机械制造工艺可靠性研究

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机械制造工艺可靠性研究:机械制造工艺可靠性研究

【摘 要】产品的可靠性主要是通过研究设计、制造以及管理出来的，机械产品在设计中对产品的可靠性指标有明确的要求，而机械产品的制造过程是通过科学的集成工艺要素将材料加工成为某一实用产品的过程，也是机械产品设计阶段产品可靠性实现的过程。机械产品的可靠性不仅与产品的设计具有重要的影响，而制造过程是实现产品设计可靠性的过程中，因此在机械产品只有综合考虑各种因素对机械产品可靠性的影响，并采取相关的措施进行控制，才能保证机械产品的可靠性。

【关键词】机械制造；工艺可靠性；机构设计；型面联接

引言

机械制造过程主要是指利用各种技术、设备、工具对材料以及半成品进行机械加工、处理，使之成为最终产品的制造过程。在制造的过程中，在保证机械可靠性以及其他性能的要求下，改善机械制造工艺，降低制造成本，从而满足设计要求，保证制造出来的产品具有可靠性水平的能力。下面主要以机构设计的型面联接作为例进行研究机械制造工艺可靠性。

一、机械制造工艺可靠性的特征

（1）系统特性。机械产品工艺可靠性是一项相对比较系统的工程，机械产品设计可靠性和工艺可靠性以及使用可靠性都是系统工程中重要的部分，三者是相互联系、相互影响，并且根据工程理论进行分析，系统主要由若干组成部分结合成的具有特定功能有机整体，机械制造过程的特点主要是使工艺可靠性分析涉及的面广、复杂以及需要通过系统的方法进行优化组合，协调，才能实现产品的可靠性。

（2）综合特性。工艺可靠性是机械产品在制造的过程中，产品设计可靠性延伸，是产品可靠性的重要保证。机械产品的工艺可靠性应与产品的设计、开发过程以及其他要求进行全面综合的考虑。工艺可靠性应与其他相关工作进行有机的结合，并充分做到资源共享、信息互通等，从而可以提高效率，节约制造以及设计成本。

（3）过程特性。工艺可靠性工作是贯穿机械产品的工艺设计、制造以及使用等产品从研究到使用的整个过程，因此应该全面综合进行考虑，每一个阶段都会有相应工艺可靠性工作，因此应该全面进行分析机械产品的可靠性水平。

二、具体产品结构设计的工艺可靠性分析

（1）方形型面的结构设计。型面联接是一种无键连接的形式，其联接方式主要是通过轴以及相应的轮毂沿着光滑的非圆表面接触，联接表面可以是锥形、柱形以及其他表面形式，其中锥形联接面不仅可以传递转矩，而且还可以采用轴向力，而柱形既可以传递转矩。比如在进行设计减速箱组件的轴衬嵌件之间只需要传递转矩，因此在设计的过程中对于型面之间的联接采用柱形就可以满足要求，在设计的过程中，为了减少设计的难度以及复杂程度，可以采用方形型面进行联接如下图所示：

其中d1、d2、er是重要的参数，在设计的过程中可以通过查找标准或者相关手册得到减速器组件的输出轴直径d1=12mm，然后根据DIN32712的标准，可以查出d2=9mm，根据尺寸可以设计出减速箱组件的输出轴方轴段局部图如图2所示；然后根据设计的配合要求设计出波轮组件的轴衬方嵌件图，如图3所示：

（2）可靠性分析

在设计的过程中对于减速器组件的波轮组件轴衬嵌件和输出轴之间的联接采用方形型面联接，这种联接方式属于静联接，通过查找并确定其相关的重要参数和尺寸之后，进行强度校核：联接面最大的压强条件为：

其公式中T表示转矩，T=17N?m；lt表示结合长度此处取3mm；dr表示计算直径，dr=d2+2e；er表示剖面的偏心度，此处取值为0.75mm；Pp表示许用压强，此时处于轴双向旋转，因此受到较大的冲击，并且结构的方形表面热处理采用调质热处理，Pp的取值为0.45 P0,其中P0=200Mpa。把尺寸参数带人公式可以得到：

Pp=0.45×200=90Mpa，即P＜Pp，强度条件满足设计要求。

三、制造过程中对工艺可靠性影响

机械产品的可靠性主要是受到设计、部件质量以及制造过程中成品率的影响，Bosacchiz根据相应的影响因素提出一些措施保证制造过程中产品可靠性：为了保证产品的工艺可靠性在通过控制制造过程提高产品的成品率，从而产品的工艺可靠性，还可以在制造的过程中通过优化部件质量，提高产品工艺可靠性，在设计阶段应充分考虑产品的可靠性以及测试性。

