机械制造工艺可靠性研究

张红锐　王泷婧

摘要：产品的可靠性能够保障人们使用该产品过程中的安全性以及舒适性，若是产品不可靠，那么由此可能引发重大安全事故，这也会给机械制造企业带来严重的经济损失以及名誉损失，因此，机械制造工艺的可靠性研究成为当前制造行业关注的重点。文章对机械制造工艺的可靠性进行了研究。

关键词：机械制造工艺；可靠性；机械制造企业；机械产品；工艺参数 文献标识码：A

中图分类号：TH16 文章编号：1009-2374（2015）14-0070-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.034

机械产品的可靠性与设计、制造是分不开的，只有保证机械设计的可靠性，制造过程中才能以此为依据进行产品的生产。但是，如果在产品制造过程中，没有对产品的生产过程加以控制和管理，往往也是达不到产品可靠性的要求的。因此，机械制造工艺的可靠性是机械制造企业所亟待解决的问题。

1 机械制造工艺可靠性的基本特征

1.1 系统特性

无论是产品的设计工艺，还是制造使用都属于产品可靠性系统中的组成部分。若是产品设计得不够可靠，那么之后的制造以及使用就谈不上可靠性了。若是设计具有可靠性，而产品的制造过程不可靠，那么制造出来的产品也不具有可靠性。机械产品制造过程复杂，工序繁多，任何一个地方出错，都会对产品的可靠性产生影响。由此可以看出来，机械产品的可靠性需要各个环节的配合支持才能实现，是一个有机的整体，而不是某方面的可靠性，它贯穿着产品的始终。因此需要通过系统性的方法，将各个要素集合起来，统一协调，只有这样才能实现产品可靠性这一目标。

1.2 综合特性

机械制造产品的可靠性有关因素中，机械产品制造过程的工艺是极为重要的一方面，它是承接产品可靠性设计的下一步骤。工艺可靠性与生产过程中的产品生产成本、质量、周期等各方面因素息息相关，为了有效地提高制造工艺的可靠性，需要在生产过程中与其他生产过程相互结合，加强信息互通，资源共享等交流与沟通。由于制造工艺的可靠性还跟技术与管理工作有关，是由理论转化为实践的一个过程，因此需要工艺与技术人员的密切交流配合。

1.3 全程特性

无论是产品的设计、制造、运输，还是产品的使用、维护与修理，都与机械产品工艺可靠性工作密不可分，必须要对这些进行全面的考虑。产品的每一个生产制造阶段，都与制造工艺可靠性工作相关。一旦某个阶段出现工艺故障，若是没有及时发现处理，那么之后可能带来的损害将会随着生产过程的增加而增加。

2 机械产品制造工艺对产品可靠性的作用

2.1 工艺参数与可靠性关系

现代机械理论中虽然对产品的可靠性与产品的参数之间的相互关系进行了一系列的论证，但是对如何提高产品可靠性这一问题并没有进行很好的解答。产品制造工艺的可靠性与产品的质量之间存在着复杂的联系。一个是产品的消耗产生在产品的各个环节；另一个便是产品的可靠性与产品的多个环节都有着密切的联系。产品的生产过程是一个多种工艺、多个环节相互交叉的过程，由于机械的复杂性和产品制造的多样性使得产品的各个环节的影响无法被直观地感受到。对于机械产品制造工艺的可靠性而言，机械产品的制造工艺和制造手法同等重要。所以，机械产品的加工过程对于机械产品制造工艺的可靠性有着重要的联系。

2.2 产品故障与制造工艺可靠性关系

机械产品的质量与性能在制造组装的过程中就已经定型了，因此机械产品质量的好坏与产品的制造以及工艺有着密切的关系，从某些方面来说产品加工过程与制造工艺从在大程度上决定了机械产品的质量。因此，机械产品存在的产品可靠性不达标的主要原因就是机械制造加工工艺的不完善所造成的。在经过一段时间的研究后发现，产品的加工工艺出现问题，会导致机械产品出现故障，原因主要有以下两方面：第一，由于加工工艺自身的问题。如果加工工艺本身出现问题，那么不可避免的就会造成产品内部出现一些故障。要想提高机械产品的性能，必须要有一个好的加工工艺。机械产品的加工过程复杂多变，为了使得产品加工工艺更加完善和稳定，可以在设计的时候用多种手法来进行标注。第二，机械产品制造过程中没有及时清理的残留物导致的故障。残留物是机械产品加工过程中，由于高温以及作用力而产生的。并且在机械产品的加工过程中，产品的性能可能随着一些物理以及化学变化而改变，出现各种产品故障。如果是要求不高的机械产品，就可以忽略这些状况带来的影响。

