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(gè)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(shí)。 制造過程：把體現(xiàn)在紙面上的設(shè)計(jì)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(yàn)過程、運(yùn)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(duì)于機(jī)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(gè)階段。 原則上講，正確設(shè)計(jì)、正確制造的產(chǎn)品在正常的使用中是不會(huì)失效的。但是，所有的人工過程都是可變的，自動(dòng)化的過程也是可變的，外購(gòu)的零部件和材料也存在可變的特性。

2、生產(chǎn)實(shí)踐表明，在質(zhì)量管理中，質(zhì)量波動(dòng)（或質(zhì)量變異）是不可避免的。加強(qiáng)制造現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管理可以減少波動(dòng)，但要消除質(zhì)量波動(dòng)是不可能的。生產(chǎn)質(zhì)量控制主要關(guān)心的是以費(fèi)用效能最好的方式測(cè)量控制并盡量減少這些變異。 為了切實(shí)保證制造質(zhì)量符合設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求，力求減少產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)，一般采用制造現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理的方法，制造現(xiàn)場(chǎng)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?yàn)槿魏芜^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(cè)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(gè)過程減少變差時(shí)，都必須追究造成變差的原因。 引起質(zhì)量波動(dòng)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(dòng)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律；c)偶然性因素引起的差異為隨機(jī)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(huì)造成很大的損失（如使用失效的儀器測(cè)量，測(cè)量的

4、方法不對(duì)或使用未經(jīng)培訓(xùn)的人員測(cè)量等；b)異常波動(dòng)沒有統(tǒng)計(jì)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(dòng)，但由于對(duì)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(dòng)，對(duì)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(jì)過程控制（簡(jiǎn)稱SPC）。影響制造中可靠性的因素 統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過程控制工具。它對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，根據(jù)反饋信息及時(shí)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(jī)性因素影響的受控狀態(tài)，以達(dá)到控制質(zhì)量

5、的目的。它認(rèn)為，當(dāng)過程僅受隨機(jī)因素影響時(shí)，過程處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)（簡(jiǎn)稱受控狀態(tài)）；當(dāng)過程中存在系統(tǒng)因素的影響時(shí)，過程處于統(tǒng)計(jì)失控狀態(tài)（簡(jiǎn)稱失控狀態(tài)）。由于過程波動(dòng)具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，當(dāng)過程受控時(shí)，過程特性一般服從穩(wěn)定的隨機(jī)分布；而失控時(shí)，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(shí)際加工能力。其具備以下幾個(gè)方面的條件： 1）原材料或上一道工序半成品按照標(biāo)準(zhǔn)要求供應(yīng)； 2）本工序按作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，并應(yīng)在影響工序質(zhì)量各主要因素?zé)o異常的條件下進(jìn)行； 3）工序完成后，產(chǎn)品檢測(cè)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行?？傊?，工序?qū)嵤┮约扒昂筮^程均應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化。在非穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)下的工序所測(cè)

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(cè)定一般是在成批生產(chǎn)狀態(tài)下進(jìn)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(gè)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(dāng)確認(rèn)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(dòng)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(gè)因素（5M1E分析法）： a) 人（Man/Manpower）：操作者對(duì)質(zhì)量的認(rèn)識(shí)、技術(shù)熟練程度、身體狀況等； b) 機(jī)器（Machine）：機(jī)器設(shè)備、工夾具的精度和

7、維護(hù)保養(yǎng)狀況等； c) 材料（Material）：材料的成分、物理性能和化學(xué)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(cè)量（Measurement）：測(cè)量時(shí)采取的方法是否標(biāo)準(zhǔn)、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(jì)符合性控制工藝可靠性控制篩選與老煉可靠性驗(yàn)收提高制造中可靠性的方法設(shè)計(jì)符合性控制設(shè)計(jì)符合性控制 設(shè)計(jì)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(yán)格符合設(shè)計(jì)圖紙與制造、試驗(yàn)、驗(yàn)收技術(shù)條件以及有關(guān)的設(shè)計(jì)文件要

8、求。 設(shè)計(jì)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(jì)圖紙與制造、試驗(yàn)、驗(yàn)收技術(shù)條件的要求，并隨設(shè)計(jì)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(gòu)件必須經(jīng)過復(fù)檢、復(fù)試，確保符合設(shè)計(jì)要求；提高制造中可靠性的方法4.產(chǎn)品檢驗(yàn)、試驗(yàn)的方法、程序、判據(jù)必須符合設(shè)計(jì)需求；5.工藝裝配、工夾量具、試驗(yàn)設(shè)備以及工作介質(zhì)等必須經(jīng)過鑒定合格，并堅(jiān)持定期維護(hù)保養(yǎng)，為符合設(shè)計(jì)要求提供保證；6.生產(chǎn)、測(cè)試人員技術(shù)等級(jí)應(yīng)經(jīng)考核，保證生產(chǎn)與操作質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求；7.制造、裝配、調(diào)試、試驗(yàn)的工作環(huán)境必須符合設(shè)計(jì)要求，并建立環(huán)境管理制度；8.制造