如上述结构设计中，如果把波轮组件的轴衬嵌件，设计为花键联接的形式，不仅在设计的过程中复杂，而且在制造的的过程中工艺的可靠性很难保证，并且花键需要专门的材料进行设计，这样不仅增加难度，而且极大程度上造成成本上升以及经济增加，因此设计中采用型面进行联接，不仅可以满足强度条件，满足工艺可靠性，制造以及加工简单，可以保证制造的工艺可靠性，对降低经济损失也具有重要的作用。

机械制造工艺可靠性研究:探讨机械制造工艺过程可靠性研究

摘要：本文对机械制造过程中的参数指标与稳定性之间的关系进行详细阐述，同时研究分析了参数指标对工业品品质等方面的影响，文章还定义了工业生产可靠性概念，建立了系统的评价方法体系以及提出改进可靠性的建议。

关键词：机械制造 工艺 可靠性

对于机械制造工艺过程可靠性的认识，许多行业专家认为有必要重视质量检验工作，但是仅仅凭这方面工作还难以有效保证工业产品的可靠性，因此还要充分重视机械制造工艺对产品可靠性的影响。因为，通常产品一旦被生产出来，其品质已经被确定了，因而加强制造工艺的管理来提高产品可靠性十分关键。现实中，机械产品生产涉及多个工艺和技术，而每道工序对产品可靠性的影响程度各异。实际上，机械制造过程中所使用的加工技术、加工进度、采用加工设备和校验方法等都会对产品的品质稳定性产生重大影响。因此，研究和分析制造工艺对产品可靠性的影响途径、以及相应的检验方法具有十分重要的现实指导意义。

1. 制造工艺对可靠性的作用

1.1工艺过程参数同可靠性指标的关系

现在机械理论虽然对产品可靠性与工艺参数之间的关系进行了论证，但并没有很好的回答如何有效提高可靠性这个问题。由于产品的可靠性与质量指标之间具有十分复杂的关系。 首先， 耗损发生在产品制造的每一个过程中； 其次产品生产本来就是一个多种工艺交叉协作的过程；由于机械生产的复杂性，许多影响产品可靠性的生产参数无法直观看到。对于产品可靠性而言，工艺方法与设计工作同等重要。总而言之， 工艺过程对可靠性指标有直接的实质性影响， 尽管这些关系很复杂并且还不太清。

1.2同制造工艺有关的产品故障

产品在制造和组装过程中，就确定了其性能和品质水平，而工艺水平直接影响质量高低，因此产品质量与工艺密不可分。由于工艺过程不完善， 会使产品可靠性达不到要求的水平，由于工艺过程的问题所造成的不允许故障主要可分成如下两类：

第一类是工艺过程自身存在可靠性缺陷，产品容易因为工艺缺点导致故障发生。可靠工艺水平是制造高可靠产品的重要前提条件； 考虑到工艺系统是一个复杂的动态系统， 可以用许多输出参数来表示， 因此， 又必须联系到工艺过程的完善程度、稳定性、检脸方法和其它因素。

第二类工艺过程而产生的残留现象导致的故障。 工艺残留现象，是指产品加工过程中由于高温环境和作用力所留下的结果。 如果工艺产品对精度要求不高，可以忽视这方面的影响。同时，在机械加工过程中，会伴随着一些能源消耗现象， 由此引发产品的一系列微妙的物理和化学反应，导致其性能发生变化， 并在产品中造成残留应力， 使材料结构发生崎变， 产品出现各种缺陷。

1.3工艺过程参数对耐磨性的影响

产品材料属性是影响工业产品耐磨性重要因素，例如化学成分、物理结构和力学性能等都会影响产品耐磨性。 所以， 对生产材料的冶金等过程、材料热处理和化学热处理过程， 都应考虑。影响耐磨性的还有表面层的几何参数和物理—化学参数，工艺参数同使用参数之间的关系是随机性的， 取决于材料中各成分的分布情况、零件在加工时的状态、工艺系统的“刚度”等。

1.4工艺过程参数对疲劳强度的影响

除了材料种类会影响疲劳强度之外， 像零件外表光滑度的影响作用也不可忽视。因此要采取合理的工艺技术，切实有效提高工业品外表层物理品质。如果工业品表面因为机械加工外力残留拉伸应力， 会大大降低产品的疲劳极限； 产生残留压缩应力， 则疲劳极限会提高. 这对于在交变载荷和高沮下工作的零件是特别重要的.

