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提升機床制造企業(yè)可靠性增長能力的思考

時間:2011-12-01閱讀次數(shù):2119來源:滕州市科永達數(shù)控機床有限公司

一、國產機床與進口機床的差距主要在可靠性眾所周知,同樣規(guī)格、同樣功能的機床,國產機床價格是進口機床價格的1/3到1/2,再加上還有售后服務的方便性,但國內用戶卻寧愿花大價錢購買進口機床,原因何在?國產...

一、國產機床與進口機床的差距主要在可靠性

眾所周知,同樣規(guī)格、同樣功能的機床,國產機床價格是進口機床價格的1/3到1/2,再加上還有售后服務的方便性,但國內用戶卻寧愿花大價錢購買進口機床,原因何在?國產機床的主要問題可以歸納為以下四點:

①功能基本沒創(chuàng)新。

②結構基本不分析。

③精度基本靠“敲打”。

④可靠性基本沒措施。

很多人認為,國產機床的主要問題是設計沒有創(chuàng)新,只能跟在別人后面跑。從日本人“發(fā)家”的歷史看,在二戰(zhàn)結束后,日本人也沒有很高的創(chuàng)新性,但日本人卻善于把別人的東西拿來進行分析,在改進的基礎上制造出比別人更好的產品,可以低成本地快速擠占別人的市場。反觀中國企業(yè),盡管模仿別人的能力也很強,但在模仿的基礎上卻缺乏分析和改進,再加上工作不夠精細,造成越模仿效果越差的局面。這樣看起來,創(chuàng)新目前并不是國產機床的要害,要害是我們產品的可靠性太差:性能不夠穩(wěn)定,精度不能保持。小問題層出不窮,給用戶帶來很多煩惱,用戶自然不會購買我們的產品。

二、關鍵要提升企業(yè)自身的可靠性增長能力

結構可以拷貝,外觀可以模仿,但即使別人把圖紙和工藝文件都給了我們,我們也制造不出與別人同樣可靠的產品。 原因何在?原因是多方面的,例如,員工的意識不到位,工作不精細,規(guī)范不完整,執(zhí)行不嚴格,但主要原因是我們的企業(yè)缺乏保持可靠性持續(xù)增長的能力。因此,為了持續(xù)提升產品的可靠性,就必須從建立企業(yè)的可靠性增長能力出發(fā),增強企業(yè)自身的“可靠性素質”,才能確保制造出更可靠的產品。

三、可靠性設計分析能力的建立和提升

產品可靠性首先是設計出來的,要提升可靠性就必須從設計和分析入手,在產品設計的各個階段都采用可靠性分析技術,才能從根本上提高產品的可靠性??煽啃栽O計包括以下5方面內容。

1.譜系的建立

數(shù)控機床的“譜系”包括五個分譜系,它們都是機床設計和可靠性控制必須的基礎輸入信息,其中:“零件譜”表示機床會經常加工哪些類型的零件;“工況譜”表示機床會經常執(zhí)行哪些加工工藝(涉及到機床部件的使用頻率);“載荷譜”表示機床及其各個零部件在壽命周期中承受的載荷情況(對零件失效和部件故障至關重要);“功能譜”表示機床經常用到哪些功能(涉及到機床部件的使用頻率);“故障譜”表示機床經常發(fā)生哪些故障。

2.可靠性分析技術

可靠性分析包括:數(shù)控機床的故障樹分析(FTA)、故障模式及影響分析(FMEA)、結構應力均衡性分析及優(yōu)化、電磁兼容性分析技術。其中,故障樹分析可以預計哪些零部件可能會發(fā)生哪些故障,并采取措施進行消除;故障模式及影響分析主要是分析各種故障模式可能帶來的影響,便于對影響大的故障進行重點控制;結構應力均衡性分析及優(yōu)化主要是分析結構受切削力、重力、沖擊力、熱變形等載荷時,結構所發(fā)生的變形,通過結構優(yōu)化消除“不合理”載荷,使“合理”載荷均衡,減少結構變形和磨損。 現(xiàn)代機床與傳統(tǒng)機床有很大的差別,主要是增加了大量的電氣和電子元件,這些元件在運行時會發(fā)出大量的電磁波信號,從而對其他元件的運行帶來影響(如大功率力矩電機啟動時產生很大的電磁沖擊波,會干擾光柵微弱的檢測信號,會影響檢測精度),電磁兼容性分析主要研究各種電器元件和系統(tǒng)之間發(fā)生的電磁干擾現(xiàn)象,采取措施(良好的接地、分開布線、信號屏蔽等)消除電磁干擾帶來的影響。

3.可靠性分配技術

可靠性分配技術包括:數(shù)控機床可靠性建模技術、數(shù)控機床可靠性預計技術、數(shù)控機床可靠性分配技術、整機可靠性匹配分析技術。其中,建模技術是建立機床的可靠性模型,為可靠性分析和分配打下基礎;預計技術是預測系統(tǒng)、部件和零件的可靠性壽命,為可靠性分配建立基礎;可靠性分配是將整機的可靠性指標按照一定的準則分配給各個單元;整機可靠性匹配分析技術是解決“好的零件裝配不出好的產品”的問題,使得各個部件的運行狀態(tài)在整機環(huán)境下相互協(xié)調。

