制造過程中的可靠性

1、制造過程中的可靠性 制造與可靠性的關(guān)系 影響制造中可靠性的因素 提高制造中可靠性的方法制造與可靠性的關(guān)系 一個良好的產(chǎn)品，由于生產(chǎn)質(zhì)量差，在使用過程中可能不可靠，這是人們的常識。 制造過程：把體現(xiàn)在紙面上的設(shè)計意圖轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w產(chǎn)品的過程。 一般指從原材料投入到成品出產(chǎn)的全過程，通常包括工藝過程、檢驗過程、運輸過程、等待停歇過程和自然過程。工藝過程是生產(chǎn)過程的最基本部分。對于機械制造工藝過程，一般可劃分為毛坯制造、零件加工和產(chǎn)品裝配三個階段。 原則上講，正確設(shè)計、正確制造的產(chǎn)品在正常的使用中是不會失效的。但是，所有的人工過程都是可變的，自動化的過程也是可變的，外購的零部件和材料也存在可變的特性。

2、生產(chǎn)實踐表明，在質(zhì)量管理中，質(zhì)量波動（或質(zhì)量變異）是不可避免的。加強制造現(xiàn)場的質(zhì)量管理可以減少波動，但要消除質(zhì)量波動是不可能的。生產(chǎn)質(zhì)量控制主要關(guān)心的是以費用效能最好的方式測量控制并盡量減少這些變異。 為了切實保證制造質(zhì)量符合設(shè)計的質(zhì)量要求，力求減少產(chǎn)品質(zhì)量的波動，一般采用制造現(xiàn)場質(zhì)量管理的方法，制造現(xiàn)場的質(zhì)量管理的核心是工序質(zhì)量控制。制造與可靠性的關(guān)系 過程變異類別過程變異類別 沒有兩件產(chǎn)品或特性是完全相同的，因為任何過程都有存在許多變差的原因。產(chǎn)品間的差距也許很大，也許小得無法測量，但這些差距總是存在的。位于規(guī)定的公差的范圍的零件是可接受的，超出規(guī)定公差范圍之外的零件是不可接受的；然而，在

3、管理任何一個過程減少變差時，都必須追究造成變差的原因。 引起質(zhì)量波動的變異可以分成兩類，即正常原因（偶然因素變異或普通原因變異）和異常原因（系統(tǒng)因素變異或特殊原因變異）。影響制造中可靠性的因素 正常原因（偶然因素變異或普通原因變異）a)不可避免的原因，是屬于控制狀態(tài)下的變異，這種原因?qū)^程響程度很小，不值得調(diào)查、不值得改善，如果要去改善，成本很高；b)正常波動服從統(tǒng)計規(guī)律；c)偶然性因素引起的差異為隨機誤差。影響制造中可靠性的因素 異常原因（系統(tǒng)因素變異或特殊原因變異）a)可避免的，屬人為因素造成，必須徹底追查原因采取措施，這種原因?qū)^程影響很大，會造成很大的損失（如使用失效的儀器測量，測量的

4、方法不對或使用未經(jīng)培訓(xùn)的人員測量等；b)異常波動沒有統(tǒng)計規(guī)律；c)系統(tǒng)性因素引起的差異為條件誤差。影響制造中可靠性的因素 正常原因與異常原因的區(qū)分正常原因與異常原因的區(qū)分正常原因與異常原因都影響著產(chǎn)品的質(zhì)量波動，但由于對待兩種原因的方法不一樣，在生產(chǎn)過程中如何快速區(qū)分兩種原因引起的質(zhì)量波動，對生產(chǎn)的高效性有著很重要的影響。區(qū)分方法主要是利用統(tǒng)計過程控制（簡稱SPC）。影響制造中可靠性的因素 統(tǒng)計過程控制（SPC）是一種借助數(shù)理統(tǒng)計方法的過程控制工具。它對生產(chǎn)過程進行分析評價，根據(jù)反饋信息及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在僅受隨機性因素影響的受控狀態(tài)，以達到控制質(zhì)量

5、的目的。它認為，當過程僅受隨機因素影響時，過程處于統(tǒng)計控制狀態(tài)（簡稱受控狀態(tài)）；當過程中存在系統(tǒng)因素的影響時，過程處于統(tǒng)計失控狀態(tài)（簡稱失控狀態(tài)）。由于過程波動具有統(tǒng)計規(guī)律性，當過程受控時，過程特性一般服從穩(wěn)定的隨機分布；而失控時，過程分布將發(fā)生改變。影響制造中可靠性的因素 工序能力分析工序能力分析所謂工序能力是指處于穩(wěn)定狀態(tài)下的實際加工能力。其具備以下幾個方面的條件： 1）原材料或上一道工序半成品按照標準要求供應(yīng)； 2）本工序按作業(yè)標準實施，并應(yīng)在影響工序質(zhì)量各主要因素無異常的條件下進行； 3）工序完成后，產(chǎn)品檢測按標準進行?？傊?，工序?qū)嵤┮约扒昂筮^程均應(yīng)標準化。在非穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)下的工序所測

