機械制造工藝過程可靠性研究

【摘 要】 在本文中，對機械制造過程中的參數指標與穩定性之間的關系進行詳細闡述，同時研究分析了參數指標對工業品品質等方面的影響，文章還定義了工業生產可靠性概念，建立了系統的評價方法體系以及提出改進可靠性的建議。

【關鍵詞】 機械制造 工藝 可靠性

引言

對于機械制造工藝過程可靠性的認識，許多行業專家認為有必要重視質量檢驗工作，但是僅僅憑這方面工作還難以有效保證工業產品的可靠性，因此還要充分重視機械制造工藝對產品可靠性的影響。因為，通常產品一旦被生產出來，其品質已經被確定了，因而加強制造工藝的管理來提高產品可靠性十分關鍵。現實中，機械產品生產涉及多個工藝和技術，而每道工序對產品可靠性的影響程度各異。實際上，機械制造過程中所使用的加工技術、加工進度、采用加工設備和校驗方法等都會對產品的品質穩定性產生重大影響。因此，研究和分析制造工藝對產品可靠性的影響途徑、以及相應的檢驗方法具有十分重要的現實指導意義。

1. 制造工藝對可靠性的作用

1.1工藝過程參數同可靠性指標的關系

現在機械理論雖然對產品可靠性與工藝參數之間的關系進行了論證，但并沒有很好的回答如何有效提高可靠性這個問題。由于產品的可靠性與質量指標之間具有十分復雜的關系。 首先， 耗損發生在產品制造的每一個過程中; 其次產品生產本來就是一個多種工藝交叉協作的過程；由于機械生產的復雜性，許多影響產品可靠性的生產參數無法直觀看到。對于產品可靠性而言，工藝方法與設計工作同等重要。總而言之， 工藝過程對可靠性指標有直接的實質性影響， 盡管這些關系很復雜并且還不太清。

1.2同制造工藝有關的產品故障

產品在制造和組裝過程中，就確定了其性能和品質水平，而工藝水平直接影響質量高低，因此產品質量與工藝密不可分。由于工藝過程不完善， 會使產品可靠性達不到要求的水平，由于工藝過程的問題所造成的不允許故障主要可分成如下兩類:

第一類是工藝過程自身存在可靠性缺陷，產品容易因為工藝缺點導致故障發生。可靠工藝水平是制造高可靠產品的重要前提條件; 考慮到工藝系統是一個復雜的動態系統， 可以用許多輸出參數來表示， 因此， 又必須聯系到工藝過程的完善程度、穩定性、檢臉方法和其它因素。

第二類工藝過程而產生的殘留現象導致的故障。 工藝殘留現象，是指產品加工過程中由于高溫環境和作用力所留下的結果。 如果工藝產品對精度要求不高，可以忽視這方面的影響。同時，在機械加工過程中，會伴隨著一些能源消耗現象， 由此引發產品的一系列微妙的物理和化學反應，導致其性能發生變化， 并在產品中造成殘留應力， 使材料結構發生崎變， 產品出現各種缺陷。

1.3工藝過程參數對耐磨性的影響

產品材料屬性是影響工業產品耐磨性重要因素，例如化學成分、物理結構和力學性能等都會影響產品耐磨性。 所以， 對生產材料的冶金等過程、材料熱處理和化學熱處理過程， 都應考慮。影響耐磨性的還有表面層的幾何參數和物理—化學參數，工藝參數同使用參數之間的關系是隨機性的， 取決于材料中各成分的分布情況、零件在加工時的狀態、工藝系統的“剛度”等。

1.4工藝過程參數對疲勞強度的影響

除了材料種類會影響疲勞強度之外， 像零件外表光滑度的影響作用也不可忽視。因此要采取合理的工藝技術，切實有效提高工業品外表層物理品質。如果工業品表面因為機械加工外力殘留拉伸應力， 會大大降低產品的疲勞極限; 產生殘留壓縮應力， 則疲勞極限會提高. 這對于在交變載荷和高沮下工作的零件是特別重要的.

