數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件制造過程可靠性指標(biāo)體系研究

祁旭東

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件可靠性評(píng)價(jià)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(jī)床可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)。從加工階段、裝配階段和測(cè)試階段三個(gè)方面來考慮可靠性要素及指標(biāo)，構(gòu)建數(shù)控機(jī)床制造過程的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為數(shù)控機(jī)床制造過程可靠性提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；制造過程；可靠性；評(píng)價(jià)指標(biāo)

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）20-0055-02

目前國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的可靠性水平與國際先進(jìn)數(shù)控機(jī)床相比處于劣勢(shì)，尤其是高檔數(shù)控機(jī)床，其可靠性水平已經(jīng)嚴(yán)重影響了機(jī)床產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)，因此，研究數(shù)控機(jī)床制造過程的可靠性對(duì)于國內(nèi)裝備制造業(yè)有重要意義。可靠性評(píng)價(jià)是可靠性管理體系中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，研究制造過程可靠性可以為數(shù)控機(jī)床和其關(guān)鍵部件的可靠性水平的提高提供幫助。

1 數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件制造過程可靠性結(jié)構(gòu)框架

針對(duì)數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件制造過程可靠性綜合評(píng)價(jià)，本文主要從制造過程、關(guān)鍵零部件和評(píng)價(jià)要素三個(gè)維度進(jìn)行分析。數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件制造過程主要包括加工、裝配和測(cè)試階段，分別研究制造過程各階段的可靠性管理技術(shù)，才能確保制造過程數(shù)控機(jī)床的可靠性[1]。

在數(shù)控機(jī)床制造過程的不同階段中，每個(gè)子系統(tǒng)或者關(guān)鍵功能部件的結(jié)構(gòu)和功能不同，所選擇的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)也必然不同。通過對(duì)制造過程、關(guān)鍵零部件和評(píng)價(jià)要素三個(gè)維度進(jìn)行分析，本文構(gòu)建的數(shù)控機(jī)床制造過程可靠性綜合評(píng)價(jià)三維結(jié)構(gòu)框架。從廣義的角度，確定了制造過程可靠性評(píng)價(jià)的基本思路，即分別考慮制造過程、子系統(tǒng)或關(guān)鍵功能部件、評(píng)價(jià)要素三個(gè)維度，將制造過程分為加工階段、裝配階段和測(cè)試階段；將數(shù)控機(jī)床按照子系統(tǒng)或功能層次進(jìn)行劃分，選擇需要評(píng)價(jià)的子系統(tǒng)或關(guān)鍵功能部件；將評(píng)價(jià)要素按照評(píng)價(jià)需要，選擇制造過程可靠性評(píng)價(jià)中涉及的質(zhì)量以及可靠性相關(guān)要素，進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)分析，如圖1所示。

2 數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件制造過程可靠性指標(biāo)分析

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

（2）在數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)中，機(jī)器是指制造機(jī)床產(chǎn)品過程中所涉及的各類設(shè)備[2]，主要包括生產(chǎn)加工設(shè)備、輔助生產(chǎn)設(shè)備、裝配機(jī)械和工具、試驗(yàn)設(shè)備、計(jì)量設(shè)備、環(huán)境設(shè)備、分析計(jì)算設(shè)備等。機(jī)器設(shè)備是影響制造過程可靠性的關(guān)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(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)，從而影響零部件或者產(chǎn)品的可靠性。

（3）材料是數(shù)控機(jī)床組成的基本要素，因此材料對(duì)數(shù)控機(jī)床本身及其制造過程的質(zhì)量和可靠性有非常重要的影響。材料是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的基礎(chǔ)，材料缺陷會(huì)產(chǎn)生不同程度、不同類型的機(jī)床失效問題，進(jìn)而影響數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量和可靠性。材料的選擇在可靠性設(shè)計(jì)階段已經(jīng)確定，本文針對(duì)數(shù)控機(jī)床制造過程進(jìn)行分析，主要考慮自制件和外購件對(duì)于裝配過程的可靠性影響。

（4）工作方法是指在產(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[3]。在數(shù)控機(jī)床制造過程階段，技術(shù)類方法主要包括加工方法、裝配方法和測(cè)試方法，管理類方法是為了實(shí)現(xiàn)可靠性管理的目的而運(yùn)用的方式、手段和機(jī)制。

（5）環(huán)境對(duì)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(jìn)而對(duì)機(jī)床的可靠性產(chǎn)生影響，另一方面，環(huán)境因素影響材料、機(jī)器設(shè)備，影響到數(shù)控機(jī)床制造過程的可靠性。例如，過高或過低的溫度會(huì)對(duì)工作人員產(chǎn)生影響，同時(shí)，不同材料的熱膨脹系統(tǒng)不一樣，這會(huì)導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件發(fā)生一定的形變，從而影響數(shù)控機(jī)床零部件的加工精度。較高的相對(duì)濕度會(huì)引起金屬腐蝕，一些非金屬材料也會(huì)出現(xiàn)表面變形、腫脹的現(xiàn)象，導(dǎo)致摩擦增加，降低加工精度。此外，照明環(huán)境、通風(fēng)條件在不同程度上也會(huì)對(duì)制造人員和產(chǎn)品可靠性產(chǎn)生一定影響。

（6）在數(shù)控機(jī)床制造過程中，測(cè)量?jī)x器對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的影響體現(xiàn)在制造過程中的各種測(cè)量。例如，使用了精度不高的測(cè)量?jī)x器，會(huì)影響零部件的表面質(zhì)量檢驗(yàn)以及幾何精度測(cè)量，最終導(dǎo)致制造的產(chǎn)品可靠性降低；計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了控制測(cè)量過程中儀器的準(zhǔn)確性，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)直接影響了產(chǎn)品的可靠性。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

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

根據(jù)上文選擇的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)，遵循構(gòu)建評(píng)價(jià)體系的一般性原則，本文提出了數(shù)控機(jī)床制造過程可靠性的三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。如表1所示。

本文主要從制造過程、關(guān)鍵零部件和評(píng)價(jià)要素三個(gè)維度進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)分析，確定了制造過程可靠性評(píng)價(jià)的基本思路。分析了人員、機(jī)器設(shè)備、物料、方法、環(huán)境與測(cè)量等方面對(duì)于制造過程可靠性的影響因素，從而針對(duì)加工階段、裝配階段、測(cè)試階段的不同特點(diǎn)，提出了制造過程各個(gè)階段的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建了制造過程可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊兆軍，陳傳海，陳菲，等.數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013（20）：130-139.

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[4]申桂香，邵娜，張英芝，等.基于可拓學(xué)理論的數(shù)控機(jī)床可靠性評(píng)價(jià)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2011（01）：106-109.