机械工程可靠性工艺规划

机械工程可靠性工艺规划

魏 旭

身份证号码： 61048119960711**** 陕西 . 兴平

【摘要】: 随着我国机械制造工业进程的快速发展，对机械工程产品的质量要求也更加具体化，可靠性要求指标更加明确。从产品的初期可靠性工艺设计规划方案的制定、制造流程及标准执行、可靠性试验和产品使用，它贯穿于产品的整个寿命周期之内。

通过对机械产品各组成零部件进行可靠性试验，结合出现的失效模式及对产品功能的影响进行分析，并把每个潜在失效模式按它的严酷程度予以分类，确定失效源，提出采用的预防改进措施并予以实施，完善可靠性工艺规划，从而降低产品在设计过程的潜在失效风险，使机械产品可靠性逐步得到增长，提高机械产品固有可靠性，最终完成机械工程工艺规划设定的可靠性指标。

关键词：机械工程；可靠性；工艺规划

前言

机械产品可靠性工艺设计规划及测试方案的制定，是保证产品实现可靠性设计目标的关键要素。机械产品可靠性设计功能是以使用为目，对产品可靠性工艺设计时，结合产品的使用要求，在满足产品的使用及功能的基础上，保证机械产品可靠性工艺设计规划需求。为了安全、可靠、高效的生产出所需的机械产品，从设计产品可靠性工艺规划入手，强化测试工艺管理，明确影响机械产品使用质量的理论根源，为提升机械工程产品质量和生产效率创造条件。

在制定可靠性测试方案中，完善可靠性工艺规划，直接影响到机械产品生产工艺预设的固有可靠性指标。加强可靠性工艺控制，保持工艺规程的稳定性，设置各个工序检验点，有效控制并实施产品工艺设计规划目标，确保产品的可靠性及使用的安全。

1. 国内外机械工程可靠性研究现状分析

林有志；刘凌霜；宋爱斌；刘明等^[1]概述并分析了机械可靠性的设计和研究及其发展，探讨了机械产品设计现状，对可靠性评估方法逐一做了介绍；侯郁^[2]综述了国内外可靠性工程的发展概况，李永华；何卫东；^[3]对提高机械产品的零部件的稳健性，提出了优化设计方法，通过产品零部件证明其优化设计的有效性和设计的合理性及有效性。高金梅^[4阐述了我国目前机械工程技术的应用，探究了其发展现状及所产生的影响，提出了适合我国目前在机械工程技术的发展模式，从而实现提高机械工程技术设计运用质量水平目的；蒋平^[5]对开展机械产品可靠性的保障进行了研究，探讨了机械产品设计工艺可靠性，提出了机械制造过程中的有效控制设计，为完成产品可靠性设定的最终目标提供技术支持。谢庆均^[6]探究了机械工程可靠性优化设计及措施，分析了可靠性工艺设计在机械产品使用中可靠性重要性。战雷鸣^[7]，分析研究了机械制造可靠性工艺设计的重要性及对机械产品的影响，并提出了应对措施，确保了机械产品可靠性工艺设计要求。

2.机械工程可靠性工艺规划目的和任务

可靠性是机械产品重要的指标之一，机械工程可靠性设计是综合分析考虑产品的性能综合因素，通过采用相同的可靠性设计技术，保证产品全寿命周期内符合设计中的可靠性工艺要求全过程。机械工程可靠性工艺设计规划任务分为两种情况：

1）按照设定的可靠性指标要求进行设计规划，主要适应于新品的研制和开发。

2）对现有机械产品的在设计制造中，存在的薄弱环节，应用可靠性技术设计方法，对其加以控制和预防，最终实现可靠性增长的目标。

3.机械工程可靠性工艺规划准则：

对机械产品进行工艺规划设计时，必须遵循可靠性工艺规划准则，收集不同机械产品类型的可靠性设计规范要素，形成完整系统的可靠性设计准则。主要从以下几个方面进行规划设计：