6、的工序能力是沒意義的。影響制造中可靠性的因素工序能力的測定一般是在成批生產(chǎn)狀態(tài)下進行的。工序滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的能力主要表現(xiàn)在以下兩個方面： 1) 產(chǎn)品質(zhì)量是否穩(wěn)定； 2) 產(chǎn)品質(zhì)量精度是否足夠。 因此，當確認工序能力可以滿足精度要求的條件下，工序能力是以該工序產(chǎn)品質(zhì)量特性值的變異或波動來表示。產(chǎn)品質(zhì)量的變異可以用頻數(shù)分布表、直方圖、分布的定量值以及分布曲線來表示。影響制造中可靠性的因素在加工過程中影響工序能力的因素，主要有以下6個因素（5M1E分析法）： a) 人（Man/Manpower）：操作者對質(zhì)量的認識、技術(shù)熟練程度、身體狀況等； b) 機器（Machine）：機器設(shè)備、工夾具的精度和

7、維護保養(yǎng)狀況等； c) 材料（Material）：材料的成分、物理性能和化學性能等； d) 方法（Method）：這里包括加工工藝、工裝選擇、操作規(guī)程等； e)測量（Measurement）：測量時采取的方法是否標準、正確； f) 環(huán)境（Environment）：工作地的溫度、濕度、照明和清潔條件等；影響制造中可靠性的因素提高制造中可靠性的方法 生產(chǎn)過程可提高靠性的基本環(huán)節(jié)是：設(shè)計符合性控制工藝可靠性控制篩選與老煉可靠性驗收提高制造中可靠性的方法設(shè)計符合性控制設(shè)計符合性控制 設(shè)計符合性控制就是在生產(chǎn)過程中采用質(zhì)量控制措施，是產(chǎn)品制造嚴格符合設(shè)計圖紙與制造、試驗、驗收技術(shù)條件以及有關(guān)的設(shè)計文件要

8、求。 設(shè)計符合性控制的主要途徑是：1.工藝規(guī)程、作業(yè)卡、質(zhì)量控制文件必需符合設(shè)計圖紙與制造、試驗、驗收技術(shù)條件的要求，并隨設(shè)計定型一同定型；2.超差、代料處理必須以不引人降低產(chǎn)品可靠性的因素為原則；3.原材料、元器件、外協(xié)外購件必須經(jīng)過復(fù)檢、復(fù)試，確保符合設(shè)計要求；提高制造中可靠性的方法4.產(chǎn)品檢驗、試驗的方法、程序、判據(jù)必須符合設(shè)計需求；5.工藝裝配、工夾量具、試驗設(shè)備以及工作介質(zhì)等必須經(jīng)過鑒定合格，并堅持定期維護保養(yǎng)，為符合設(shè)計要求提供保證；6.生產(chǎn)、測試人員技術(shù)等級應(yīng)經(jīng)考核，保證生產(chǎn)與操作質(zhì)量符合設(shè)計要求；7.制造、裝配、調(diào)試、試驗的工作環(huán)境必須符合設(shè)計要求，并建立環(huán)境管理制度；8.制造

9、部門應(yīng)與設(shè)計部門配合，實行技術(shù)狀態(tài)控制，確保對設(shè)計文件更改、專項記錄更改、產(chǎn)品更改的控制得到實際兌現(xiàn)。工藝可靠性控制工藝可靠性控制 工藝方法不當將會引入使產(chǎn)品可靠性下降的系統(tǒng)性因素，因此工藝可靠性控制是實現(xiàn)設(shè)計可靠性的根本環(huán)節(jié)。主要途徑： 1.通過工藝可靠性研究與試驗，以及工藝FMEA，識別由于工藝因素引起的工藝性故障、缺陷，從而對不同的工藝方案進行比較，優(yōu)選采用先進的可靠的工藝方法；2.工藝方法一旦選定，就要維持工藝穩(wěn)定，保持工藝規(guī)程的穩(wěn)定性，如有特殊原因需要更改工藝規(guī)程，必須經(jīng)過評審，以確保這種更改對產(chǎn)品的可靠性、維修性、安全性不產(chǎn)生任何影響；3.嚴格工藝管理，杜絕違反工藝規(guī)程或工藝操作差