3 机械制造工艺可靠性研究存在的问题

现阶段，一些机械产品可靠性试验以及物理机理的仿真试验等方法都可以在产品的设计阶段加强产品设计的可靠性。但是，机械产品的制造过程复杂多变，即便是产品设计具有可靠性，制造出来的产品可靠性也不一定能够达到设计上的标准。通过目前国内外对机械产品制造工艺的研究现状来分析，尚有以下两方面问题没有得到解决：

3.1 对机械制造的工艺可靠性研究还缺乏系统的认识

现阶段，人们似乎并没有将机械产品制造过程的可靠性作为重点来看待，尽管当前在半导体制造业中，机械产品的可靠性已经通过对加工过程的控制而得到了保障。当前阶段，人们对于产品可靠性的研究主要放在了产品的设计阶段，认为产品的设计是决定产品可靠性的根本。尽管已经有研究证明，提高产品的可靠性可以从产品的制造过程入手来提高。但是由于机械制造过程工艺复杂多变，制造过程中可能出现各种各样的问题，因此人们无法将这一研究应用到提高产品可靠性过程中去，因为要确定是制造环节中的哪个环节造成产品可靠性的下降是一项非常困难的排查与研究工作。于在产品制造过程中提高产品的可靠性而言，对于产品设计阶段可靠性的研究要容易许多。因此，即便研究在产品加工制造过程中对于产品可靠性提高极为重要，并且十分具有意义，但是与这方面相关的研究却非常的少。本文希望通过对机械制造工艺过程的探讨，能够为提高机械产品可靠性的探索寻找出一种有效的办法。

3.2 机械制造的工艺可靠性的合适指标尚未评定

为了确定加工过程中的产品可靠性指标能够达到设计阶段的指标，因此必然会需要一定的可靠性指标来对此进行评价。但是对产品可靠性指标的直接衡量是无法在机械制造过程中进行的，因此在进行产品可靠性评定指标进行选择的时候，不但要保证可靠性评定指标能够适用于定量计算大多数产品机械制造，还要保证可靠性评定指标对于机械过程制造的可靠性指标能够全面地反映出来，除此之外，还要满足研究者计算不同产品的加工过程所采取的不同指标的可靠性。如今，机械制造过程中的评价指标主要是根据工序的能力指数，也就是对于工序加工稳定程度的评定。但是这个指标无法用于整个加工过程的评定，仅仅适用于单道工序稳定程度的评定。并且这个评价指标只是能够反映一部分产品加工过程中的可靠性，而对于前道以及后续的工序却无法进行准确的评定。总的说来，现阶段还没有一个较为科学适用的指标来对加工过程的产品保障能力进行评定。这些都是没有对机械制造工艺可靠性正确的认识，因此，产品可靠性评定指标还有待于进一步发展研究。

3.3 缺乏对产品可靠性指标与机械制造过程可控变量之间关系的研究

论文研究的机械制造过程可控变量主要指产品加工过程中的孔位特征。由于产品在制造过程中需要形成的孔位特征一般数量较多并且这些孔位特征在加工中存在相互影响，因此机械制造工艺可靠性分析的关键同时也是难点就在于，确定那些决定产品可靠性的关键孔位特征并建立产品可靠性指标与关键孔位特征之间的关系，从而实现通过对可控变量的控制来保障产品可靠性。因此，这项研究的关键所在是将这种复杂关系以建立定量模型来表达，以及研究权衡调整方案可能引起的冲突的办法。现阶段，在机械制造业内还没有较为成熟的模型以及方法，但是半导体制造业以及流程工业中已经出现了这种关系模型。因为机械产品在制造过程中，需要用到多种加工工艺，包括复杂的加工材料。因此，没有唯一的工艺路线，就很难将机械产品可靠性指标与产品加工过程中的可控制变量之间的关系用定量模型来表达。针对这一难点，目前可以借助专家的技术以及经验，来对产品加工过程中能够决定产品可靠性指标的关键孔位特征进行确认，这样一来产品可靠性保障的指标就能够通过对产品关键孔位特征的控制来实现，并且机械产品的可靠性指标也可以通过关键孔位特征来进行预测。关于机械产品的可靠性研究，可以通过这个方向进行研究。

