數(shù)控機床關鍵部件制造過程可靠性指標體系研究

祁旭東

摘 要：針對傳統(tǒng)數(shù)控機床關鍵部件可靠性評價不考慮制造過程可靠性的問題，提出了面向制造過程的數(shù)控機床可靠性評價指標。從加工階段、裝配階段和測試階段三個方面來考慮可靠性要素及指標，構建數(shù)控機床制造過程的可靠性評價指標體系，為數(shù)控機床制造過程可靠性提供參考。

關鍵詞：數(shù)控機床；制造過程；可靠性；評價指標

中圖分類號：TG659 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0055-02

目前國內數(shù)控機床的可靠性水平與國際先進數(shù)控機床相比處于劣勢，尤其是高檔數(shù)控機床，其可靠性水平已經嚴重影響了機床產業(yè)的成長，因此，研究數(shù)控機床制造過程的可靠性對于國內裝備制造業(yè)有重要意義?？煽啃栽u價是可靠性管理體系中重要的一個環(huán)節(jié)，研究制造過程可靠性可以為數(shù)控機床和其關鍵部件的可靠性水平的提高提供幫助。

1 數(shù)控機床關鍵部件制造過程可靠性結構框架

針對數(shù)控機床關鍵部件制造過程可靠性綜合評價，本文主要從制造過程、關鍵零部件和評價要素三個維度進行分析。數(shù)控機床關鍵部件制造過程主要包括加工、裝配和測試階段，分別研究制造過程各階段的可靠性管理技術，才能確保制造過程數(shù)控機床的可靠性[1]。

在數(shù)控機床制造過程的不同階段中，每個子系統(tǒng)或者關鍵功能部件的結構和功能不同，所選擇的可靠性評價指標也必然不同。通過對制造過程、關鍵零部件和評價要素三個維度進行分析，本文構建的數(shù)控機床制造過程可靠性綜合評價三維結構框架。從廣義的角度，確定了制造過程可靠性評價的基本思路，即分別考慮制造過程、子系統(tǒng)或關鍵功能部件、評價要素三個維度，將制造過程分為加工階段、裝配階段和測試階段；將數(shù)控機床按照子系統(tǒng)或功能層次進行劃分，選擇需要評價的子系統(tǒng)或關鍵功能部件；將評價要素按照評價需要，選擇制造過程可靠性評價中涉及的質量以及可靠性相關要素，進行可靠性評價分析，如圖1所示。

2 數(shù)控機床關鍵部件制造過程可靠性指標分析

（1）在數(shù)控機床制造企業(yè)中，生產人員較為密集，制造過程的各個階段都涉及到人員，人員對于零部件加工的可靠度、裝配的可靠度、測試的可靠度都會產生重要影響。在制造過程中，人員對于產品的可靠性具有重要影響，人員操作失誤不但會引發(fā)制造故障，而且在某些嚴重的情況下還會引起制造過程的意外情況，各類人員對于可靠性的影響不同。

（2）在數(shù)控機床制造企業(yè)中，機器是指制造機床產品過程中所涉及的各類設備[2]，主要包括生產加工設備、輔助生產設備、裝配機械和工具、試驗設備、計量設備、環(huán)境設備、分析計算設備等。機器設備是影響制造過程可靠性的關鍵因素之一，其性能、精度、穩(wěn)定性和耐久性直接影響零部件加工以及產品質量的波動，從而影響零部件或者產品的可靠性。

（3）材料是數(shù)控機床組成的基本要素，因此材料對數(shù)控機床本身及其制造過程的質量和可靠性有非常重要的影響。材料是數(shù)控機床產品質量和可靠性的基礎，材料缺陷會產生不同程度、不同類型的機床失效問題，進而影響數(shù)控機床的質量和可靠性。材料的選擇在可靠性設計階段已經確定，本文針對數(shù)控機床制造過程進行分析，主要考慮自制件和外購件對于裝配過程的可靠性影響。

（4）工作方法是指在產品壽命周期中涉及到的各種技術

和管理方法，包括管理制度、工藝文件、設計規(guī)范、操作規(guī)范等，各種方法的合理制定和規(guī)范應用是提高產品可靠性的關鍵[3]。在數(shù)控機床制造過程階段，技術類方法主要包括加工方法、裝配方法和測試方法，管理類方法是為了實現(xiàn)可靠性管理的目的而運用的方式、手段和機制。

（5）環(huán)境對于制造過程的可靠性影響主要表現(xiàn)在很多方

面，一方面，環(huán)境因素影響人員操作效率和可靠性，進而對機床的可靠性產生影響，另一方面，環(huán)境因素影響材料、機器設備，影響到數(shù)控機床制造過程的可靠性。例如，過高或過低的溫度會對工作人員產生影響，同時，不同材料的熱膨脹系統(tǒng)不一樣，這會導致數(shù)控機床關鍵部件發(fā)生一定的形變，從而影響數(shù)控機床零部件的加工精度。較高的相對濕度會引起金屬腐蝕，一些非金屬材料也會出現(xiàn)表面變形、腫脹的現(xiàn)象，導致摩擦增加，降低加工精度。此外，照明環(huán)境、通風條件在不同程度上也會對制造人員和產品可靠性產生一定影響。

（6）在數(shù)控機床制造過程中，測量儀器對產品質量和可靠性的影響體現(xiàn)在制造過程中的各種測量。例如，使用了精度不高的測量儀器，會影響零部件的表面質量檢驗以及幾何精度測量，最終導致制造的產品可靠性降低；計量標準的目的是為了控制測量過程中儀器的準確性，計量標準是否符合國家標準直接影響了產品的可靠性。

3 評價指標體系構建

數(shù)控機床本身是一個復雜的系統(tǒng)，而且影響關鍵部件或子系統(tǒng)可靠性的指標因素有很多，各指標因素之間的聯(lián)系也非常復雜，這使得數(shù)控機床制造過程可靠性評價的難度大大增加。為了建立一套科學的評價體系，首先將數(shù)控機床制造過程分為三個階段，即加工階段、裝配階段、測試階段，其次，再根據(jù)制造過程的不同階段的不同特點，選取影響制造過程可靠性的評價指標，最后，綜合得出數(shù)控機床關鍵部件制造過程的可靠性評價體系[4]。

根據(jù)上文選擇的可靠性評價指標，遵循構建評價體系的一般性原則，本文提出了數(shù)控機床制造過程可靠性的三級評價指標體系。如表1所示。

本文主要從制造過程、關鍵零部件和評價要素三個維度進行可靠性評價分析，確定了制造過程可靠性評價的基本思路。分析了人員、機器設備、物料、方法、環(huán)境與測量等方面對于制造過程可靠性的影響因素，從而針對加工階段、裝配階段、測試階段的不同特點，提出了制造過程各個階段的可靠性評價指標，構建了制造過程可靠性評價指標體系。

參考文獻：

[1]楊兆軍，陳傳海，陳菲，等.數(shù)控機床可靠性技術的研究進展[J].機械工程學報，2013（20）：130-139.

[2]張根保，羅冬梅.可靠性工程之機器因素分析與控制[J].制造技術與機床，2016（02）：5-12.

[3]張根保，馮旭克.可靠性工程之方法因素分析與控制（上）[J].制造技術與機床，2016（05）：1-7.

[4]申桂香，邵娜，張英芝，等.基于可拓學理論的數(shù)控機床可靠性評價[J].吉林大學學報（工學版），2011（01）：106-109.