī)料法環(huán)測”六因素中，工作方法貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和管理的全過程，是影響產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性最重要的因素。本文介紹了可靠性工程中工作方法的相關(guān)概念及其分類，然后詳細(xì)分析了技術(shù)類方法（設(shè)計(jì)方法、加工方法、裝配方法和試驗(yàn)方法等）和管理類方法（質(zhì)量管理方法、質(zhì)量檢驗(yàn)方法、現(xiàn)場管理方法等）對機(jī)床可靠性的影響，為后續(xù)的可靠性工程工作方法因素控制奠定基礎(chǔ)。

方法；質(zhì)量；可靠性；機(jī)床

1 工作方法相關(guān)概念

影響產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性主要有6個(gè)因素：人員（man/ manpower）、機(jī)器（machine）、材料（material）、工作方法（method）、環(huán)境（environment）和測量（measurement），簡稱為5M1E。其中，工作方法起著重要的作用。王元軍對影響加工中心可靠性的機(jī)器、工作方法和測量3個(gè)因素進(jìn)行了分析，并且針對這3種因素提出了提高加工中心可靠性的改進(jìn)方案[1]；趙昌龍為了提高高速加工中心的加工精度，從環(huán)境和工作方法方面進(jìn)行分析，利用熱誤差補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)理論和方法對高速加工中心主軸及刀具系統(tǒng)的熱誤差進(jìn)行了研究[2]；翟怡等利用“5M1E”過程管理方法，采取“由下至上”與“由上至下”相結(jié)合的識(shí)別模式對航天器產(chǎn)品自動(dòng)點(diǎn)火過程的共性質(zhì)量問題進(jìn)行了分析研究[3]。以上研究工作對工作方法的分析都不夠細(xì)致，造成機(jī)床企業(yè)缺乏精細(xì)化工作方法因素分析和控制的應(yīng)用技術(shù)和手段。本文專門對影響可靠性的5M1E中的工作方法因素進(jìn)行比較深入系統(tǒng)的研究。

2 工作方法的分類

所謂的方法是指在產(chǎn)品壽命周期中涉及到的各種技術(shù)和管理方法，包括管理制度、工藝文件、設(shè)計(jì)規(guī)范、操作規(guī)范等，各種方法的合理制定和規(guī)范應(yīng)用是提高產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵。一般講，工作方法可以分為技術(shù)方面的方法和管理方面的方法兩大類：技術(shù)類方法是機(jī)床在設(shè)計(jì)、制造過程中所利用的與可靠性保障相關(guān)的各種工藝、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等方法的總稱，如產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范、可靠性分析方法、產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計(jì)評審方法、過程文件及工作圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、加工工藝、裝配工藝、作業(yè)指導(dǎo)書、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)方法、可靠性和性能試驗(yàn)規(guī)范等；管理類方法則是指用來實(shí)現(xiàn)可靠性管理目的而運(yùn)用的手段、方式、途徑和程序等的總稱[4]，包括標(biāo)準(zhǔn)化工作管理、管理標(biāo)準(zhǔn)編寫的一般規(guī)定、企業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)的管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)工作管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)工作程序、工藝文件管理、產(chǎn)品工藝工作程序、工藝文件編校審批管理、工藝文件修改、物資供應(yīng)計(jì)劃管理、物資訂貨采購管理、物資訂貨合同管理、物資驗(yàn)收入庫管理、試驗(yàn)管理規(guī)范、檢驗(yàn)和試驗(yàn)狀態(tài)標(biāo)識(shí)的補(bǔ)充規(guī)定、現(xiàn)場管理標(biāo)準(zhǔn)、定置管理標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量信息管理、質(zhì)量改進(jìn)管理辦法、計(jì)量器具管理、庫存管理、過程檢驗(yàn)、原材料檢驗(yàn)、成品檢驗(yàn)管理規(guī)定等。方法的作用是幫助解決員工“應(yīng)該做什么”、“怎樣做”以及“怎樣做得更好”的問題。機(jī)床制造企業(yè)提高產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵要素之一就是要對工作方法進(jìn)行合理的策劃、長效的應(yīng)用和嚴(yán)格的控制。