表面加工的最后一道工序很重要， 基本上扶定了显徽痕迹的轮脚形状和表面层的机械性质，即使表面光沽度等级一样， 如果加工痕迹同主应力作用方向一致， 那么零件疲劳极限也会提高。有人做过试较， 分别用金刚石和普通磨轮磨削高速钢， 发现用人造金刚石磨轮磨削的试件， 在承受接触载荷时， 疲劳强度可提高20 一45 % ； 在承受弯曲载荷时， 可提离达30%，其原因是单位表面上磨痕数量和深度要小得多， 徽观轮脚更加平滑，把这一成果应用于实际， 已使冷轧辊寿命得到提高。

1.5工艺过程参数对抗腐性的影响

抗腐蚀性是衡量机械产品性能的重要指标。加工过程中需要利用腐蚀液体的工业产品，容易受到腐蚀性液体的侵蚀而降低产品品质， 尤其是诸如高浓度硫酸、王水等高强度腐蚀性液体，对产品可靠性影响十分明显。这种侵蚀过程是在腐蚀性介质和静力载荷交叉作用下发生的。为了防止产品受腐蚀性液体侵蚀， 工业上通常使用在工业品外表涂覆的方法。涂覆工艺参数— 涂覆材料、涂覆规范、涂贾工艺过程条件、调整和控制工艺过程的可能性等， 都会影响涂覆层抗腐蚀性。

总之，工序的顺序、所采用的加工方法和规范都直接影响到耐磨性、强度、耐腐蚀性、耐热性、物理--机械性能的稳定性以及产品的其它使用指标。

2. 工艺过程可靠性的基本概念

工艺过程十分复杂，整个过程涉及到各种机床设备的使用、辅助设备的应用、运输车俩的调配、加工工具的使用、检验工艺和设备的选择等。由于工艺过程涉及范围十分广泛，因此在实际工作中很难有效提高工艺过程的可靠性。近年来， 一些学者通过对工艺过程可靠性的研究认为： 工艺过程可靠性是指保证工艺过程合乎技术要求的可靠程度. 它不仅保证产品质量， 而且还保证生产率. 工艺过程可靠性是个动态过程， 它包括加工精度、工艺稳定性、最后工序可靠性及工艺遗传性等问题.

3. 工艺过程可靠性评定

同其他系统可靠性评估一样，工艺过程可靠性评价工作具有很强的普遍性特点。可以理解为，工艺过程无事故发生率即为工艺过程中的可靠性指标。工艺系统的故障可能是逐渐发生的（同设备、工具、工装和检验工具的磨损过程， 温度引起的变形， 化学作用等有关）， 或突然发生的（同调整工、检验工的过失， 毛坯或配套产品有缺陷而不充分检验有关）。有效的质量管理体系能使这些故障降到最低限度。

结语：工业产品可靠性与每道制造工艺可靠性密切相关，尤其是最后一道工序对工业产品可靠性影响显著，总体而言，工业产品可靠性与加工设备类型、制作工艺、加工水平和技术人员操作能力等方面联系密切。通过提高制作工艺可靠性，能够有效提高产品的可靠性。一般而言，主要通过如下几种方式提高工艺可靠性： 提高机械生产的自动化程度，创造优越的工艺使用环境；提高和改善设备的维护和保养工作质量，不断适应制造工业发展要求；推广和普及产品工艺强化技术，采取特种加工工艺，采用强化表面层的工艺方法；重视和改善检较工作质量； 创新产品设计， 提高产品加工质量。

机械制造工艺可靠性研究:关于机械制造工艺过程的可靠性分析

【摘要】本文对机械制造过程中的参数指标与稳定性之间的关系进行详细阐述，同时研究分析了参数指标对工业品品质等方面的影响，文章还定义了工业生产可靠性概念，建立了系统的评价方法体系以及提出改进可靠性的建议。

【关键词】机械制造 ；工艺 ；可靠性

对于机械制造工艺过程可靠性的认识，许多行业专家认为有必要重视质量检验工作，但是仅仅凭这方面 工作还难以有效保证工业产品的可靠性，因此还要充分重视机械制造工艺对产品可靠性的影响。因为，通常产品一旦被生产出来，其品质已经被确定了，因而加强制造 工 艺的管理来提高产品可靠性十分关键。现实中，机械产品生产涉及多个工艺和技术，而每道上序对产品可靠性的影响程度各异。实际上，机械制造过程中所使用的加工技术、加工进度、采用加工设备和校验方法等都会对产品的品质稳定性产生重大影响。因此，研究和分析制造工艺对产品可靠性的影响途径、以及相应的检验方法具有十分重要的现实指导意义。

一、制造工艺对可靠性的作用

1.工艺过程参数同可靠性指标的关系

现在机械理论虽然对产品可靠性与工艺参数之间的关系进行了论证，但并没有很好的回答如何有效提高可靠性这个问题。由子产品的可靠性与质量指标之问具有十分复杂的关系。首先，耗损发生在产品制造的每一个过程中 ；其次产品生产本来就是一个多种工艺交叉协作的过程 ；由于机械生产的复杂性，许多影响产品可靠性的生产参数无法直观看到。对于产品可靠性而言，工艺方法与设计工作同等重要。总而言之，工艺过程对可靠性指标有直接的实质性影响，尽管这些关系很复杂并且还不太清。

2. 同制造工艺有关的产品故障

产品在制造和组装过程中，就确定了其性能和品质水平，而工艺水平直接影响产品质量高低，因此产品质量与工艺密不可分。由于工艺过程不完善，会使产品可靠性达不到要求的水平，由于工艺过程的问题所造成的不允许故障主要可分成如下两类 ：

