機械制造工藝可靠性研究

張紅銳　王瀧婧

摘要：產品的可靠性能夠保障人們使用該產品過程中的安全性以及舒適性，若是產品不可靠，那么由此可能引發重大安全事故，這也會給機械制造企業帶來嚴重的經濟損失以及名譽損失，因此，機械制造工藝的可靠性研究成為當前制造行業關注的重點。文章對機械制造工藝的可靠性進行了研究。

關鍵詞：機械制造工藝；可靠性；機械制造企業；機械產品；工藝參數 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH16 文章編號：1009-2374（2015）14-0070-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.034

機械產品的可靠性與設計、制造是分不開的，只有保證機械設計的可靠性，制造過程中才能以此為依據進行產品的生產。但是，如果在產品制造過程中，沒有對產品的生產過程加以控制和管理，往往也是達不到產品可靠性的要求的。因此，機械制造工藝的可靠性是機械制造企業所亟待解決的問題。

1 機械制造工藝可靠性的基本特征

1.1 系統特性

無論是產品的設計工藝，還是制造使用都屬于產品可靠性系統中的組成部分。若是產品設計得不夠可靠，那么之后的制造以及使用就談不上可靠性了。若是設計具有可靠性，而產品的制造過程不可靠，那么制造出來的產品也不具有可靠性。機械產品制造過程復雜，工序繁多，任何一個地方出錯，都會對產品的可靠性產生影響。由此可以看出來，機械產品的可靠性需要各個環節的配合支持才能實現，是一個有機的整體，而不是某方面的可靠性，它貫穿著產品的始終。因此需要通過系統性的方法，將各個要素集合起來，統一協調，只有這樣才能實現產品可靠性這一目標。

1.2 綜合特性

機械制造產品的可靠性有關因素中，機械產品制造過程的工藝是極為重要的一方面，它是承接產品可靠性設計的下一步驟。工藝可靠性與生產過程中的產品生產成本、質量、周期等各方面因素息息相關，為了有效地提高制造工藝的可靠性，需要在生產過程中與其他生產過程相互結合，加強信息互通，資源共享等交流與溝通。由于制造工藝的可靠性還跟技術與管理工作有關，是由理論轉化為實踐的一個過程，因此需要工藝與技術人員的密切交流配合。

1.3 全程特性

無論是產品的設計、制造、運輸，還是產品的使用、維護與修理，都與機械產品工藝可靠性工作密不可分，必須要對這些進行全面的考慮。產品的每一個生產制造階段，都與制造工藝可靠性工作相關。一旦某個階段出現工藝故障，若是沒有及時發現處理，那么之后可能帶來的損害將會隨著生產過程的增加而增加。

2 機械產品制造工藝對產品可靠性的作用

2.1 工藝參數與可靠性關系

現代機械理論中雖然對產品的可靠性與產品的參數之間的相互關系進行了一系列的論證，但是對如何提高產品可靠性這一問題并沒有進行很好的解答。產品制造工藝的可靠性與產品的質量之間存在著復雜的聯系。一個是產品的消耗產生在產品的各個環節；另一個便是產品的可靠性與產品的多個環節都有著密切的聯系。產品的生產過程是一個多種工藝、多個環節相互交叉的過程，由于機械的復雜性和產品制造的多樣性使得產品的各個環節的影響無法被直觀地感受到。對于機械產品制造工藝的可靠性而言，機械產品的制造工藝和制造手法同等重要。所以，機械產品的加工過程對于機械產品制造工藝的可靠性有著重要的聯系。

2.2 產品故障與制造工藝可靠性關系

機械產品的質量與性能在制造組裝的過程中就已經定型了，因此機械產品質量的好壞與產品的制造以及工藝有著密切的關系，從某些方面來說產品加工過程與制造工藝從在大程度上決定了機械產品的質量。因此，機械產品存在的產品可靠性不達標的主要原因就是機械制造加工工藝的不完善所造成的。在經過一段時間的研究后發現，產品的加工工藝出現問題，會導致機械產品出現故障，原因主要有以下兩方面：第一，由于加工工藝自身的問題。如果加工工藝本身出現問題，那么不可避免的就會造成產品內部出現一些故障。要想提高機械產品的性能，必須要有一個好的加工工藝。機械產品的加工過程復雜多變，為了使得產品加工工藝更加完善和穩定，可以在設計的時候用多種手法來進行標注。第二，機械產品制造過程中沒有及時清理的殘留物導致的故障。殘留物是機械產品加工過程中，由于高溫以及作用力而產生的。并且在機械產品的加工過程中，產品的性能可能隨著一些物理以及化學變化而改變，出現各種產品故障。如果是要求不高的機械產品，就可以忽略這些狀況帶來的影響。