10、錯，保證工藝兌現(xiàn)率達到100%；4.設(shè)置工序檢驗點，控制不合格率，最大限度的減少工藝缺陷。提高制造中可靠性的方法篩選與老煉篩選與老煉 由于生產(chǎn)過程中生產(chǎn)條件、工藝條件、原材料、元器件等總是實際存在著某些隨機波動，這使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品可能潛在著某些缺陷，從而引起早期失效。因此在出廠前，必須通過篩選來剔除早期失效的產(chǎn)品。 篩選只能提高交付批中合格品的比例，而由于交付批產(chǎn)品的設(shè)計與工藝并未改進，所以不能提高產(chǎn)品固有可靠性。如果通過篩選針對暴露出的故障采取設(shè)計或工藝改進，則可提高下一批的固有可靠性。提高制造中可靠性的方法 篩選的一般方法 1.性能參數(shù)測試篩選 元器件、原材料的性能參數(shù)可能由于存在某種缺陷

11、而產(chǎn)生漂移，可通過性能參數(shù)測試篩選加以剔除。 假設(shè)性能參數(shù)服從正態(tài)分布，設(shè)計規(guī)定的性能參數(shù)容差限按“3”限準則給出，于是經(jīng)測試，凡性能參數(shù)超出此容差限者判為失效。2.檢查篩選 a.目視檢查篩選；b.X射線檢查篩選；c.顆粒碰撞噪聲檢查篩選；d.密封性檢查篩選。提高制造中可靠性的方法3.環(huán)境應(yīng)力篩選 環(huán)境應(yīng)力篩選就是施加較嚴苛的環(huán)境應(yīng)力如振動加速度、離心加速度、變頻振動、疲勞振動、機械沖擊、熱沖擊、溫度循環(huán)等，以暴露元器件、組件、整機內(nèi)部缺陷，并加以剔除。4.老煉篩選 電子元器件及設(shè)備如果性能穩(wěn)定性較差，則需要進行老煉，即令元器件或設(shè)備在額定工況或加嚴工況下工作一段時間，使其性能穩(wěn)定，然后才投入

12、使用，如果老煉后人不能獲得穩(wěn)定狀態(tài)的產(chǎn)品應(yīng)剔除。提高制造中可靠性的方法 環(huán)境應(yīng)力篩選 實踐表明，對于激發(fā)缺陷而言，溫度循環(huán)加隨機振動最為有效，這是因為溫度循環(huán)采用了高變溫度，產(chǎn)品在較大熱應(yīng)力作用下使缺陷盡早暴露；而隨機振動是在整個振動時間內(nèi)對每個頻率同時激振，有充分時間對有缺陷的器件激起共振，促使缺陷盡早暴露。避免了單頻正弦掃描須頻率從低到高又從高到低的依次激振，在整個振動時間內(nèi)分攤到每個頻率的激振時間很短，不足以引起共振，從而不易激發(fā)缺陷。20世紀70年代末，美國海軍首先推行了這種混合式環(huán)境應(yīng)力篩選。提高制造中可靠性的方法1.環(huán)境應(yīng)力篩選方案 主要內(nèi)容包括： a.確定篩選對象的級別，即篩選是

13、在元器件、單板級、組件級、整機級上進行； b.確定高低溫與隨機振動的量級、持續(xù)時間、溫循應(yīng)力與隨機振動應(yīng)力的施加順序； c.制定篩選工作程序； d.規(guī)定篩選過程應(yīng)力參數(shù)及性能參數(shù)檢測方法。提高制造中可靠性的方法2環(huán)境應(yīng)力篩選條件 確定環(huán)境應(yīng)力篩選條件主要原則是： a.有利于剔除早期失效產(chǎn)品，能夠高效激發(fā)缺陷，因此不強調(diào)環(huán)境應(yīng)力要與真實使用應(yīng)力相同，這一點和環(huán)境考核不相同，也與可靠性增長試驗不相同； b.施加環(huán)境應(yīng)力不應(yīng)損壞本無缺陷的產(chǎn)品，即不引入使用條件以外的失效機理；提高制造中可靠性的方法3.環(huán)境應(yīng)力篩選程序 1）篩選前準備 a.接受篩選的產(chǎn)品應(yīng)為出廠前檢驗的合格品； b.接受篩選的產(chǎn)品應(yīng)維持其處于對篩選效果有利的技術(shù)狀態(tài)； c.接篩選方案提前檢查高低溫箱、隨機振動臺及有關(guān)輔助設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備的完好性和適用性； d.對接受篩選的產(chǎn)品性能進行初始測量。 2）進行篩選 按篩選方案進行篩選提高制造中可靠性的方法3）篩選后處理 a.應(yīng)對篩選后產(chǎn)品進行性能復(fù)測，與初始測量結(jié)果比較，判斷篩選效果； b.對于篩選結(jié)果應(yīng)按故障報告、分析、糾正措施系統(tǒng)要求進行故障報告、分析采取排除故障措施，并向設(shè)計部門反饋。提高制造中可靠性的方法可靠性驗收可靠性驗收 可靠性驗收是生產(chǎn)階段的可靠性