第一类是工艺过程自身存在可靠性缺陷，产品容易因为工艺缺点导致故障发生。可靠工艺水平是制造高可靠产品的重要前提条件 ；考虑到工艺系统是一个复杂的动态系统，可以用许多输出参数来表示，因此，又必须联系到工艺过程的完善程度、稳定性、检验方法和其它因素。

第二类工艺过程而产生的残留现象导致的故障。工艺残留现象，是指产品加工过程中由于高温环境和作用力等遗留下的结果。如果工艺产品对精度要求不高，可以忽视这方而的影响。同时，在机械加工过程中，会伴随着一些能源消耗现象，由此引发产品的一系列微妙的物理和化学反应，导致其性能发生变化，并在产品中造成残留应力，使材料结构发生畸变，产品出现各种缺陷。

3. 工艺过程参数对耐磨性的影响

产品材料属性是影响工业产品耐磨性重要因素，例如化学成分、物理结构和力学性能等都会影响产品耐磨性。所以，对生产材料的冶金等过程、材料热处理和化学热处理过程，都应考虑。影响耐磨性的还有表面层的几何参数和物理——化学参数，工艺参数同使用参数之间的关系是随机性的，取决于材料中各成分的分布情况、零件在加工时的状态、工艺系统的“刚度”等。

4. 工艺过程参数对疲劳强度的影响

出厂材料种类会影响疲劳强度之外，像零件外表光洁度的影响作用也不可忽视。因此要采取合理的工艺技术，切实有效提高工业品外表层物理品质。如果工业品表面因为机械加工外力残留拉伸应力，会大大降低产品的疲劳极限 ；产生残留压缩应力，则疲劳极限会提高。这对于在交变载荷和高温下工作的零件是特别重要的。

5. 工艺过程参数对抗腐性的影响

抗腐蚀性是衡量机械产品性能的重要指标。加工过程中需要利用腐蚀液体的工业产品，容易受到腐蚀性液体的侵蚀而降低产品品质，尤其是诸如高浓度硫酸、王水等高强度腐蚀性液体，对产品可靠性影响十分明显。这种侵蚀过程是在腐蚀性介质和静力载荷交叉作用下发生的。为了防止产品受腐蚀性液体侵蚀，工业上通常使用在工业品外表涂覆的方法。涂覆工艺参数——涂覆材料、涂覆规范、涂覆工艺过程条件、调整和控制工艺过程的可能性等，都会影响涂覆层（机械产品的）抗腐蚀性。

总之，工序的顺序、所采用的加工方法和规范都直接影响到耐磨性、强度、耐腐蚀性、耐热性、物理——机械性能的稳定性以及产品的其它使用指标。

二、工艺过程可靠性的基本概念

工艺过程十分复杂，整个过程涉及到各种机床设备的使用、辅助设备的应用、运输车俩的调配、运输储存、工具的使用、检验工艺和设备的选择等。由于工艺过程涉及范围十分广泛，因此在实际工作中很难有效提高工艺过程的可靠性。近年来，一些学者通过对工艺过程可靠性的研究认为 ：工艺过程可靠性是指保证工艺过程合乎技术要求的可靠程度。它不仅保证产品质量，而且还保证生产率。工艺过程可靠性是个动态过程，它包括加工精度、工艺稳定性、最后工序可靠性及工艺遗传性等问题。

（1）系统特性。机械产品工艺可靠性是一项相对比较系统的工程，机械产品设计可靠性和工艺可靠性以及使用可靠性都是系统工程中重要的部分，三者是相互联系、相互影响，并且根据工程理论进行分析，系统主要由若干组成部分结合成的具有特定功能有机整体，机械制造过程的特点，主要使工艺可靠性分析涉及面广、复杂，以及需通过系统方法进行优化组合、协调，才能实现产品的可靠性。

（2）综合特性。工艺可靠性是机械产品在制造的过程中，产品设计可靠性延伸，是产品可靠性的重要保证。机械产品的工艺可靠性应与产品的设计、开发过程以及其他要求进行全面综合的考虑。工艺可靠性应与其他相关工作进行有机的结合，并充分做到资源共享、信息互通等，从而可以提高效率，节约制造以及设计成本。

（3）过程特性。工艺可靠性工作是贯穿机械产品的工艺设计、制造以及使用等产品从研究到使用的整个过程，因此应该全面综合进行考虑，每一个阶段都会有相应工艺可靠性工作，因此应该全面进行分析机械产品全过程的可靠性水平。

三、工艺过程可靠性的评定

同其他系统可靠性评估一样，工艺过程可靠性评价具有很强的普遍性特点。可以理解为，工艺过程无事故发生率即为工艺过程中的可靠性指标。工艺系统的故障可能是逐渐发生的（同设备、工具、工装和检验工具的磨损过程，温度引起的变形，化学作用等有关），或突然发生的（同调整工、检验工的过失，毛坯或配套产品有缺陷而不充分检验有关）。有效的质量管理体系能使这些故障降到最低限度。