工作方法的技術(shù)類方法分類按照設(shè)計(jì)、加工、裝配和試驗(yàn)再進(jìn)行分類，如表1所示。而管理類方法的分類一般較為復(fù)雜，少則幾十種管理方法，多則上百種。通過對企業(yè)的ISO9000質(zhì)量體系程序文件、質(zhì)量手冊和管理標(biāo)準(zhǔn)匯編的綜合分析，可將管理類方法依照管理總則、設(shè)計(jì)流程管理、加工裝配文件管理、物資采購流程管理、試驗(yàn)管理和質(zhì)量管理再進(jìn)行分類，如表2所示。

3 工作方法對機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的影響

表1和表2中的技術(shù)類方法和管理類方法都會(huì)直接或者間接地影響機(jī)床的質(zhì)量和可靠性。由于企業(yè)應(yīng)用到的工作方法種類太多又有很多差異，對每種工作方法都進(jìn)行具體分析針對性不強(qiáng)。所以本節(jié)從技術(shù)類方法和管理類方法兩個(gè)角度對質(zhì)量和可靠性的影響進(jìn)行分析。技術(shù)類方法按設(shè)計(jì)、加工、裝配和試驗(yàn)進(jìn)行分析，管理類方法就規(guī)范的完整性和科學(xué)性，執(zhí)行的嚴(yán)格性對質(zhì)量和可靠性的影響來進(jìn)行分析。

3.1 技術(shù)類方法對可靠性的影響

（1）設(shè)計(jì)方法對可靠性的影響

設(shè)計(jì)是產(chǎn)品可靠性的源頭[5]，機(jī)床在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用到的技術(shù)類方法很多，如表1中的生產(chǎn)圖紙、產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范和流程及設(shè)計(jì)階段用到的各種相關(guān)可靠性分析方法（如FTA和FMEA分析）等。而產(chǎn)品的理論可靠性一般在設(shè)計(jì)階段就確定了，其后通過加工、裝配及試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的固有可靠性，所以設(shè)計(jì)類方法對機(jī)床產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性有決定性的影響。例如，機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范（或設(shè)計(jì)流程）[6]是確定機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容，使設(shè)計(jì)人員按照一定的要求規(guī)范化的開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。如果企業(yè)沒有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)范，就會(huì)發(fā)生新舊標(biāo)準(zhǔn)的交叉應(yīng)用（特別是新舊公差標(biāo)準(zhǔn)）、缺失必要的設(shè)計(jì)分析內(nèi)容（承載能力分析、運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析、剛度強(qiáng)度分析、熱均衡分析、應(yīng)力均衡分析、匹配性分析等）、對關(guān)鍵零部件的選型缺乏周到考慮、選擇的材料沒有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、技術(shù)要求確定的不合理、沒有進(jìn)行嚴(yán)格的可靠性評審等，會(huì)對產(chǎn)品的可靠性和制造過程帶來嚴(yán)重后果。再比如，可靠性設(shè)計(jì)對保證產(chǎn)品可靠性極端重要，涉及的技術(shù)很多，如FTA分析、FMEA分析、可靠性建模、可靠性分配和預(yù)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的建立和應(yīng)用等，缺失任何一項(xiàng)技術(shù)或技術(shù)應(yīng)用不到位，都無法保證產(chǎn)品的可靠性。因此，企業(yè)必須建立完善的可靠性設(shè)計(jì)體系，明確可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容和流程，確保重要環(huán)節(jié)都要得到保障。

