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2.2FMEA的分析方法
在實際工程中,F(xiàn)MEA主要分為單獨(dú)FMEA和綜合FMEA[21],單獨(dú)FMEA又分為 設(shè)計FMEA和過程FMEA。設(shè)計FMEA又分為功能FMEA (Function FMEA——FFMEA)、硬件設(shè)計 FMEA (Design FMEADFMEA)、軟件 FMEA (Software FMEA SFMEA)和損壞模式影響分析(Damage Mode Effects AnalysisDMEA)。綜合FMEA包括FMEA與FTA綜合(FTF法)以及FMEA與ETA綜合(ETF法)。
在本文中,如無特殊說明,則均以產(chǎn)品硬件設(shè)計的FMEA為例來闡述FMEA的原 理與過程。
在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)的不同階段,F(xiàn)MEA的應(yīng)用目的和應(yīng)用方法略有不同。如表2.1, 在產(chǎn)品壽命周期的各個階段雖然有不同形式的FMEA,但其根本目的只有一個,即從產(chǎn) 品設(shè)計(功能設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計)、生產(chǎn)(生產(chǎn)可行性分析、工藝設(shè)計、生產(chǎn) 設(shè)備設(shè)計與使用)和產(chǎn)品使用角度發(fā)現(xiàn)各種缺陷與薄弱環(huán)節(jié),從而提高產(chǎn)品的可靠性水 平。至于采用哪一種方法,取決于設(shè)計的復(fù)雜程度和可利用信息的多少。對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn) 行分析時,可以考慮綜合采用功能法與硬件法,簡稱綜合法。
表2.1產(chǎn)品壽命周期各階段的FMEA方法 |
階段 | 方案階段 | 研制階段 | 生產(chǎn)階段 | 實用階段 |
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| 硬件FMEA |
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方法 | 功能FMEA | 軟件FMEA | 過程 FMEACT 藝 FMEA 及設(shè)備FMEA) | 統(tǒng)計FMEA |
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| DMEA |
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| 分析研究系統(tǒng)功 | 分析研究系統(tǒng)硬 | 分析研究所設(shè)計的生產(chǎn) .T.藝過程的缺陷和薄弱 | 分析研究產(chǎn)品使用過程 中實際發(fā)生的故障、原 因及其影響,為評估論 證、研制、生產(chǎn)各階段 的FMECA的有效性和 進(jìn)行產(chǎn)品的改進(jìn)、改型 或新產(chǎn)品研制提供依據(jù) |
目的 | 能設(shè)計的缺陷與 薄弱環(huán)節(jié)為系統(tǒng) | 件、軟件設(shè)計的缺 陷與薄弱環(huán)節(jié),為 | 環(huán)節(jié)及其對產(chǎn)品的影 響,為生產(chǎn)工藝的設(shè)計 | |
功能設(shè)計的改進(jìn) | 系統(tǒng)的硬件、軟件 | 改進(jìn)提供依據(jù)。分析研 | ||
| 和方案的權(quán)衡提 供依據(jù) | 設(shè)計改進(jìn)和方案權(quán) 衡提供依據(jù) | 究產(chǎn)生設(shè)備的故障對產(chǎn) 品的影響,為生產(chǎn)設(shè)備 的改進(jìn)提供依據(jù) |
2.2.1硬件分析法
硬件法是根據(jù)產(chǎn)品/系統(tǒng)的功能對每個故障模式進(jìn)行評價,并對潛在的故障模式及其 影響進(jìn)行分析。當(dāng)產(chǎn)品可按設(shè)計圖紙及其它工程資料確定時,一般采用硬件法。硬件法 適用于從零件級開始分析再擴(kuò)展到系統(tǒng)級,即自下而上進(jìn)行分析。采用這種方法進(jìn)行 FMEA分析是較為嚴(yán)格的。
硬件法通常主要集中在系統(tǒng)中基本元件的潛在故障模式分析中,是一種級別的 分析方法。它適用于系統(tǒng)中每一個部件的故障模式都需要分析的情況,具有分析具體而 嚴(yán)密的優(yōu)點(diǎn)。但如果系統(tǒng)比較復(fù)雜,或者沒有必要分析全部元件,又或者在做FMEA 分析時整個系統(tǒng)還沒有最后確定,那么這種方法將很難進(jìn)行。
2.2.2功能分析法
當(dāng)系統(tǒng)構(gòu)成不能明確確定時(如在產(chǎn)品研制初期,各個部件的設(shè)計尚未完成,得不 到詳細(xì)的部件清單、產(chǎn)品原理圖及產(chǎn)品裝配圖),或當(dāng)產(chǎn)品的復(fù)雜程度要求從初始約定 層次開始向下分析,即自上而下進(jìn)行分析時,一般采用功能分析法。功能分析法比硬件 分析法簡單,故可能忽略某些故障模式[22]。
功能分析法主要用于復(fù)雜系統(tǒng)的分析,每個繼承級別的詳細(xì)分析僅僅集中在幾個最 重要的貢獻(xiàn)因素中,這種方法關(guān)注的是系統(tǒng)功能的失效而不是個別設(shè)備的故障。功能分 析法在分析特定的故障而不是單個元件故障時特別有效。
2.2.3綜合法
FMEA可以首先對系統(tǒng)或設(shè)備采用功能分析法,然后對那些直接導(dǎo)致功能失效的部 件進(jìn)行重點(diǎn)的故障分析。也就是說,首*行系統(tǒng)的功能故障分析,然后,對那些功能 分析失敗的,且可能產(chǎn)生危險后果的,而且又沒有滿足要求的備用系統(tǒng)的,再進(jìn)行部件 級別的故障模式和影晌分析。
2.3加工中心子系統(tǒng)層次劃分
VMC650加工中心的結(jié)構(gòu)技術(shù)配置參數(shù)如附錄島所示。根據(jù)各部分的結(jié)構(gòu)組成, 功能劃分,進(jìn)行子系統(tǒng)層次的劃分。按照功能方面,可以將加工中心劃分成動力系統(tǒng)、 傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)五個功能模塊;按照結(jié)構(gòu),一般可以劃分成 工作臺、電氣系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、換刀系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)移動系統(tǒng)、主軸箱部位、傳動系統(tǒng)、 床身尾座系統(tǒng)、裝夾系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等十個部分。其中,對于五軸聯(lián)動加工中心,工作臺系統(tǒng)又可以分為工作臺轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和工作臺擺動系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)下的子系統(tǒng)包括潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和測量系統(tǒng)。對于主軸箱部位又可以分為I軸、Z軸、變速機(jī)構(gòu)、主軸、電機(jī)、進(jìn)給箱等。對于加工中心的傳動部分,針對X,Y,Z三個方向的平動,可以分為X軸導(dǎo)軌系統(tǒng)、Y軸導(dǎo)軌系統(tǒng)、Z軸導(dǎo)軌系統(tǒng),以及X軸絲杠系統(tǒng)、Y軸絲杠系統(tǒng)、Z軸絲杠系統(tǒng)。床身尾座系統(tǒng)包括導(dǎo)軌、床身、床腿。對本文的研究對象VMC650加工中心,各子系統(tǒng)組成見圖2.3。這里需要說明的是,軟件平臺提供了編輯重新安排系統(tǒng)層次布局的接口,方便進(jìn)行用戶自定義安排系統(tǒng)層次的布局。