四、结语

工业产品可靠性与每道制造工艺可靠性密切相关，尤其是每个零部件及整个产品的末端工序对工 . 业产品可靠性影响显著，总体而言，工业产品可靠性与加工设备类型、制作工艺、加工水平和技术人员操作能力等方面联系密切。通过提高制作工艺可靠性，能够有效提高产品的可靠性。一般而言，主要通过如下几种方式提离工艺可靠性 ：提高机械生产的自动化程度，创造优越的工艺使用环境 ；提高和改善设备的维护和保养工作质量，不断适应制造工业发展要求 ；推广和普及产品工艺强化技术，采取特种加工工艺，采用强化表面层的工艺方法 ：重视和改善检校工作质量 ；创新产品 设计，提高产品加工质量。

机械制造工艺可靠性研究:机械制造工艺的可靠性评价

摘 要： 介绍了机械制造工艺可靠性的基本概念及评价的重要性。通过对评价概念的阐述，选择了工艺可靠度、工艺故障发生率、工艺故障平均维修时间、工艺稳定性、工艺自修正性几个概念组成评价机械制造工艺的可靠性指标体系。

关键词： 可靠性； 机械制造工艺； 指标体系； 评价

1 引言

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。

2 机械制造的外部条件

机械制造的外部条件是指机械制造过程在规定的时间内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。

3 评价机械制造可靠性的基本概念

反应机械制造可靠性的基本概念主要有以下几个：第一，工艺故障发生率。在机械制造过程的工艺故障定义为在规定的条件下，机械制造过程丧失保障产品的可靠性指标这一规定功能的现象。一旦制造过程发生了工艺故障，无论是加工完成后产品的可靠性达不到规定要求的“软故障”还是制造设备自身出现的影响其完成加工任务的“硬故障”，势必影响加工任务的顺利完成，为生产商带来损失。因此，制造过程中应该尽量避免工艺故障的发生。在生产实践中，由于多种因素的影响，工艺故障总是不可避免的，但是对一个工艺可靠性水平令人满意的机械制造过程来讲，工艺故障的发生必然较少，所以这里提出了工艺故障发生率这个指标来评价一个制造过程发生工艺故障的频度。第二，工艺故障平均维修时间。对于复杂系统来讲，高可靠性本身不足以保证系统在需要时是可用的，还需要确保它能够快速地修复，特别是对机械制造过程来讲，只有及时地排除工艺故障，才能尽量减低制造过程工艺故障造成的损失。因此，需要通过工艺故障平均维修时间来衡量制造过程针对工艺故障的修复能力。第三，工艺稳定性。机械制造过程保障产品孔位特征的能力主要表现为产品孔位特征的加工过程是否稳定以及产品是否具有足够的加工精度。工艺稳定性是指在规定的时间内，由机械制造过程加工的产品的孔位特征值保持在一定的范围内，即具备要求的精度和偏差。论文通过机械制造过程的工序能力来衡量工艺稳定性。机械制造过程的工序能力是指工序处于稳定受控状态时，加工出来的产品质量满足技术规范要求的能力，通常通过产品孔位特征值的变异或波动来表示。工序能力取决于机械制造过程的技术能力和管理水平，决定于影响加工过程的因素（人、机、料、法、测、环等），并非决定于孔位特征的公差，但是为了通过机械制造过程的数据来评价其工序能力，需要通过与孔位特征相关的综合工序能力指数来进行评价。第四，工艺自修正性。由于多种因素影响，机械制造中不可避免地会产生加工误差。因此，对产品孔位特征的控制主要是确保加工误差在工艺文件允许的范围内。产品一般都需要按照规定的工艺路线经过多道工序加工完成，在每道工序的加工过程中都可能产生加工误差，而最终决定产品孔位特征的往往是位于工艺路线中靠后的工序，因为在前面工序中产生的加工误差有可能在后续的工序中予以修正。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。

4 工艺可靠性指标体系的选择标准

为了合理准确的评价机械制造的工艺可靠性，将其评定指标体系的选择标准归纳为以下几点：

4.1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；

4.2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；

4.3可计算性：能在实际机械制造过程中进行定量计算，这样才能定量评价制造过程保障产品可靠性的效果；

4.4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，才能够对制造过程的能力提出合理的定量要求；

4.5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。

5 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。我们用工艺可靠度、工艺故障发生率、工艺故障平均维修时间、工艺稳定性、工艺自修正性几个概念一起作为评价机械制造工艺可靠性的指标体系。