表1 技術(shù)類方法分類

表2 管理類方法分類

表3 工序能力等級(jí)評定表

（2）加工方法對可靠性的影響

加工方法對機(jī)床產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性的影響主要體現(xiàn)在加工工藝編制和工藝參數(shù)選擇上。加工工藝編制是指利用科學(xué)的方法，按照圖紙的圖樣尺寸和技術(shù)要求，將毛坯變?yōu)楹细窳慵娜^程，包括工藝流程和工藝卡片（工藝參數(shù)體現(xiàn)在工藝卡片中）。加工工藝包括各種冷加工工藝（車、銑、鉆、磨、鏜等）、熱加工工藝（鑄、鍛、焊、熱處理）和清潔去毛刺工藝。加工工藝在很大程度上決定了零件的加工精度、表面質(zhì)量和加工一致性，工藝有缺陷或者不合格可直接導(dǎo)致零部件的質(zhì)量缺陷，間接的對機(jī)床的質(zhì)量和可靠性產(chǎn)生影響。

在加工工藝制定中，對工序能力進(jìn)行評估是檢驗(yàn)加工工藝質(zhì)量的有效途徑。工序能力指數(shù)越大，說明工序能力越能滿足加工精度的要求，加工的零件一致性越好。通常以質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（T）與工序能力（B）的比值來衡量，記為Cp。

工序能力的等級(jí)評定如下表所示：

在計(jì)量值為雙側(cè)公差且分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心不重合的情況下，此時(shí)令ε=|M-μ|，這里ε為實(shí)際分布中心對標(biāo)準(zhǔn)中心M的絕對偏移量。將ε對T/2的比值稱為相對偏移量或偏移系數(shù)，記作K，即：此時(shí)的實(shí)際工序能力指數(shù)Cpk為：

表4是某機(jī)床附件廠生產(chǎn)的某產(chǎn)品的重要加工工序進(jìn)行能力分析的結(jié)果。

表4 工序能力指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

由表4可知，大部分工序能力不足，會(huì)造成大量的廢次品，企業(yè)應(yīng)采取措施改善，例如可采取設(shè)備自動(dòng)補(bǔ)償或砂輪自動(dòng)調(diào)整來減小偏移量進(jìn)而提高工序能力指數(shù)等，最終優(yōu)化了加工工藝，使得零件的加工精度得以保障。

（3）裝配方法對可靠性的影響

裝配是將零部件組裝成產(chǎn)品的全過程。裝配工藝是規(guī)定產(chǎn)品或部件裝配工藝規(guī)程和操作方法等的工藝文件，一般包括產(chǎn)品的裝配序列、裝配路徑、裝配順序、裝配操作方法、檢驗(yàn)方法、裝配環(huán)境等。裝配方法對機(jī)床產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性具有非常大的影響，例如，如果在裝配工藝文件中沒有確定必要的中間檢驗(yàn)內(nèi)容，在全部裝配完成再檢驗(yàn)，就不會(huì)發(fā)現(xiàn)中間環(huán)節(jié)的缺陷，造成產(chǎn)品的潛在故障。再例如，不合理的裝配順序可能會(huì)帶來潛在故障。再例如，裝配中野蠻操作和環(huán)境清潔度不夠，也會(huì)造成產(chǎn)品的潛在故障。因此，在裝配工藝文件中必須明確所有裝配操作內(nèi)容，如螺栓的擰緊順序?qū)?、變形都有很大影響，如果不明確緊固螺栓的擰緊順序或不嚴(yán)格執(zhí)行正確擰緊順序，就會(huì)嚴(yán)重影響裝配質(zhì)量。在圖1的兩種擰緊工藝順序中，右圖可保證螺釘受力均勻，再配合以分幾次擰緊，可使兩連接件基本保持自然貼合狀態(tài)，而左圖的擰緊順序則會(huì)產(chǎn)生額外的變形，螺栓的受力也不均勻。事實(shí)上，裝配擰緊順序則是鉗工操作的基本知識(shí)，除了特別重要的環(huán)節(jié)，一般不需要在工藝文件中明確，但需要裝配工人嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行擰緊。