3.4 缺乏机械制造过程对产品可靠性的保障效果评定方法的研究

为了保证产品在生产出来之后能够准确的预计其可靠性，就要对于机械制造过程中产品可靠性的保障效果评定方法进行制定，这样才能保证产品加工完成后的可靠性能够达到规定所要求的。从生产商方面来看，若是有产品可靠性评定方法，就能够对小批量的产品进行可靠性评定，若是不合格，那么生产商能够很快地对产品进行改造，包括产品的设计以及产品工艺，有效地避免了大规模生产之后因为产品可靠性不达标而必须进行的返工。因此，对产品可靠性保证效果评定方法的研究能够很好地节省生产成本，缩短产品的研制周期。

然而对于产品的可靠性预计是在小批量的产品进行可靠性试验，并以此为数据进行可靠性的预计。但是，产品可靠性的预计试验往往会受到时间以及成本的限制，会导致小批量样本时效的情况。因此，如何在有限试验数据的基础上，充分利用加工数据来预计产品的可靠性，还有待进一步的研究。

3.5 缺乏小样本条件下对工艺可靠性指标验证方法的研究

工艺可靠性指标的评估与普通产品类似，通常需要制造过程试运行一段时间，收集相关的加工数据和工艺失效数据，在此基础上进行工艺可靠性指标的评估。但是制造过程试运行的时间不会很长，且由于现代加工设备加工精度的提高，很可能极少发生甚至不发生工艺故障，即工艺可靠性指标的评估面临着小样本的问题，目前在这方面还缺乏深入研究。

4 加强机械工艺可靠性措施

4.1 引用现代技术，促进加工工艺可靠性发展

现阶段，人们为了提高产品的质量以及性能，会通过计算机技术，利用多种科学方法以及现代化专业知识对此进行研究，并将研究的结果用以改进提升产品技术手段的方法，这就是机械产品制造的现代技术。现代技术是将多种知识与学科技术融会到一起，将其贯穿到机械制造工艺的可靠性研究中去，同时细化拓展对于机械制造工艺可靠性研究，并将现代安全性设计加入其中，有效地提高了机械制造工艺的可靠性。

4.2 用制造技术保证产品的可靠性

与世界其他国家相比，我国机械制造起步较晚，无论是在产品设计还是制造工艺上都处在发展阶段，因此机械产品的可靠性不高。很多机械产品在设计上是符合可靠性要求的，但是在机械制造过程中往往达不到设计中的要求。所以，我国要想提高机械产品的可靠性，就要提高我过机械制造工艺水平，提高机械产品的市场竞争。

4.3 运用系统工程实现产品的可靠性运行管理

环境适应性、使用可靠性以及固有可靠性是机械制造工艺可靠性的三大主要方面，除此之外，良好的可维修性也是机械产品可靠性的一个方面。衡量一个机械制造工艺的重要指标就是机械产品的可靠性以及可维修性，这也是广义上的机械制造可靠性。在对机械制造工艺的可靠性进行研究的时候，还要有效地将系统理论引入其中，对产品生产设备进行管理。为了加强机械制造工艺的可靠性，还要对设备进行维修管理，构建一个设备的故障管理系统。

5 结语

当前经济发展速度对机械制造业提出了更高的要求，面对机械制造技术上的缺陷、产品可靠性不足、机械制造管理上的缺乏等种种问题，都要以机械制造工艺的可靠性研究为突破口，从工艺的可靠性研究入手，提高技术水平，加强制造管理，将机械制造工艺技术与制造管理互相结合起来，共同提高制造工艺的可靠性，由此实现机械产品的可靠性目标。本文对机械制造工艺可靠性研究上存在的问题进行分析，提出了加强机械制造工艺可靠性的几点措施，希望能够对机械制造工艺可靠性研究有所帮助。

参考文献

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[4] 蒋平，郭波，张昆仑.机械制造的工艺可靠性研究综述[A].2010年全国机械可靠性学术交流会[C].2010.

（责任编辑：秦逊玉）