3 機械制造工藝可靠性研究存在的問題

現階段，一些機械產品可靠性試驗以及物理機理的仿真試驗等方法都可以在產品的設計階段加強產品設計的可靠性。但是，機械產品的制造過程復雜多變，即便是產品設計具有可靠性，制造出來的產品可靠性也不一定能夠達到設計上的標準。通過目前國內外對機械產品制造工藝的研究現狀來分析，尚有以下兩方面問題沒有得到解決：

3.1 對機械制造的工藝可靠性研究還缺乏系統的認識

現階段，人們似乎并沒有將機械產品制造過程的可靠性作為重點來看待，盡管當前在半導體制造業中，機械產品的可靠性已經通過對加工過程的控制而得到了保障。當前階段，人們對于產品可靠性的研究主要放在了產品的設計階段，認為產品的設計是決定產品可靠性的根本。盡管已經有研究證明，提高產品的可靠性可以從產品的制造過程入手來提高。但是由于機械制造過程工藝復雜多變，制造過程中可能出現各種各樣的問題，因此人們無法將這一研究應用到提高產品可靠性過程中去，因為要確定是制造環節中的哪個環節造成產品可靠性的下降是一項非常困難的排查與研究工作。于在產品制造過程中提高產品的可靠性而言，對于產品設計階段可靠性的研究要容易許多。因此，即便研究在產品加工制造過程中對于產品可靠性提高極為重要，并且十分具有意義，但是與這方面相關的研究卻非常的少。本文希望通過對機械制造工藝過程的探討，能夠為提高機械產品可靠性的探索尋找出一種有效的辦法。

3.2 機械制造的工藝可靠性的合適指標尚未評定

為了確定加工過程中的產品可靠性指標能夠達到設計階段的指標，因此必然會需要一定的可靠性指標來對此進行評價。但是對產品可靠性指標的直接衡量是無法在機械制造過程中進行的，因此在進行產品可靠性評定指標進行選擇的時候，不但要保證可靠性評定指標能夠適用于定量計算大多數產品機械制造，還要保證可靠性評定指標對于機械過程制造的可靠性指標能夠全面地反映出來，除此之外，還要滿足研究者計算不同產品的加工過程所采取的不同指標的可靠性。如今，機械制造過程中的評價指標主要是根據工序的能力指數，也就是對于工序加工穩定程度的評定。但是這個指標無法用于整個加工過程的評定，僅僅適用于單道工序穩定程度的評定。并且這個評價指標只是能夠反映一部分產品加工過程中的可靠性，而對于前道以及后續的工序卻無法進行準確的評定。總的說來，現階段還沒有一個較為科學適用的指標來對加工過程的產品保障能力進行評定。這些都是沒有對機械制造工藝可靠性正確的認識，因此，產品可靠性評定指標還有待于進一步發展研究。

3.3 缺乏對產品可靠性指標與機械制造過程可控變量之間關系的研究

論文研究的機械制造過程可控變量主要指產品加工過程中的孔位特征。由于產品在制造過程中需要形成的孔位特征一般數量較多并且這些孔位特征在加工中存在相互影響，因此機械制造工藝可靠性分析的關鍵同時也是難點就在于，確定那些決定產品可靠性的關鍵孔位特征并建立產品可靠性指標與關鍵孔位特征之間的關系，從而實現通過對可控變量的控制來保障產品可靠性。因此，這項研究的關鍵所在是將這種復雜關系以建立定量模型來表達，以及研究權衡調整方案可能引起的沖突的辦法。現階段，在機械制造業內還沒有較為成熟的模型以及方法，但是半導體制造業以及流程工業中已經出現了這種關系模型。因為機械產品在制造過程中，需要用到多種加工工藝，包括復雜的加工材料。因此，沒有唯一的工藝路線，就很難將機械產品可靠性指標與產品加工過程中的可控制變量之間的關系用定量模型來表達。針對這一難點，目前可以借助專家的技術以及經驗，來對產品加工過程中能夠決定產品可靠性指標的關鍵孔位特征進行確認，這樣一來產品可靠性保障的指標就能夠通過對產品關鍵孔位特征的控制來實現，并且機械產品的可靠性指標也可以通過關鍵孔位特征來進行預測。關于機械產品的可靠性研究，可以通過這個方向進行研究。