緊固螺栓的擰緊力矩對裝配可靠性也有很大的影響，在制定裝配工藝時(shí)如果沒有明確規(guī)定擰緊力矩，工人靠經(jīng)驗(yàn)操作就會(huì)造成力矩過大或力矩過小的現(xiàn)象，前者可能產(chǎn)生額外變形，后者可能會(huì)使螺栓在使用過程中松動(dòng)，造成裝配質(zhì)量缺陷。因此，在確定裝配力矩時(shí)需要做大量的分析和試驗(yàn)，并將確定的力矩?cái)?shù)值明確標(biāo)注在工藝文件中，對于重要的緊固部位，在裝配前還應(yīng)該將擰緊順序和擰緊力矩直接標(biāo)注在零件上。此外，預(yù)緊力的確定也很重要，喻春[7]在數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架可靠性關(guān)鍵技術(shù)的研究中，對裝配力矩T和預(yù)緊力F0作了重點(diǎn)的分析。式中：F0為螺栓預(yù)緊力；ψ為螺紋升角；d2為螺紋中徑；fv為螺紋當(dāng)量摩擦角；D0是與支承平面聯(lián)接的墊圈直徑；d0螺紋外徑；fc為螺栓與被聯(lián)接件的支承面間的摩擦系數(shù)；d為螺紋公稱直徑；K為擰緊力矩系數(shù)。

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，刀架在工作過程中固定螺栓組聯(lián)接受到橫向載荷、軸向載荷、旋轉(zhuǎn)力矩及傾覆力矩的多重作用，其受力示意圖如圖2所示。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，刀架在切削方向的分力為Fc=4 000 N，由相關(guān)計(jì)算可得單個(gè)螺釘所受最大工作拉力F= 2 040 N，最小預(yù)緊力F0min=6 180 N，最大預(yù)緊力F0max=17 534.4 N，進(jìn)而求得最小和最大擰緊力矩分別為Tmin=14.83 N·m，F(xiàn)max=42.08 N·m。在此基礎(chǔ)上的擰緊可保證刀架的連接可靠性，也為螺栓擰緊實(shí)驗(yàn)提供了理論依據(jù)，對擰緊工藝方案的制定的確定起到關(guān)鍵作用。

（4）試驗(yàn)方法對可靠性的影響

對于數(shù)控機(jī)床而言，試驗(yàn)主要是對機(jī)床產(chǎn)品和零部件（如外購件）進(jìn)行檢測，并對產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性水平進(jìn)行評價(jià)，發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行改進(jìn)（包括設(shè)計(jì)改進(jìn)、工藝改進(jìn)等）。機(jī)床制造過程中的試驗(yàn)一般包括：材料選擇試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度試驗(yàn)、工藝試驗(yàn)、工裝試驗(yàn)、產(chǎn)品功能試驗(yàn)、噪聲試驗(yàn)、空運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)、溫升和熱變形試驗(yàn)、靜剛度試驗(yàn)、傳動(dòng)效率試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)、位置精度試驗(yàn)、回轉(zhuǎn)精度試驗(yàn)、重復(fù)定位精度試驗(yàn)、直線運(yùn)動(dòng)均勻性試驗(yàn)、工作精度試驗(yàn)、生產(chǎn)能力試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)和連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)等[8]。每類試驗(yàn)都要在一定的試驗(yàn)條件下，運(yùn)用相應(yīng)的試驗(yàn)方法（試驗(yàn)大綱、試驗(yàn)程序、加載方法、試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)參數(shù)、試驗(yàn)結(jié)果分析方法等），得到相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，作為制定設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝參數(shù)的依據(jù)。質(zhì)量和可靠性作為衡量機(jī)床性能的指標(biāo)，直接影響機(jī)床的精度特性、加工穩(wěn)定性以及無故障工作時(shí)間等。通過相應(yīng)的試驗(yàn)可確定機(jī)床的各項(xiàng)質(zhì)量和可靠性指標(biāo)是否合理。試驗(yàn)方法都是在相應(yīng)的試驗(yàn)中進(jìn)行運(yùn)用，不同的機(jī)床使用的試驗(yàn)方法不同，同一型號(hào)的機(jī)床不同試驗(yàn)內(nèi)容所應(yīng)用的試驗(yàn)方法也不同，下面以某型號(hào)數(shù)控加工中心機(jī)床整機(jī)可靠性試驗(yàn)為例來闡述試驗(yàn)方法對機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的作用。