机械制造工艺可靠性研究:机械制造工艺的可靠性研究

[摘要]机械产品的可靠性与机械制造工艺有着重要的联系，它与机械制造工艺的设计理念、制造技术和管理有着密切的联系。因此产品的可靠性需要通过设计予以完成。若是不充分考虑产品制造过程中面临的一系列问题和各个因素对机械制造的可靠性的影响，便易使得产品在加工后的加工指标达不到要求。就目前来说，我国目前生产力飞速向前发展，产品需求量大，使得产品制造时间短，加工工艺粗糙，技术上面临着诸多的不确定因素产品缺乏技术支持。要想真正的解决这些问题，一个重要的方面便是开展机械制造工艺的可靠性研究，加强技术支持，加强管理，使得技术与管理有效的结合，使得机械制造的工艺可靠性最终达到人们的期望值。本文便将就这一问题提出自己的一些见解，就机械制造过程中的工艺可靠性研究展开自己的论述，为机械制造工艺的可靠性研究提供技术支持。

[关键词]机械制造；工艺；可靠性；研究

一、引言

随着科学技术的不断进步，机械产品的设计难度和复杂程度也在不断的加大，并且随着工业化的不断发展和机械加工业的不断增多，全球的机械加工的竞争压力不断加大，顾客对机械产品的要求度和对产品可靠性的关注度也在不断的提高，只有在较短的时间内生产出高质量的产品，才可以使一个企业长足的发展，在当今世界中长久的生存下去。通过调查，Kim发现在1996年，日本企业便已将产品的可靠性列为企业竞争中除价格外的第二关键因素。[1]在2007年的对一千家澳大利亚企业的调查研究中显示，近些年，产品的可靠性的重要性已经逐步代替了价格，成为世界上目前企业竞争中的一个关键的因素。因为人们已经逐渐意识到产品可靠性在人们生产过程中所占据的重要的影响，若是机械产品的制造工艺不过关，那么这个潜在的质量因素很可能在将来交付给顾客后引起严重的经济损失或是人员伤害，并且可能会导致这个机械制造企业产品销售的困境。[2]在这种因素下，产品的质量问题引起了越来越多的关注。机械产品工艺的可靠性是设计、管理、制造出来的。产品在设计中对产品的可靠性做出了规定和硬性的指标，在制造中通过科学化的制造工艺将原材料合成加工，通过规范化的管理来使得机械制造得以保障，确保机械制造工艺的可靠性。

二、机械制造工艺研究必要性

通过长期的研究实践人们看出，在产品的研究过程中，产品的可靠性与机械产品的周期性维护之间是有着重要的联系的，机械产品制造工艺的可靠性研究越早、越重视，其后期的产品维护费用越低。所以，在设计研究的开始阶段人们便应该重视产品工艺的可靠性。虽然就目前来说机械产品制造工艺的可靠性研究已经有了大量的研究成果，但是由于产品的制造工艺的可靠性与设计与制造环节有着密切的联系，在制造方面仍旧存在着诸多的不足，这也就使得决定了产品可靠性的设计能否实现。因此就目前来说机械制造产品的可靠性只有在一个理想的状态下才能够达到指标的要求。在制造过程中由于各个环节的影响使得机械制造往往无法达到设计的要求，甚至是无法满足顾客的期望。在二十世纪九十年代时，我国的航空航天业曾经对机械方面展开了一次质量清查工作，其中有二十多个机器型号在检查中出现了问题（在这些问题中大多与可靠性有着重要的关系）。对其进行系统分析后发现，这些问题，出现在设计环节的约占25.1%，制造工艺上出现问题的约占24%，其中内部原件出现问题的约占26%，问题出现在管理方面的约占总数的15%，剩余的问题占总数的10%。在这些问题中，电子元件的问题是加工工艺不过关，检查不严密导致的。并且在统计中可以看出产品的工艺加工费用约占总费用的百分之五十，因为制造工可靠性问题造成的产品问题约占总数的半数以上。所以在产品的设计加工阶段不仅要保证产品的设计可靠水平可以达到客户的要求，还要在设计的过程中充分的考虑产品的各个因素对最终的产品质量所造成的影响，这样才能保证产品的可靠性可以达到最终的要求。所以产品的制造工艺的可靠性是机械制造业中急需解决的问题。

三、机械产品制造工艺对产品可靠性的作用

（一）工艺参数与可靠性的关系

现代机械理论中虽然对产品的可靠性与产品的参数之间的相互关系进行了一系列的论证，但是对如何提高产品可靠性这一问题并没有进行很好的解答。产品制造工艺的可靠性与产品的质量之间存在着复杂的联系。一个是产品的消耗产生在产品的各个环节；另一个便是产品的可靠性与产品的多个环节都有着密切的联系，产品的生产过程是一个多种工艺，多个环节相互交叉的过程，由于机械的复杂性和产品制造的多样性使得产品的各个环节的影响无法被直观的感受到。对于机械产品制造工艺的可靠性而言，机械产品的制造工艺和制造手法同等重要。所以，机械产品的加工过程对与机械产品制造工艺的可靠性有着重要的联系。