9、部門應(yīng)與設(shè)計(jì)部門配合，實(shí)行技術(shù)狀態(tài)控制，確保對(duì)設(shè)計(jì)文件更改、專項(xiàng)記錄更改、產(chǎn)品更改的控制得到實(shí)際兌現(xiàn)。工藝可靠性控制工藝可靠性控制 工藝方法不當(dāng)將會(huì)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(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(yàn)，以及工藝FMEA，識(shí)別由于工藝因素引起的工藝性故障、缺陷，從而對(duì)不同的工藝方案進(jìn)行比較，優(yōu)選采用先進(jìn)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(píng)審，以確保這種更改對(duì)產(chǎn)品的可靠性、維修性、安全性不產(chǎn)生任何影響；3.嚴(yán)格工藝管理，杜絕違反工藝規(guī)程或工藝操作差

10、錯(cuò)，保證工藝兌現(xiàn)率達(dá)到100%；4.設(shè)置工序檢驗(yàn)點(diǎn)，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(shí)際存在著某些隨機(jī)波動(dòng)，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(jì)與工藝并未改進(jìn)，所以不能提高產(chǎn)品固有可靠性。如果通過篩選針對(duì)暴露出的故障采取設(shè)計(jì)或工藝改進(jìn)，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(cè)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(cè)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(jì)規(guī)定的性能參數(shù)容差限按“3”限準(zhǔn)則給出，于是經(jīng)測(cè)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(yán)苛的環(huán)境應(yīng)力如振動(dòng)加速度、離心加速度、變頻振動(dòng)、疲勞振動(dòng)、機(jī)械沖擊、熱沖擊、溫度循環(huán)等，以暴露元器件、組件、整機(jī)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(jìn)行老煉，即令元器件或設(shè)備在額定工況或加嚴(yán)工況下工作一段時(shí)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(shí)踐表明，對(duì)于激發(fā)缺陷而言，溫度循環(huán)加隨機(jī)振動(dòng)最為有效，這是因?yàn)闇囟妊h(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(jī)振動(dòng)是在整個(gè)振動(dòng)時(shí)間內(nèi)對(duì)每個(gè)頻率同時(shí)激振，有充分時(shí)間對(duì)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(gè)振動(dòng)時(shí)間內(nèi)分?jǐn)偟矫總€(gè)頻率的激振時(shí)間很短，不足以引起共振，從而不易激發(fā)缺陷。20世紀(jì)70年代末，美國(guó)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(duì)象的級(jí)別，即篩選是

13、在元器件、單板級(jí)、組件級(jí)、整機(jī)級(jí)上進(jìn)行； b.確定高低溫與隨機(jī)振動(dòng)的量級(jí)、持續(xù)時(shí)間、溫循應(yīng)力與隨機(jī)振動(dòng)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(cè)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(qiáng)調(diào)環(huán)境應(yīng)力要與真實(shí)使用應(yīng)力相同，這一點(diǎn)和環(huán)境考核不相同，也與可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)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(jī)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(zhǔn)備 a.接受篩選的產(chǎn)品應(yīng)為出廠前檢驗(yàn)的合格品； b.接受篩選的產(chǎn)品應(yīng)維持其處于對(duì)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(jī)振動(dòng)臺(tái)及有關(guān)輔助設(shè)備、監(jiān)測(cè)設(shè)備的完好性和適用性； d.對(duì)接受篩選的產(chǎn)品性能進(jìn)行初始測(cè)量。 2）進(jìn)行篩選 按篩選方案進(jìn)行篩選提高制造中可靠性的方法3）篩選后處理 a.應(yīng)對(duì)篩選后產(chǎn)品進(jìn)行性能復(fù)測(cè)，與初始測(cè)量結(jié)果比較，判斷篩選效果； b.對(duì)于篩選結(jié)果應(yīng)按故障報(bào)告、分析、糾正措施系統(tǒng)要求進(jìn)行故障報(bào)告、分析采取排除故障措施，并向設(shè)計(jì)部門反饋。提高制造中可靠性的方法可靠性驗(yàn)收可靠性驗(yàn)收 可靠性驗(yàn)收是生產(chǎn)階段的可靠性