可靠性試驗(yàn)方法是檢驗(yàn)機(jī)床是否存在潛在缺陷的具體方式，是獲得故障數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。整機(jī)可靠性試驗(yàn)包括非切削試驗(yàn)和切削試驗(yàn)兩部分，主要目的是通過試驗(yàn)來激發(fā)整機(jī)的早期故障，找出并消除機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、裝配過程中的薄弱環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的持續(xù)增長。以某型號(hào)臥式加工中心為例，在刀具、毛坯件以及非切削加工的加載塊都備齊后，非切削加工試驗(yàn)方法采用工作臺(tái)上加最大負(fù)載，刀庫滿刀運(yùn)行，主軸、B軸、托盤交換架在模擬加工程序下運(yùn)行，液壓、冷卻（含內(nèi)冷與外冷）、潤滑等輔助系統(tǒng)均按設(shè)定程序工作。切削加工試驗(yàn)方法采用模擬實(shí)際切削的方式，對主軸和B軸施加負(fù)載，考核和檢驗(yàn)加工中心切削狀態(tài)下的可靠性。在試驗(yàn)結(jié)束后，針對相應(yīng)的故障進(jìn)行原因分析并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，以提高整機(jī)的可靠性。例如，對X軸快速移動(dòng)時(shí)發(fā)出刺耳異響的分析見表5。另外，在試驗(yàn)的過程中試驗(yàn)方法本身有可能會(huì)暴露出問題，加以完善后的試驗(yàn)方法的有效性會(huì)有所提高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)也更加可信，更能更加真實(shí)的反映出整機(jī)的可靠性。

3.2 管理類方法對可靠性的影響

可靠性增長是實(shí)施可靠性工程的目的，可靠性管理則是通過對管理的職責(zé)、原則、內(nèi)容、評價(jià)、考核及獎(jiǎng)勵(lì)辦法的改進(jìn)來提高產(chǎn)品的可靠性。只有對可靠性管理的職責(zé)明確、原則清楚、管理制度有效實(shí)施，再輔以可靠性增長的考核和獎(jiǎng)懲辦法，可靠性增長才能順利進(jìn)行。從改進(jìn)管理職責(zé)的角度看，企業(yè)需要對管理職責(zé)進(jìn)行明確的分工，比如技術(shù)部門負(fù)責(zé)重大工藝開發(fā)和工藝改進(jìn)，總師辦負(fù)責(zé)新材料、新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝采用及老設(shè)備的評價(jià)、評選等，才可有效保證可靠性增長的進(jìn)度和質(zhì)量，最終間接地提高機(jī)床的質(zhì)量和可靠性。