（二）产品故障与制造工艺的可靠性有关

机械产品在制造组装的过程中，就将产品的质量和性能做了定性。在这里面，产品的制造水平和工艺水平对产品质量的高低有着直接的联系，所以产品的质量的优劣与产品的加工过程和产品的制造工艺有着密切的联系。由于机械产品的加工工艺不完善使得产品的可靠性达不到机械制造所要求的水平，这也就是的机械产品存在这一些问题。由于产品的加工工艺而引起的机械产品的故障主要有以下两个方面：一是加工工艺自身存在的缺陷。加工工艺自身的问题使得产品的内部性能不稳容易发生故障。一个好的工艺水平对产品的性能有着重要的联系，是提高产品性能的前提。由于产品的加工工艺是一个复杂的过程，因此在设计时可以采用和多个手法来进行表示，而这又必须联系到产品加工工艺的完善度和稳定性。第二点便是机械产品制造工艺中所产生的残留所导致的故障。所谓的工艺残留现象是指在加工过程中由于高温和作用力所产生的一系列残留物。若是机械要求不高的情况下可以忽视这一状况所带来的影响。同时在机械产品加工的过程中会产生一系列的物理反应和化学反应，这些会导致产品的性能发生改变，产生各种缺陷。

四、机械工艺可靠性研究进一步探讨

（一）引用现代技术，使加工工艺可靠性进一步发展

现代技术指的是以现代化的专业知识为依托，以计算机技术为主体，以多种科学方法为研究手段，以满足人们对产品的质量、性能需求为目的研究、改进产品技术手段的技术总称。现代技术设计多方面的学科知识和学科技术手段，使之相互融合，对与其中每一个方面的要求也有着不同的界定将现代技术贯穿于机械制造工艺的可靠性研究中，可以细化和拓展研究工艺和研究手段，将现代设计与安全性设计相结合，融入到机械制造的工艺可靠性研究中去，可以有效的提高产品的可靠性水平，是指满足人们的要求。

（二）用制造技术保证产品的可靠性

我国机械产品的可靠性较差，一个重要的原因便是我国起步较晚，产品基础薄弱，技术、观念落后。一些产品在设计环节没有问题，但在实际制造中却往往出现失误。因此，大力发展制造技术，提高我国的制造技术水平，提高产品创新力和市场竞争力是提高我国机械制造工艺可靠性的有效措施。

（三）运用系统工程实现产品的可靠性运行管理

机械制造工艺的可靠性又可以分为固有可靠性、环境适应性和使用可靠性三个方面。除此以外设备还应当具有良好的可维修性。设备的可维修性和可靠性共同构成了机械制造中广义上的可靠性，这也是衡量一个机械制造工艺的重要方面。并且将系统理论有效的引入到机械制造的可靠性研究中去，对设备进行管理。在设备的运行中明确设备的周期性目标和方向，构建设备的故障管理系统，通过修护、修理更新相结合的手段切实加强机械工艺中可靠性的运行和管理。

机械制造工艺可靠性研究:机械制造工艺的可靠性思考

【摘 要】当今世界，各国竞争异常激烈，一个国家整体的科技水平与该国制造业水平的高低息息相关。在形形色色的制造业类别中，机械制造是一项最为繁杂、系统和完整的技术程序，这一技术程序俨然已成为当代化制造业中一类最为成熟的工作模式。因此，机械制造工艺可靠性的探究也显得尤为重要。本文将系统的整合机械制造工艺可靠性的基本情况，详尽分析机械制造工艺可靠性的评价体系。

【关键词】机械制造工艺；可靠性；评价

0.引言

当今世界，各国经济飞速发展，知识竞争、人才竞争以及一个国家科研能力、创新能力的竞争俨然进入白热化状态。但是，一个国家整体的科技水平很大程度上还是要取决于这个国家的制造业水平，而在众多的制造业工艺类别中，机械制造是复杂性最强，有机整合度最高的相对最为完整的技术程序，机械制造业的发展关乎国家制造业的整体水平，也将影响国家整体的科技水平和综合竞争力。

机械制造技术举足轻重的地位决定了机械制造工艺尤为重要；而工艺产品能否按照设计按期保质保量的完成直接受到机械制造工艺可靠性的影响，因此，研究机械制造工艺可靠性也是意义重大。

1.机械制造工艺可靠性简介

1.1机械制造工艺的概念

制造是人类主要生产活动之一，机械制造业是制造业的主要组成部分。机械制造是一个很广阔的研究领域，类属于工业生产部门，涉及各种动力机械、起重运输机械、农业机械、化工纺织机械等各个领域。机械制造除了涉及产品的规划、制造和加工以外，还要对产品进行整体的养护、控制和售后服务。随着科学技术的发展和进步，机械制造工艺也愈加多元化、精细化，从事机械制造的人员也很好的变革新技术、新手段、新工艺和新方案。机械制造业为整个国民经济提供技术装备支持，其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一。

