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提升機床制造企業可靠性增長能力的思考

時間:2011-12-01閱讀次數:921來源:滕州市科永達數控機床有限公司

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新,只能跟在別人后面跑。從日本人“發家”的歷史看,在二戰結束后,日本人也沒有很高的創新性,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,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,規范不完整,執行不嚴格,但主要原因是我們的企業缺乏保持可靠性持續增長的能力。因此,為了持續提升產品的可靠性,就必須從建立企業的可靠性增長能力出發,增強企業自身的“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。可靠性設計包括以下5方面內容。

1.譜系的建立

數控機床的“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”表示機床經常發生哪些故障。

2.可靠性分析技術

可靠性分析包括:數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,結構所發生的變形,通過結構優化消除“不合理”載荷,使“合理”載荷均衡,減少結構變形和磨損。 現代機床與傳統機床有很大的差別,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之間發生的電磁干擾現象,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:數控機床可靠性建模技術、數控機床可靠性預計技術、數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、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在整機環境下相互協調。

4.可靠性評估技術

一臺機床的可靠性究竟有多高?一個企業所有產品的可靠性有多高?這些都是制造企業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。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;評估軟件為企業提供評估的計算工具。

5.可靠性數據的收集

可靠性設計和分析需要大量的基礎數據支持,沒有基礎數據基本上無法做可靠性設計和分析。因此,企業必須高度關注可靠性數據的收集,積累和建立可靠性數據庫和知識庫。可靠性數據的類型包括:零件的失效數據、部件的故障數據、整機的故障數據、可靠性成本數據、產品的試驗數據、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、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,包括發現故障和消除故障,都需要建立試驗手段。可靠性試驗能力包括:

(1)用戶現場跟蹤試驗

(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

據統計,配套件的故障占總故障的30%左右,況且,國內配套件企業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節。為了保證配套件的質量和可靠性,可以采取以下措施:優選配套件企業,督促配套件企業建立質量保證體系,幫助配套件企業建立試驗手段,主機企業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、規范制定的精細性、規范執行的嚴格性。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都應該考慮到,所建立的體系必須得到不折不扣的執行,這樣才能保證產品的可靠性。

3.運行可靠性控制

據統計,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;強制維護保養技術,主要是確保用戶不按規定保養不能開機;運行環境監控技術,主要監控不要超出機床的正常使用環境條件(溫度、濕度、灰塵、振動等),超出規定條件就進行預警;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

為了持續提升機床產品的可靠性,企業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!!!

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