（1）管理規(guī)范的完整性對可靠性的影響

國內(nèi)機(jī)床產(chǎn)品可靠性差的一個(gè)重要原因就是管理制度不完善、不精細(xì)，使管理沒有可信的運(yùn)作和考核依據(jù)。機(jī)床的制造涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、零部件加工、產(chǎn)品裝配、產(chǎn)品試驗(yàn)等階段，所應(yīng)用到的管理規(guī)范要覆蓋各個(gè)方面的內(nèi)容才能保證機(jī)床的制造質(zhì)量和可靠性。管理規(guī)范的種類包括：工藝工作管理、工藝文件管理、產(chǎn)品工藝操作程序管理、工序質(zhì)量管理、工序紀(jì)律管理、工藝裝配驗(yàn)證、現(xiàn)場管理、定置管理、質(zhì)量信息管理、質(zhì)量改進(jìn)管理、文明生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、首件產(chǎn)品檢驗(yàn)管理規(guī)定、零件檢驗(yàn)管理規(guī)定、成品檢驗(yàn)規(guī)定以及工藝裝配檢驗(yàn)管理等[9～21]，完整的管理規(guī)范應(yīng)該涵蓋機(jī)床制造的各個(gè)階段，才能有效的保證產(chǎn)品可靠性。機(jī)床的設(shè)計(jì)、加工、裝配、采購及試驗(yàn)階段都有相應(yīng)的管理規(guī)范是機(jī)床管理規(guī)范完整的基礎(chǔ)，缺少的管理規(guī)范則可能會(huì)對管理規(guī)范產(chǎn)生不好的影響，比如質(zhì)量信息管理規(guī)范的缺少，有關(guān)質(zhì)量信息的管理、協(xié)調(diào)、處理、考核、歸檔、貯存等工作必然會(huì)混亂無序，質(zhì)量信息的分類、登記、分析、上報(bào)工作也難以進(jìn)行，必會(huì)影響質(zhì)量改進(jìn)管理規(guī)范的有效實(shí)施。

以某企業(yè)的現(xiàn)場管理規(guī)范為例，企業(yè)現(xiàn)場管理制度包括質(zhì)量管理、工藝管理、定置管理、設(shè)備管理、工具管理、計(jì)量管理、勞動(dòng)紀(jì)律、環(huán)境管理、班組管理、安全生產(chǎn)等。比如勞動(dòng)紀(jì)律五個(gè)不準(zhǔn)，上班時(shí)間不準(zhǔn)看書看報(bào)，不準(zhǔn)吹牛談天，不準(zhǔn)串崗，未經(jīng)批準(zhǔn)不準(zhǔn)擅自離開工作崗位，不準(zhǔn)吃瓜果食物，這樣才能使員工專心工作，減少人為原因?qū)е碌漠a(chǎn)品質(zhì)量問題，也可保證工作現(xiàn)場干凈，減少雜物進(jìn)入機(jī)床內(nèi)部的機(jī)會(huì)。圖3是某企業(yè)車間實(shí)施現(xiàn)場管理制度的前后效果對比，對車間進(jìn)行包括人（工人和管理人員）、機(jī)（設(shè)備、工具、工位器具）、料（原材料）、法（加工、檢測方法）、環(huán)（環(huán)境）、信（信息）等方面進(jìn)行合理有效的計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)、控制和檢測，使其處于良好的結(jié)合狀態(tài)，可以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、均衡、安全、文明生產(chǎn)的目的。車間干凈整潔、零件擺放合理，員工的工作效率也會(huì)提高，產(chǎn)品的質(zhì)量也會(huì)相應(yīng)提高。而舊車間的物品擺放混亂、員工散漫、作業(yè)空間太小等問題不僅會(huì)影響工作效率和安全性，也會(huì)最終影響機(jī)床的質(zhì)量和可靠性。管理規(guī)范涵蓋內(nèi)容的完整可全面保證機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，而每一種管理規(guī)范的完整則是保證機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的基礎(chǔ)。

