机械制造的工艺可靠性

张宏声

山东自立幕墙工程有限公司，山东烟台 261414

保证机械制造的工艺可靠性要从产品的设计、制造、管理多个过程入手，保证产品在设计阶段提出的可靠性只有通过制造过程加以实践，并投入使用才能验证产品是否真正的具有可靠性。而加工完成的产品，还应对它的性能进行检测，检测设计目标是否真正的实现。例如摩托车的减震器的减震功能能否达到设计目标，除要注意加工工艺，对于生产出来的减震器也要进行检测，最终得到产品是否满足设计要求，是否达到了产品的可靠性要求。本文将从机械制造工艺出发，来探讨如何实现产品的可靠性满足设计要求。

1 机械制造工艺可靠性

1.1 研制过程

产品的生产要经过合理、科学的设计后才能够实行，最终制造出成品才是完成了整个研制过程。这个过程主要分为三步实现：第一步，概念设计阶段。这个阶段要对根据客户对产品的要求，或是产品要完成的哪些性能，或是产品要完成的性能应达到哪个要求级别来进行设计；第二步，产品的详细过程?。这个环节中主要包括样机试验与设计改进两个组成部分。当前，以产品的可靠性研究主要集中于产品的设计阶段。第三步，产品制作过程。

1.2 机械制造工艺

将产品的原材料加工为产品的过程被称为机械制造过程。而为了保证制造过程完善实施所需要进行的工作称之为辅助过程。在制造过程中，应按着一定的顺序进行工艺的操作，直到成为一个合格的产品为止。以往，在经济发展缓慢的阶段里，研制一款新产品周期长，耗费大量的人力与财力，不能满足人民群众对可靠性日益增长的需求，再加上工艺设计上存在失误、加工设备的性能不具有先进性，再加材料的选择与环境条件差强人意，都导致了工艺过程很难控制，也就导致可靠性难以保证。

1.3 工艺可靠性

GJB451-90 对可靠性定义为系统“在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力”。这里所说的可靠性分为固有可靠性与使用可靠性两个方面。而固有可靠性是指产品在投入使用前就具有的可靠性。而使用可靠性的影响就比较多，使用环境，使用方法、保养与维修等，都会对产品的可靠性产生影响。而上述的可靠性的定义是通用的，对于不同的产品可靠性所指也是有所不同的，不同的产品都会突出产品的使用功能，并且它的主要使用功能上保证一定的可靠。而本文研究的可靠性则是指机械制造过程中对产品在进行机械制造过程需要完成的功能。

1.4 产品可靠性与质量的区别

产品的质量包括产品的性能、耐用性、统一性、美观性及可靠性。由此可以看出产品的可靠性是衡量产品质量的一个组成部分。不可否认，可靠性是影响产品质量最重要的部分之一。而通常来讲，质量与时间之间似乎不存在着必然的联系，但是可靠性却与时间有很大的关系，这也是质量与可靠性之间最明显的差别之一。因此，有些专家又将可靠性认定为“随时间变化的质量”，如果从这个层面上进行理解，一个具有好质量的产品并一定具有高可靠性。由此可以得出产品的质量与可靠性之间存在着联系却又存在着区别。

2 机械制造的工艺可靠性研究存在的问题

2.1 缺乏系统的认识

对机械制造的工艺可靠性研究虽然已经开始，但是人们还没有认识到加工过程保障产品的可靠性的研究就是对制造过程的可靠性研究。当前，很多企业对产品的可靠性研究都是在产品设计阶段进行的，将产品设计阶段影响产品可靠性的因素考虑的十分全面，但是对于机械制造过程中，导致产品可靠性出现问题的因素却没有进行深入的探讨，而在机械生产过程中，生产过程控制不严格、加工设备的退化、材料的选取不合标准，以及生产环境的影响等，都会对产品的可靠性产生影响，并且这些因素分析与控制起来，比设计阶段的因素难得多，但是，仅管很多业内人士认识到了生产过程中这些因素可能会对产品可靠性产生影响，但是仍然没能重视和开展这方面的研究。

2.2 缺少严格的系统评定指标

当前，很多机械制造企业都是采用评定工序加工稳定度的能力指数，这个指标用于单道工序的稳定度评价还是有一定的借鉴意义的，但是却不能用于整个加工过程，整个产品可靠性的评价指标，因为它很难整合这道工序之前的工序与之后的工序对产品产生的影响，还不能将这些影响因素整合到一起，因此，产品可靠性评定指标还处于空缺的状态。由于对机械制造工艺的可靠性认识上存在着不足，再没有了科学的、确定的评定指标，机械制造的工艺可靠性研究可以说是任重道远。

