机加工设备潜在失效模式及后果分析的应用

机加工设备潜在失效模式及后果分析的应用

张叶树

南京高速齿轮制造有限公司  210000

摘要：针对目前国内机床行业的现状，对机床在加工过程中存在的问题进行了分析。利用潜在失效模式及后果分析（FMECA）技术，结合质量管理工具 PDCA方法，对机床的加工过程进行了改进。本文在论述机床加工过程中存在问题的基础上，重点介绍了FMECA技术在机床加工过程中的应用。

关键词：机床；失效模式；后果分析

引言：通过潜在失效模式技术对设备进行改进，能有效提高设备的加工精度、加工效率、产品质量，提高企业的经济效益。PDCA产品在生产过程中的失效是一种普遍现象。机械产品的质量与它所使用的加工设备密切相关。机械设备失效包括物理、化学、机械等各种形式，其失效后果与其加工对象有着密切联系。

1.机床加工过程中存在的问题

由于国内机床行业的起步较晚，自主研发能力较差，因此在机床的制造过程中存在一些问题，具体表现在：（1）设计不合理。数控机床的设计与制造必须根据数控系统提供的控制指令、输入的信息进行，而这些控制指令和输入信息在加工过程中又是不确定的，从而导致加工精度低、加工效率低、生产成本高。（2）装备质量低。国内机床行业经过多年发展，在制造精度方面有了一定提高，但与国外先进水平相比还有一定差距。主要体现在机床零部件的加工精度、装配精度和整机的刚性等方面。（3）可靠性较低。与国外先进水平相比，国内机床行业在可靠性方面还存在一定差距。主要体现在机床的平均故障间隔时间（MTBF）较短，平均故障修复时间（MTTR）较长。（4）生产成本高。由于机床生产和维修工艺不成熟、技术水平落后等原因，国内机床行业在制造过程中普遍存在着“高成本、低产出”的现象，由此造成了企业生产成本居高不下的局面。（5）行业壁垒低。虽然我国机床行业起步晚，但由于国家对机床行业采取了优惠政策，近年来发展迅速，目前国内的机床行业已初具规模，一些大型机床企业已进入世界领先行列。但由于这些企业都是在国外市场发展起来的，因此国内大多数企业缺乏自主知识产权和核心技术。以上问题导致了我国机械加工领域竞争力低下、产品附加值低等现状。提高我国机械制造业的国际竞争力已成为国家一项重要任务。目前国内机床行业存在的主要问题有：（1）机床自主研发能力低；（2）关键部件技术水平较低；（3）装备制造工艺技术落后；（4）产品质量不高，经济效益差；（5）缺少高技术人才和技能工人，难以适应新形势下机械制造业发展的需要；（6）企业管理落后，质量意识不强；（7）市场开拓能力不强。由于上述问题的存在，严重制约了我国机械制造业的发展。

2. 机加工设备FMECA技术的应用

2.1应用准备

    机加工设备 FMECA技术是一种用于评价和改进机械制造质量的技术。它通过对机械制造过程中的缺陷和问题进行分析，并制定相应的改进方案，从而提高机械制造的质量和效率。在进行FMECA技术应用之前，需要准备好以下材料：设备清单：需要提供若干台机器的设备清单，以便进行FMECA分析。技术资料：需要提供一些关于机加工设备的技术资料，如零件图纸、说明书、维修手册等，以便于进行FMECA分析。人员培训：需要对参与FMECA技术应用的人员进行培训，以确保他们了解机加工设备的结构和工作原理，以及如何进行FMECA分析。现场勘查：需要对机加工设备的现场进行勘查，以确定其结构和工作原理，以便更好地理解其工作原理和缺陷。工具和材料：需要提供一些工具和材料，如测量工具、维修手册、图纸等，以便进行FMECA分析。数据收集：需要收集一些关于机加工设备的数据，如机器的设计参数、制造工艺等，以便于进行FMECA分析。在进行FMECA技术应用之前，还需要与机加工设备制造商或供应商取得联系，以便了解相关信息和技术资料[1]。

