1、浅析机械制造的工艺可靠性研究【摘要】在当前快速响应制造的需求背景下，制造企业面临研制时间短，技术上的不确定因素，技术改造的滞后，产品可靠性缺乏实践考验，管理缺乏经验等问题。深入研究和解决这些问题，必须要贯彻以可靠性工程为重点，积极开展工艺可靠性研究，强化技术基础、加强管理，实施技术与管理的有机结合，使工艺可靠性工作最终达到保障产品可靠性的目的。因此，论文以此需求为牵引，在总结相关研究的基础上提出了机械制造工艺可靠性的基本概念和分析方法，并建立相应的模型来指导对机械制造过程的有效控制，为机械制造过程保障产品可靠性的最终目标提供技术支持。 【关键词】机械制造可靠性 指标 一、机械制造工艺可靠性的定
2、义 机械制造过程是一个复杂的动态过程，包括加工设备、夹具、刀具、检测设备、加工对象及工艺操作控制人员等。论文将机械制造过程作为研究对象，分析其对产品可靠性的保障能力，因此无论是研究对象还是分析内容都具有其特殊性，不同于普通产品，因而相关的可靠性概念不能简单地采用通常的系统可靠性定义，而需要根据对其规定的功能来加以定义。论文参考可靠性的通用定义，结合机械制造过程的特点，将机械制造的工艺可靠性定义为：机械制造过程在规定的条件下和规定的时间内，保证加工出来的产品具有规定的可靠性水平的能力。 这里，机械制造过程就是产品的机械加工阶段，包括了产品的工艺设计与实现。规定的条件是指机械制造过程在规定的时间内
3、所处的预先规定的全部外部条件，包括人员、设备、材料、工艺、测量、生产环境等条件。人员条件是对与制造过程相关的所有人员的要求，主要包括工艺设计人员、操作员、检验员等应具备的条件。设备条件是指对实现制造任务所需的所有设备的要求，主要包括对完成生产任务所需的生产、工具等所必需达到的要求。材料条件是指对构成产品（工件）实体的主要材料和在制造中起辅助作用而不构成产品实体的辅助材料所需要具备的条件。工艺条件是指完成制造任务所采用的技术方法及相关工艺文件的要求，包括对工艺技术、工艺方案、工艺流程、工艺规程、工艺细则、工艺标准、操作方法和工艺参数等具体的要求。测量条件是指对原材料检测、生产过程控制、产品质量检
4、验、环保监测等过程所需具备条件的要求。生产环境条件是指生产（包括设计、加工、处理、装配、检测、计量、调整、试验等）的空间或厂房的大小、高低、通风、照明、温度、湿度、振动、噪声、洁净度、电磁辐射、静电、动力供应以及现场生产管理等环境条件要求。 二、工艺可靠性的基本特征 （一）系统相关特性 产品可靠性是一项系统工程。产品的设计可靠性、工艺可靠性和使用可靠性都是该系统工程的重要组成部分，这三者相互关联、相互影响，各自具有自身的特性和内在规律，彼此相互联系、相互影响，有机地结合在一起。 根据系统工程的理论， “系统”是由相互作用又相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。机械制造过程的特
5、点使工艺可靠性分析面临复杂的背景，涉及对象多，需要通过系统工程的方法，有机集成各要素，优化组合，统一协调，实现保障产品可靠性的最终目标。 （二）综合特性 机械制造过程的工艺可靠性是产品设计可靠性的延伸，是产品可靠性的重要保证，工艺可靠性应与产品开发过程的其他要求（如产品的功能、性能指标、质量、可制造性、维修性、生产成本、生产周期和环境性等）全面考虑、综合权衡、统一协调。工艺可靠性工作应与其它工作有效结合起来，充分做到信息互通、资源共享，以避免矛盾、减少重复、防止反复、提高效率、节约经费。 工艺可靠性涉及到多门学科，包括技术工作和管理工作，是一项理论联系实践的 应用技术，需要各种专业人员，特别是
6、工艺人员和可靠性技术人员的密切合作。 （三）全过程特性 工艺可靠性工作贯穿于工艺设计、生产准备、制造、调试、运输、储存、使用、维护、修理等产品加工的全部过程，因此必须全面考虑。每个阶段都有相应的工艺可靠性工作。每个阶段都可能产生故障（工艺故障） ，如不及时纠正，所带来的危害（损失）将随过程的进展而呈指数级增加。发现得愈晚，纠正的费用愈高，所以必须及早发现，及时纠正。三、机械制造工艺可靠性的评定指标 机械制造的工艺可靠性是一个比较抽象的概念，对一个具体的加工过程，需要全面客观地评价其工艺可靠性水平，这就要求在理解机械制造过程功能的基础上，确定评价制造过程保障产品可靠性能力的定量指标。由于产品可靠
7、性的保障涉及多方面因素，因此不可能用单个的指标来评定机械制造的工艺可靠性，只有通过一系列的评定指标才能全面的刻画其完成规定功能的能力，这一系列的评定指标构成了机械制造的工艺可靠性的指标体系。 （一）工艺可靠性指标体系的选择标准 论文在郭波等工作的基础上，将机械制造的工艺可靠性的评定指标体系的选择标准归纳为：完备性：指标体系应能够全面地描述机械制造的工艺可靠性要求的各个方面；适用性：指标体系应能够与机械制造过程的运行机制相适应，即与制造过程功能失效的各种模式相对应；过程保障产品可靠性的效果；可达性：指标应对机械制造过程完成其规定的功能起指导作用，只有制定出制造过程能够达到的功能要求，才能够对制造
8、过程的能力提出合理的定量要求；可组合性：指标体系应能够适用于大多数制造过程，并根据具体的制造过程选取其中部分指标评价其工艺可靠性水平。 （二）工艺可靠性指标体系 机械制造的工艺可靠性指标体系的确定应依据工艺可靠性的定义，对定义中规定功能所涉及的各要素进行分解描述，然后再进行综合。在指标体系的确定中要考虑到机械制造过程的多加工设备和多工序的特点，同时注意到指标体系的完整性、适用性、可计算性等要求。由于产品的加工数据主要来自产品的孔位特征测量值，因此对机械制造过程的能力评价主要建立在对产品孔位特征测量值进行分析的基础上。根据前面的分析，在人员、材料、测量、生产环境等条件都能够充分保障的条件下，机械制造的工艺可靠性主要受加工设备和工艺的影响。 对机械制造过程保障产品质量的研究已有一些可供借鉴的成果，但是还缺乏系统的总结，而对机械制造过程保障产品可靠性的研究尚处于起步阶段。机械制造工艺可靠性的研究，立足于探索机械制造过程保障产品可靠性的理论和实践方法，为设计和改进工艺路线、缩短开发周期、生产符合可靠性要求的产品提供有效参考。因此，机械制造工艺可靠性的研究具有重要的理论和实践意义，必将引起广泛的关注，取得越来越多的研究成果。