（2）管理規(guī)范的科學(xué)性對可靠性的影響

國產(chǎn)機(jī)床可靠性差的另外一個(gè)原因是管理規(guī)范制定的科學(xué)性差，不合理的管理規(guī)范會(huì)產(chǎn)生大量的潛在故障和質(zhì)量缺陷。機(jī)床類產(chǎn)品的分類眾多，應(yīng)該根據(jù)不同的生產(chǎn)實(shí)踐制定相應(yīng)的管理規(guī)范。而管理規(guī)范的編制一定要堅(jiān)持科學(xué)的態(tài)度，遵循科學(xué)的程序，采用科學(xué)的方法（例如必須在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以大量的數(shù)據(jù)為依據(jù)），才能編制出實(shí)用而科學(xué)的規(guī)范，使企業(yè)內(nèi)部條件適應(yīng)外部環(huán)境的變化，使管理切合實(shí)際、切實(shí)可行。例如，國內(nèi)大多數(shù)機(jī)床制造企業(yè)的售后維修信息反饋單幾十年一貫制，填寫的內(nèi)容不完整，格式不規(guī)范，造成大量的維修數(shù)據(jù)得不到有效分析和應(yīng)用，造成大量的故障重復(fù)發(fā)生，發(fā)現(xiàn)的故障也無法得到有效消除，非常不利于產(chǎn)品的可靠性提升。表6是某機(jī)床廠的售后維修信息反饋單，可以看出，該單據(jù)存在以下問題：表頭標(biāo)題與“完工報(bào)告單”的表頭內(nèi)容重復(fù)太多，可刪除以簡化表格；表格有些信息多余，例如用戶地址和郵編，這些信息應(yīng)該反映在“客戶投訴”中，如果報(bào)賬需要，在采購合同中可以查到，利用網(wǎng)絡(luò)也可查到，完全沒有必要手工填寫；“差旅費(fèi)”、“材料費(fèi)”、“總費(fèi)用”從來不填，可簡化掉純屬多余的“制造廠名”和“隸屬部門”；“用戶反映問題”、“對用戶反映問題的確認(rèn)”、“工作日志”、“存在的質(zhì)量問題”、“處理結(jié)果”等幾項(xiàng)內(nèi)容的含義不清，重復(fù)填寫，但需要的信息反而容易漏掉，對處理機(jī)床的故障產(chǎn)生沒有作用，進(jìn)而也會(huì)影響機(jī)床可靠性的增長工作，需要重新制定全新的維修完工報(bào)告單。

（3）管理規(guī)范執(zhí)行的嚴(yán)格性對可靠性的影響

國產(chǎn)機(jī)床可靠性差的第三個(gè)原因是各種管理規(guī)范執(zhí)行不夠嚴(yán)格，造成管理制度流于形式，對保障機(jī)床的可靠性非常不利。例如工藝紀(jì)律管理規(guī)范，包括了工藝紀(jì)律管理的基本要求、主要內(nèi)容及檢查與考核辦法[19-20]，如果不嚴(yán)格執(zhí)行，就會(huì)造成工藝紀(jì)律渙散，導(dǎo)致產(chǎn)品圖樣、工藝文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等質(zhì)量太低，技術(shù)文件不正確、不完整、不統(tǒng)一，技術(shù)人員工作態(tài)度散漫，最終會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。嚴(yán)格的工藝紀(jì)律管理系統(tǒng)是保障機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的一大關(guān)鍵因素，例如某機(jī)床企業(yè)裝配車間的“七害”現(xiàn)象及零件倒棱倒角檢查中發(fā)現(xiàn)，六號(hào)車間大件工段貼塑區(qū)VMC850B主軸箱中兩件鐵屑未清理干凈，易造成污染和摩擦磨損和堵塞等潛在故障。該企業(yè)針對此問題曾多次督促整改，在年終績效考核時(shí)扣六號(hào)車間0.1分，經(jīng)整改后問題順利解決。由此看出，認(rèn)真做好工藝紀(jì)律巡檢和對生產(chǎn)班組、車間職能組（員）、操作工人的工藝紀(jì)律考核與評價(jià)；車間工藝貫徹率特別是關(guān)鍵工序工藝貫徹率才能達(dá)到企業(yè)下達(dá)的計(jì)劃指標(biāo)。再例如，如果檢驗(yàn)人員講情面，對檢查出來的質(zhì)量問題視而不見，放松把關(guān)，就會(huì)造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故。此外，在現(xiàn)場管理方面，企業(yè)要認(rèn)真執(zhí)行文明生產(chǎn)和定置管理標(biāo)準(zhǔn)等措施，與其他管理內(nèi)容相結(jié)合，可有效提高員工素質(zhì)和工作積極性，間接地對機(jī)床的質(zhì)量和可靠性產(chǎn)生影響。目前，很多企業(yè)在質(zhì)量管理方面喜歡張貼大標(biāo)語,如“不接受缺陷、不隱瞞缺陷、不制造缺陷、不傳遞缺陷”，這種口號(hào)本身沒有問題，但如何落實(shí)卻沒有相應(yīng)的措施，也是一種表面文章。