4.可靠性評估技術

一臺機床的可靠性究竟有多高?一個企業(yè)所有產品的可靠性有多高?這些都是制造企業(yè)和用戶都高度關注的問題。因此,必須建立可靠性評估技術。這包括:評估準則的建立、評估模型的建立、評估算法的建立、評估軟件開發(fā)。其中,評估準則建立評估標準和評估方法;評估模型將評估標準和評估方法用數(shù)學公式來描述;評估算法解決如何進行計算的問題;評估軟件為企業(yè)提供評估的計算工具。

5.可靠性數(shù)據的收集

可靠性設計和分析需要大量的基礎數(shù)據支持,沒有基礎數(shù)據基本上無法做可靠性設計和分析。因此,企業(yè)必須高度關注可靠性數(shù)據的收集,積累和建立可靠性數(shù)據庫和知識庫。可靠性數(shù)據的類型包括:零件的失效數(shù)據、部件的故障數(shù)據、整機的故障數(shù)據、可靠性成本數(shù)據、產品的試驗數(shù)據、故障消除知識等。

四、制造可靠性控制能力的建立和提升

據統(tǒng)計,產品故障的40%是由加工和裝配階段造成的,因此,必須對制造階段的可靠性進行控制,主要包括以下3方面內容。

1.零件特性的一致性控制技術

零件特性的不一致對可靠性的影響巨大,零件特性包括尺寸精度、幾何精度、表面質量、熱處理質量、焊接殘余應力、鑄件殘余應力、機械加工殘余應力等,會造成產品精度的喪失和性能的不穩(wěn)定。零件機械精度主要靠設備的工序能力來控制,熱處理特性的一致性靠工藝過程來控制,各種殘余應力必須在投入裝配前予以消除。零件特性的一致性控制可以從人、機、料、法、環(huán)、測等幾個方面來著手。

2.部件裝配過程可靠性控制技術

只有部件的可靠性得到保證,整機的可靠性才能得到提高。因此,國外企業(yè)非常重視部件的可靠性。部件裝配過程可靠性控制技術包括:清潔裝配技術(毛刺、清洗、環(huán)境)、連接(廣義)可靠性控制技術、可靠性驅動的部件裝配工藝,關鍵是要增加中間檢驗工序,保證裝配過程的一致性。例如:管路暢通、漏油、異響、預緊力控制、力矩控制、精度、運動的順暢性等特性都要在裝配過程中和裝配完成后進行檢驗。

3.整機裝配過程可靠性控制技術

整機裝配的主要任務是將零部件連接起來,形成一個完整的產品。整機裝配過程可靠性控制技術包括:清潔裝配技術(毛刺、清洗、環(huán)境)、電氣連接的可靠性控制、管路連接的可靠性控制、機械連接的可靠性控制、油品清潔度控制技術、可靠性驅動的整機裝配工藝。

五、可靠性試驗基礎能力的建立和提升

試驗是提升可靠性的必要手段,包括發(fā)現(xiàn)故障和消除故障,都需要建立試驗手段??煽啃栽囼災芰Πǎ?

(1)用戶現(xiàn)場跟蹤試驗

(2)部件可靠性試驗臺的建立

(3)整機可靠性試驗加載裝置

(4)試驗規(guī)范的建立

(5)故障率浴盆曲線定量化分析

(6)早期故障消除技術

六、可靠性保障能力的建立和提升

可靠性是個技術問題,但更是個管理問題,如果沒有有效的管理手段來支持,可靠性是無法得到提高的。可靠性保障能力的建立包括以下3方面內容。

1.配套件可靠性保障

據統(tǒng)計,配套件的故障占總故障的30%左右,況且,國內配套件企業(yè)基本沒有可靠性概念,主機廠拿來就裝機,很少進行可靠性試驗和評價,使得配套件成為整機可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。為了保證配套件的質量和可靠性,可以采取以下措施:優(yōu)選配套件企業(yè),督促配套件企業(yè)建立質量保證體系,幫助配套件企業(yè)建立試驗手段,主機企業(yè)自行建立配套件可靠性試驗臺,沒經過試驗的配套件堅決不裝機等。

2.可靠性保障體系的建立

在企業(yè)開展可靠性工程,一項非常重要的工作就是建立可靠性保障體系,通過管理措施來保證可靠性措施的落實。建立可靠性保障體系要把握住3大要害:覆蓋范圍的壽命周期性、規(guī)范制定的精細性、規(guī)范執(zhí)行的嚴格性。也就是說,體系的內容要覆蓋產品的壽命周期,建立的體系文件必須非常精細,影響可靠性的所有細節(jié)都應該考慮到,所建立的體系必須得到不折不扣的執(zhí)行,這樣才能保證產品的可靠性。

3.運行可靠性控制

據統(tǒng)計,由于用戶使用不當造成的故障占機床總體故障的20%左右,因此,必須控制用戶對機床的使用,主要內容包括:極限運行條件控制技術,主要是預防用戶對機床的超載使用;強制維護保養(yǎng)技術,主要是確保用戶不按規(guī)定保養(yǎng)不能開機;運行環(huán)境監(jiān)控技術,主要監(jiān)控不要超出機床的正常使用環(huán)境條件(溫度、濕度、灰塵、振動等),超出規(guī)定條件就進行預警;維修預警及維修決策技術,主要是確定機床的大修時間,通過大修恢復機床的精度和可靠性。

七、結束語

為了持續(xù)提升機床產品的可靠性,企業(yè)必須建立自己的可靠性保障能力,本文對可靠性能力建設進行了論述,可以歸納為:能力是關鍵,技術是前提,管理是核心,精細是要害。因此,嘉科發(fā)展的可靠性工作都要圍繞“精細化”來展開,一切工作都要:精細、精細、再精細!!!