目前，我国机械制造业已经具有一定规模和技术基础，保证了我国国民经济的稳定增长，支撑着国家科研、创新等各种项目的实施。

1.2机械制造工艺可靠性的内涵

机械制造主要是运用各类技术装备，有机整合各种原材料、零配件、半成品，对其进行机械化处理以制造出新产品的过程。机械产品工艺可靠性则是针对产品设计而言，以科学理论为依据，分析产品设计的合理性，施工的难易程度以及控制过程中所要面临的问题和所需要做的准备。

机械产品的制造过程不光是生产产品的过程，也是机械产品制造工艺可靠性检验和实现的过程。机械产品可靠性不仅受到产品概念设计的影响，还会受到产品制造过程中各种客观因素的影响和限制。因此，在机械产品设计，制造的过程中，必须综合考虑各种因素对机械产品可靠性的影响，从而采取相关措施避免事故的发生，这样才能保证机械产品的可靠性。

机械制造工艺可靠性具备以下几点特征：第一，系统性特征；第二，综合性特征；第三，过程性特征。系统性反应了机械制造的有机整合性，也映射出机械制造可靠性需要采取系统的科学分析方法；综合性是系统性的延伸，其表现在机械设计与企业实际情况相结合的过程中，也表现在工艺可靠性与产品设计、制造、管理、维护等一系列因素的关联之中；过程性也可理解为机械制造的长期性，各个零部件有机整合的过程恰好反应出工艺可靠性需要在具体阶段具体分析的特征。

2.机械制造工可靠性评价体系

2.1评价体系的选择

评价机械制造工艺可靠性主要从四个环节入手：工艺故障发生率、工艺故障平均维修时间、工艺稳定性和工艺自修正性。这四个环节环环相扣才能对一个具体的加工过程全面客观地评价其可靠性水平。由于产品可靠性会受到多重因素的影响，所以在挑选评价体系的时候需要参考一系列的评定指标，这样得出的评价的体系才能在深刻理解机械制造过程功能的基础上定性定量的评价该产品制造工艺的可靠性。

为了合理准备的评价机械制造工艺的可靠性，可以将一系列评定指标与以下几点选择标准对号入座：

（1）完备性：该评价指标体系必须能够全面系统的描述机械制造工艺可靠性所涉及的要求与所规定的目标，与机械制造工艺可靠性所具备的系统性相契合。

（2）适用性：该评价指标必须能够适应机械制造的全过程，与机械制造过程中各个功能和时效以及各种模式相对应。

（3）可计算性：该指标体系必须能进行定量计算，要想细致入微地评价工艺可靠性，光靠定性分析不能达到很强的说服力，只有能在实际机械制造过程中进行定量计算才能定量评价可靠性效果，才能保证制造工艺的正确实施。

2.2可靠性分析的手段

机械制工艺可靠性分析一定不是一项简单的工作，它不仅需要工艺可靠性分析人员具备专业的技术基础，还要求分析人员能够统筹掌控各种影响可靠性的因素，诸如操作人员、生产机床、企业生产计划等多方面的内容。

目前较为成熟的几种机械工艺可靠性分析方法由以下几种：

第一、可靠性建模技术：可靠性建模一般指数学建模，以产品的工艺流程图为主要依据，合理构建铸造、加工等子流程，当一系列逻辑流程图建立完毕后再独立分析各子流程，即“由面到点，再由点到面”的建模思想，依据所建模型，找出影响可靠性的各种因素，解决存在的隐患问题，妥善安排预防事宜。

第二、.P-FMEA 技术：这一技术也被叫做工艺失效模型与影响分析技术。该技术核心所在是表格的建立，在对某个零件的工艺流程进行详尽分析后确定其风险优先数的P-FMEA，然后与预期的评分进行比较，若实际评分大于预期评分，就表明需要进行工艺改进，直至改进后的方案P-FMEA分值低于预订评分才能保证该机械制造工艺的可靠性。

3.总结

通过对机械制造工艺以及机械制造工艺可靠性的探究分析能够看出机械制造工艺可靠性的最大价值在于在生产制造过程，机械制造工艺的可靠性可以保证产品在投入最小的前提下最大化的满足需求和经济效益需求，从而达到利润最大化以及生产效益最大化。这不仅能够开源节流，促进企业良好发展，还能促进整个制造业乃至国家整体的科技飞速发展，为国民经济建设提供有力支撑。

目前，无论是机械制造工艺还是机械制造工艺可靠性的评价体系，都或多或少的存在不足之处，这就需要我们进一探究机械制造工艺可靠性的改进措施，完善机械制造工艺可靠性评价体系。利用更为前沿的技术加强对制造过程的控制，采用更为合理的评估体系来探究某一制造工艺的可靠性，同时要综合各类探究方法，无论是科研还是实践，双管齐下，提升工艺可靠性。着力解决不足之处，这样才能保证机械制造业的稳步发展。