表面加工的最后一道工序很重要， 基本上扶定了顯徽痕跡的輪腳形狀和表面層的機械性質，即使表面光沽度等級一樣， 如果加工痕跡同主應力作用方向一致， 那么零件疲勞極限也會提高。有人做過試較， 分別用金剛石和普通磨輪磨削高速鋼， 發現用人造金剛石磨輪磨削的試件， 在承受接觸載荷時， 疲勞強度可提高20 一45 % ; 在承受彎曲載荷時， 可提離達30%，其原因是單位表面上磨痕數量和深度要小得多， 徽觀輪腳更加平滑，把這一成果應用于實際， 已使冷軋輥壽命得到提高。

1.5工藝過程參數對抗腐性的影響

抗腐蝕性是衡量機械產品性能的重要指標。加工過程中需要利用腐蝕液體的工業產品，容易受到腐蝕性液體的侵蝕而降低產品品質， 尤其是諸如高濃度硫酸、王水等高強度腐蝕性液體，對產品可靠性影響十分明顯。這種侵蝕過程是在腐蝕性介質和靜力載荷交叉作用下發生的。為了防止產品受腐蝕性液體侵蝕， 工業上通常使用在工業品外表涂覆的方法。涂覆工藝參數— 涂覆材料、涂覆規范、涂賈工藝過程條件、調整和控制工藝過程的可能性等， 都會影響涂覆層抗腐蝕性。

總之，工序的順序、所采用的加工方法和規范都直接影響到耐磨性、強度、耐腐蝕性、耐熱性、物理--機械性能的穩定性以及產品的其它使用指標。

2. 工藝過程可靠性的基本概念

工藝過程十分復雜，整個過程涉及到各種機床設備的使用、輔助設備的應用、運輸車倆的調配、加工工具的使用、檢驗工藝和設備的選擇等。由于工藝過程涉及范圍十分廣泛，因此在實際工作中很難有效提高工藝過程的可靠性。近年來， 一些學者通過對工藝過程可靠性的研究認為: 工藝過程可靠性是指保證工藝過程合乎技術要求的可靠程度. 它不僅保證產品質量， 而且還保證生產率. 工藝過程可靠性是個動態過程， 它包括加工精度、工藝穩定性、最后工序可靠性及工藝遺傳性等問題.

3. 工藝過程可靠性評定

同其他系統可靠性評估一樣，工藝過程可靠性評價工作具有很強的普遍性特點。可以理解為，工藝過程無事故發生率即為工藝過程中的可靠性指標。工藝系統的故障可能是逐漸發生的(同設備、工具、工裝和檢驗工具的磨損過程， 溫度引起的變形， 化學作用等有關)， 或突然發生的(同調整工、檢驗工的過失， 毛坯或配套產品有缺陷而不充分檢驗有關)。有效的質量管理體系能使這些故障降到最低限度。

結束語

工業產品可靠性與每道制造工藝可靠性密切相關，尤其是最后一道工序對工業產品可靠性影響顯著，總體而言，工業產品可靠性與加工設備類型、制作工藝、加工水平和技術人員操作能力等方面聯系密切。通過提高制作工藝可靠性，能夠有效提高產品的可靠性。一般而言，主要通過如下幾種方式提高工藝可靠性： 提高機械生產的自動化程度，創造優越的工藝使用環境；提高和改善設備的維護和保養工作質量，不斷適應制造工業發展要求；推廣和普及產品工藝強化技術，采取特種加工工藝，采用強化表面層的工藝方法;重視和改善檢較工作質量; 創新產品設計， 提高產品加工質量。

參考文獻：

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[2] 廖春.機械產品制造過程的可靠性研究[J]. 工程管理， 1999，(06) .

（作者單位：吉林工商學院）