2.3 缺少可靠性指标与过程变量关系的研究

制造过程中变量是指产品加工过程中的工位特征，但是这些变量会在产品制造过程中相互作用，并且互相影响，因此，控制它们并分解它们之间的关系变得特别困难。通过以上的分析，可以得到产品可靠性的指标与这些变量之间的关系是十分密切的，只有了解与控制了这些变量之间的相互作用，才能保证可靠性指标的实现。然而，不同的制造产业，涉及的到的变量又是不同的，例如汽车配件制造与摩托车配件制造之间就存在着明显的差异，影响二者可靠性指标的内容也可以说是千差万别，再加上加工材质的区别，工艺路线的不统一，这些都为定量模型的建立带来难度，为产品可靠性指标的确定带来难题。

2.4 缺少可靠性评定方法的研究

一个产品是否具有可靠性，或者它的可靠性是否达到了产品设计要求，需要企业进行大量的样本实验获取相应的数据，并对数据进行分析，对制作出的样本做长时间的性能测试。前面提高产品可靠性是与时间有关系的，因此，测定一个样品或是一批样品可靠性是否达到了要求，需要一个周期，有的产品可能会需要一个很长的周期，但是确定样品是否具有可靠性这一点来讲，很多企业都是没有等到最后的结果，就迫不急待的投入生产。这就是可靠的评定方法的缺失导致的结果。没有可靠的评定方法，没有系统的程序化的流程，就不能保证开发出来的产品得到科学的可靠的评定。

3 机械制造的工艺可靠性指标体系建立

建立工艺可靠性指标，就要对生产中的各种要素进行分析，再进行综合，全面考虑机械制造过程中加工设备、加工工序、加工环境、加工技术等多项因素。并且指标体系的建立应尽量做到完整、适用、科学、可行。主要包括以下几个方面。

3.1 工艺可靠度

工艺可靠度是工艺可靠性研究的总目标，也是最终目标。工艺可靠度是指机械制造过程中，无论是产品生产过程，还是生产技术都要满足制造工艺的要求。

3.2 故障发生率

任何一个产品在使用的过程中都会发生故障，但是这些故障的发生如果控制在一个较小的范围内，就不会影响可靠性，而过高的故障发生率必然会对产品的可靠性产生影响，从另一侧面也说明了这种产品的可靠性较差。在实际的生产实践中，一旦发生故障，会给生产商造成一定经济上损失，但是故障的发生的确是不能全部避免的。但是技术的进步，会保证较低的故障发生率，因此也是考查产品可靠性的重要指标。

3.3 故障的平均维修时间

机械制造系统本身的可靠性并不完全受故障率多少来进行评价，当发生故障时，进行维修的时间，及时的排除工艺的故障，才能减少故障停止生产导致的损失。对于机械工艺可靠性来讲，故障的平均修复能力也是用来衡量制作过程中可靠性的一个标准。

3.4 稳定性

工艺的稳定性是指在有限的时间内，机械制造过程中能够将这些影响的因素控制在一个偏差允许的范围内，能够保证在一定的精度可控范围内。如果机械加工的所有工序在受控的状态下，制造出来的产品就满足产品质量要求，也就具有一定的稳定性。而工序的稳定性受加工过程中很多因素影响，同时也受管理水平的影响。

3.5 自修正性

机械制造过程中受多种外在因素的影响会使产品产生加工误差，但是产品的生产工序如果具有较好的修正性的话，就会在后续的工序中将前面工序中出现的偏差修正过来。这种特性被称为工艺的自修正性。工艺的自修正性是较难实现的，它对工序的精度要求也是较高的，但是它可以作为合理调整产品关键工位特征达到要求精度的一种重要方法。

3.6 遗传性

工艺的遗传性是指后一道工序上产生的偏差是由前面的一道工序的误差产生，或是由前面很多工艺累积到一起的结果，而这些误差没有在前面得到解决，而是进一步传给了一下道工序。工艺的遗传性会对产品的加工过程中对可靠性的控制产生很不好的影响，如果累积到最后一道工序都难以修正的话，这个产品的可靠性也就不能满足设计要求了。

4 结论

机械制造的工艺可靠性在我国的研究仍然处于初步阶段，还有很多没有解决的问题，例如评定指标的确定，评定体系形成等，但是，机械制造行业的发展与制造水平的提高以及市场竞争激烈，各个制造企业不得不重视工艺可靠性的研究，也引起了社会各界的深度关注。

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