2.2案例改进情况分析

FMECA技术是一种将失效模式的分析与后果的分析结合起来，从而实现对系统或产品的可靠性、安全性、可用性进行评价的工具。该技术适用于机械、航空航天等行业，通过对潜在失效模式进行识别，确定其潜在后果，并进行相应的对策。机床加工过程中存在的问题：加工效率低、加工质量差、精度低等。机床加工过程中存在的问题与加工设备、工艺等有密切关系，如在切削液的选择上，由于切削液的使用不当而造成机床切削液泄漏或污染；在机床加工过程中，由于振动大等原因造成工件划伤或工件产生变形；在切削过程中，由于刀具磨损造成切削力增大，导致工件变形等[2]。采用FMECA技术进行机床加工过程的改进，可以有效地解决以上问题。某公司生产车间生产效率低，机床加工精度低、产品质量差等问题严重影响了公司的产品质量和市场竞争力。因此，该公司决定引进先进技术对机床进行改进。该公司与国外企业签订了技术引进合同，购买了国外生产的数控机床。经过一年多的使用发现，该机床在运行过程中出现了故障。通过分析发现：该机床存在可靠性低、精度低等问题。经过 FMECA技术的分析，确定了机床存在以下问题：①故障原因：刀具磨损严重；②故障机理：刀具磨损；③故障后果：刀具寿命缩短、精度下降。针对该机床存在的问题，公司决定对该机床进行改进。将设备故障原因、机理和后果进行分析后发现，导致该设备故障的原因是由于刀具磨损严重而导致加工精度低、工件划伤或工件产生变形等。

针对此问题，公司决定对其进行改进：①提高刀具使用寿命；②提高切削液质量；③加强设备管理和维修力度；④制定合理的生产工艺制度等。经过改进后的设备故障次数由原来的每年8次减少到2次左右。加工效率和加工质量得到了显著提高，产品质量也得到了明显改善。

2.3结果分析

随着中国制造业的快速发展，产品质量对企业生存和发展的影响越来越大，而质量管理则是企业内部管理的核心。然而，传统的质量管理方法已不能适应时代的发展，不能满足现代企业的管理要求。为了更好地满足市场对产品质量和交货期的要求，我们必须采用先进、科学、有效的质量管理方法[3]。因此，加强产品质量管理已经成为现代企业提高竞争力、开拓市场和保证企业可持续发展的重要途径。通过对机床加工过程中出现的问题进行分析，可发现机床加工过程中存在的问题是由多种因素引起的。为有效地解决这些问题，我们可以采用FMECA技术对机床进行改进，实现以预防为主、提高机床加工精度及加工效率等目的。具体而言，将FMECA技术应用于机床加工过程中可以实现以下目的：（1）FMECA技术是一种预防为主、提高机床加工精度及加工效率的方法。通过对机床加工过程中出现问题进行分析，能有效地预防可能发生的各种失效模式及后果。（2）FMECA技术是一种可以从根本上解决机床加工过程中存在问题的方法。通过对机床进行改进，可使设备在保证高精度、高效率地基础上提高设备运行寿命，从而使企业获得更大利润。（3）FMECA技术是一种可以广泛推广应用的质量管理方法。通过将 FMECA技术应用于机床加工过程中，能有效地减少机床运行中可能出现的各种失效模式及后果，提高产品质量和交货期，进而提高企业经济效益。

在现代机床制造业中，为了使机床的加工精度达到要求，在加工过程中，往往要进行多次检查、校正和调整，这就会使机床的加工精度降低。因此，有必要在机床加工过程中采用一种新的控制方法来提高机床加工精度。FMECA技术在机床加工过程中的应用，不仅能有效地减少机床加工过程中可能出现的各种失效模式，而且能有效地减少因工艺人员经验不足而带来的偏差，提高机床加工精度和产品质量。

结语：FMECA技术在机加工设备的应用过程中可以提高设备的加工精度，减少机加工设备在运行作业过程中出现问题的可能性。通过对FMECA技术在机床加工过程中的应用研究，使我们认识到了FMECA技术在机械制造行业中的重要作用和广阔前景。它将为机械制造行业带来新的希望。

参考文献：

[1]李桃. 机加工仓油雾防泄漏的内循环缓存方法研究[D].天津大学,2021.

[2]张玉静. 基于TRIZ的管壳式换热器潜在失效模式分析与优化[D].内蒙古工业大学,2021.

[3]武强,吴雁. 机加工设备潜在失效模式及后果分析的应用[J]. 机械管理开发,2020,35(07):57-58.