1）合理选用材料准则：正确合理选择机械产品所需的材料，是保证机械产品可靠性工艺设计必要条件之一，在工艺设计时不仅考虑选用材料结构性能、化学性能、热性能外，还要考虑材料的稳定性，实现机械产品设定的寿命指标。

2）环境应力设计准则：对环境应力设计准则是综合考虑机械产品整个寿命周期内可能涉及的各种环境应力因素的影响，如：组装和搬运时机械振动和机械冲击的影响；储存时的高低温、高湿高温、长霉等因素的影响；产品使用时紫外线照射、空气中所含臭氧、不同介质的腐蚀等影响。

3）降额设计准则：机械产品及配套的零部件在使用中所承受的各种应力，在工艺设计时的使用参数应低于其额定值，通过降低机械零部件承受应力，从而达到延长其技术参数的退化，提高机械产品的可靠性的目的。

4.机械工程可靠性工艺规划要求和方法

机械工程产品可靠性要求，是将机械产品的性能指标和可靠性指标相结合，进行综合分析和评估，从机械产品的设计结构、工艺选材、实际使用要求等方面，对设计方案不断进行优化，消除潜在故障模式，使设计的产品可靠性规划目标，与预期的性能要求和可靠性要求相吻合。衡量产品的可靠性水平主要从定量和定性两个方面去要求和分析评估，用设定指标去度量其可靠性，这是可靠性设计的主要依据.

1. 机械产品可靠性定量设计要求：规定了机械产品可靠性参数值或指标（故障率λ、可靠度R、平均无故障工作时间T）及相对应的测试(性能可靠性试验、功能可靠性试验、工作寿命试验、贮存寿命试验及加速寿命试验)方法及标准值，通过对产品的可靠性指标进行预计 、分配、技术设计及增加有效的控制措施和测试验证评估，从定量的设计、实验、控制工艺实施细则管理产品的可靠性，是否达到预期设定的可靠性目标 。

2） 机械工程可靠性定性设计要求：通过分析对机械产品中各个零部件的所有可能出现的故障模式，与对产品造成的影响及危害相结合，进行综合分析研究，从而找出产品潜在的故障隐患和产品配套的关键部件及重要零部件，将过去积累处理失效的设计经验，运用到可靠性的设计方面，确定机械产品的关键零部件及重要部件，规划具体的质量控制要求，提高改进工艺规划措施，使得设计的机械产品避免出现故障的能力，从而达到可靠性工艺设计的目的。

机械工程产品可靠性工艺设计是从整机产品的可靠性设计和配套的零部件可靠性设计进行设计规划。把机械产品作为一个整体，把产品所需的零部件看作为是多个单元，分成整体可靠性与单元可靠性两个方面，机械产品所配套的零部件可靠性，决定了机械产品整体的可靠性。在机械产品可靠性工艺设计规划中，主要是通过以下两个方法完成可靠性工艺设计：

1) 对设计产品可靠性预测：在设计初期，由于缺乏足够的可靠性数据，因此不能进行精确的预计，因此在设计阶段对整机的可靠性只能进行预测定量的。整机的可靠性预计是根据组成的零部件的可靠性数据，按照可靠性模型估计的。由零部件到整体进行由下而上的定量可靠性预测，是对可靠性进行的量化估计。是通过设计者以往的经验、实验中收集到的零部件失效数据作为依据，进而预计零部件的可靠性，逐级预计，最后综合机械产品整体的可靠性。 对设计预案，进行综合分析评估，预测机械产品实际可能达到的可靠度指标，从而选择最优设计规范方案，综合设计技术参数及性能指标要求，达到合理提高产品可靠性的要求。它是可靠性分配的基础。

2) 对设计产品可靠性的分配：把整机的可靠性指标合理分配到零部件的全过程。把整机预测的可靠性指标数值，按照一定方法，合理分配给各个零部件，它是由上到下，由小到大，从整体到局部，逐步分解，它使一个分解的过程。