3.4 缺乏機械制造過程對產品可靠性的保障效果評定方法的研究

為了保證產品在生產出來之后能夠準確的預計其可靠性，就要對于機械制造過程中產品可靠性的保障效果評定方法進行制定，這樣才能保證產品加工完成后的可靠性能夠達到規定所要求的。從生產商方面來看，若是有產品可靠性評定方法，就能夠對小批量的產品進行可靠性評定，若是不合格，那么生產商能夠很快地對產品進行改造，包括產品的設計以及產品工藝，有效地避免了大規模生產之后因為產品可靠性不達標而必須進行的返工。因此，對產品可靠性保證效果評定方法的研究能夠很好地節省生產成本，縮短產品的研制周期。

然而對于產品的可靠性預計是在小批量的產品進行可靠性試驗，并以此為數據進行可靠性的預計。但是，產品可靠性的預計試驗往往會受到時間以及成本的限制，會導致小批量樣本時效的情況。因此，如何在有限試驗數據的基礎上，充分利用加工數據來預計產品的可靠性，還有待進一步的研究。

3.5 缺乏小樣本條件下對工藝可靠性指標驗證方法的研究

工藝可靠性指標的評估與普通產品類似，通常需要制造過程試運行一段時間，收集相關的加工數據和工藝失效數據，在此基礎上進行工藝可靠性指標的評估。但是制造過程試運行的時間不會很長，且由于現代加工設備加工精度的提高，很可能極少發生甚至不發生工藝故障，即工藝可靠性指標的評估面臨著小樣本的問題，目前在這方面還缺乏深入研究。

4 加強機械工藝可靠性措施

4.1 引用現代技術，促進加工工藝可靠性發展

現階段，人們為了提高產品的質量以及性能，會通過計算機技術，利用多種科學方法以及現代化專業知識對此進行研究，并將研究的結果用以改進提升產品技術手段的方法，這就是機械產品制造的現代技術。現代技術是將多種知識與學科技術融會到一起，將其貫穿到機械制造工藝的可靠性研究中去，同時細化拓展對于機械制造工藝可靠性研究，并將現代安全性設計加入其中，有效地提高了機械制造工藝的可靠性。

4.2 用制造技術保證產品的可靠性

與世界其他國家相比，我國機械制造起步較晚，無論是在產品設計還是制造工藝上都處在發展階段，因此機械產品的可靠性不高。很多機械產品在設計上是符合可靠性要求的，但是在機械制造過程中往往達不到設計中的要求。所以，我國要想提高機械產品的可靠性，就要提高我過機械制造工藝水平，提高機械產品的市場競爭。

4.3 運用系統工程實現產品的可靠性運行管理

環境適應性、使用可靠性以及固有可靠性是機械制造工藝可靠性的三大主要方面，除此之外，良好的可維修性也是機械產品可靠性的一個方面。衡量一個機械制造工藝的重要指標就是機械產品的可靠性以及可維修性，這也是廣義上的機械制造可靠性。在對機械制造工藝的可靠性進行研究的時候，還要有效地將系統理論引入其中，對產品生產設備進行管理。為了加強機械制造工藝的可靠性，還要對設備進行維修管理，構建一個設備的故障管理系統。

5 結語

當前經濟發展速度對機械制造業提出了更高的要求，面對機械制造技術上的缺陷、產品可靠性不足、機械制造管理上的缺乏等種種問題，都要以機械制造工藝的可靠性研究為突破口，從工藝的可靠性研究入手，提高技術水平，加強制造管理，將機械制造工藝技術與制造管理互相結合起來，共同提高制造工藝的可靠性，由此實現機械產品的可靠性目標。本文對機械制造工藝可靠性研究上存在的問題進行分析，提出了加強機械制造工藝可靠性的幾點措施，希望能夠對機械制造工藝可靠性研究有所幫助。

參考文獻

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（責任編輯：秦遜玉）