表6 機(jī)床維修完工報(bào)告單

4 結(jié)語

工作方法作為機(jī)床制造的基本要素之一，是保證機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的基礎(chǔ)。本文在對工作方法進(jìn)行概述后，按照設(shè)計(jì)類方法和管理類方法對工作方法

進(jìn)行了細(xì)分。最后結(jié)合工程實(shí)際，從設(shè)計(jì)、加工、裝配和試驗(yàn)的角度分析了技術(shù)類方法對機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的影響，從管理方法的完整性、科學(xué)性和執(zhí)行的嚴(yán)格性的角度論述了管理類方法對機(jī)床可靠性的影響。工作方法對機(jī)床質(zhì)量和可靠性的影響巨大，工作方法的合理應(yīng)用已成為提高產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵因素之一，必須對其加以嚴(yán)格控制。

[1] 王元軍.MCH63臥式加工中心可靠性分析與研究[D].南京:南京航空航天大學(xué),2010.

[2] 趙昌龍.高速加工中心主軸及刀具系統(tǒng)熱誤差綜合補(bǔ)償技術(shù)[D].吉林:吉林大學(xué),2010.

[3] 翟怡,孫威.基于5M1E的航天器AIT過程共性質(zhì)量問題管理[J].航天器環(huán)境工程,2013(6):663-666.

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[9]GB/T16462,數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)條件[S].

[10]JB/T9169.1-1998,工藝管理導(dǎo)則總則[S].

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[12]JB/T9169.10-1998,工藝管理導(dǎo)則生產(chǎn)現(xiàn)場工藝管理[S].

[13]Q/BJ-G(J)032-2010,產(chǎn)品工藝工作程序[S].

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[16]GJB467-1998,工序質(zhì)量控制要求[S].

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[18]Q/BJ-J(ch)001-2003,產(chǎn)品質(zhì)量特性重要度分級(jí)辦法[S].

[19]JB/T9169.11-1998,工藝管理導(dǎo)則工藝紀(jì)律管理[S].

[20]Q/BJ-J(B)002-2008,產(chǎn)品技術(shù)文件的完整性[S].

[21]GB/T19001-2008,質(zhì)量管理體系要求[S].

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The method of analysis and control（The First）

ZHANG Genbao, FENG Xuke

(School of Mechanical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, CHN)

In the six factors (Man/Manpower,Machine,Material,Method, Environment and Measurement) that affect the quality of the product,methods run through product design,manufacturing and management process.The methods are the most important aspects to ensure product quality.Introduce the concept of methods and its classification of the reliability engineering.Then technology methods(design methods,processing methods,assembling methods and test methods)and management methods(integrity,scien tific,executed stringency)are analyzed in detail,which will lay the foundation for controlling the reliability methods factors subsequently.

method; quality; reliability; machine tools

TH17

A

160501

“數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)”專題（二十三）*

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51175527）；國家“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)（2013ZX04005-012；2013ZX04012-012；2013ZX04012-031；2013ZX04012-061；2013ZX04012-041；2013ZX04011-013；2013ZX04012-051；2014ZX04001-031）