5。机械可靠性工艺规划实施的步骤

在设计机械工程可靠性工艺规划之初，首先对机械产品可靠性工艺做到三个分析。做到设计初期分析：在设计阶段，对产品潜在故障隐患及影响机械产品可靠性因素，进行分析，并加以控制消除故障隐患；设计规划中分析：对机械产品在使用中的故障机理进行检测和寿命分析技术，确保产品的使用的可靠性；事后分析：通过产品的失效模式，寻找其失效机理，进行失效分析。根据机械工程工艺可靠性的具体要求，并结合机械工程产品的使用情况，对其可靠性指标进行可靠性分配，将整体机械工程可靠性工艺设计要求的技术指标，分配到其各个零部件的设计上，要求零部件必须满足各自的可靠性指标要求。并通过可靠性试验对其零部件测试，通过分析计算和设计评审，使其可靠性在原基础上达到可靠性增长目的。可靠性工艺设计实施步骤如下：

1）明确机械工程产品可靠性工艺设计要求；

2）收集同类型产品实际使用有效信息；

3）对机械产品的可靠性进行预测和分配；

4）对机械产品可靠性进行分析，并确定零部件对机械整体的关键性和重要性。

5）对于关键零部件，可靠性设计采用定性的设计方法

6）对于重要零部件可靠性定量设计；

7）根据使用环境设计测试参数指标，统计计算设计适合产品使用的稳定性指标；

8）对机械产品整体可靠性分析计算与设计方案进行评审。

6.机械工程可靠性工艺方案制定

要保证工程机械产品质量，机械设计前期进行可靠性工艺设计是非常重要的。因为产品制造工艺流程是一个完整的系统，在制定加工工艺和流程时，各个方案是每道工序工艺流程系统的子系统，必须对每个子系统进行可靠性设计，通过分析为各个子系统设定出可靠性高、并且合理的技术指标，最后整合分析各个子系统的指标，并通过合理的方法将总系统的可靠性指标整理出来，形成可靠性工艺预设方案，为了确保工艺可靠性设计规范和适应性，通过对机械工程产品工作状态和所处的环境应力及选用材料系统进行确认，综合考虑机械产品失效隐患的各种因素，对设计可靠性工艺预案修改，通过可靠性试验，对工艺可靠性设计目标进行验证和数据分析统计，计算出机械工程设备可靠度（R）t、失效概率（t）、平均维修时间（MTTR）等机械设备可靠性参数，根据试验计算汇总的可靠性技术数据，重新规划并设定机械产品使用的可靠性技术指标。通过工艺中可靠性验证的工艺规范，形成完整的机械产品工艺设计规划方案，从而实现机械产品在设定时间内，实际使用中的可靠性目标

7. 结论与展望

综合上述，机械工程产品的质量指标是产品技术性能指标和产品可靠性指标的综合体现，是机械工程可靠性工艺规划的实施与生产制造设备、工序、操作规程和检测的结合，因此，提高机械工程可靠性，就需从管理角度、指标体系、员工技能等全方位出发，规范产品工艺设计，对产品出现的的问题，从设计工艺上给予解决，实现工艺规划设定的可靠性目标，提高机械产品固有可靠性，确保机械工程产品可靠性工艺规划目标的实施。

8. 参考文献

[1] 林有志；刘凌霜；宋爱斌；刘明等，机械可靠性设计的研究现状与进展[J]；科学之友，2009,06（17）:65-67

[2] 侯郁,国内外可靠性工程发展概况[J].中国石油技术监督，2014，12（6）：24-25

[3] 李永华，何卫东，[J].机械零件的稳健可靠性优化设计；科研之友，2009，26（5）：46-49

[4] 高金梅，确保机械工程产品可靠性的优化设计研究，[J].黑龙江科技信息，2015（10）：111

[5] 蒋平，机械制造的工艺可靠性研究[D].国防科学技术大学，2021

[6] 谢庆均，机械工程可靠性优化设计的研究，[D].基层建设，2017

[7] 战雷鸣，论机械制造的工艺可靠性，[J].科技博览，2014，（23）：392