2.2 FMEA的分析方法
在实际工程中,FMEA主要分为单独FMEA和综合FMEA[21],单独FMEA又分为 设计FMEA和过程FMEA。设计FMEA又分为功能FMEA (Function FMEA——FFMEA)、硬件设计 FMEA (Design FMEA DFMEA)、软件 FMEA (Software FMEA SFMEA)和损坏模式影响分析(Damage Mode Effects Analysis DMEA)。综合FMEA包括FMEA与FTA综合(FTF法)以及FMEA与ETA综合(ETF法)。
在本文中,如无特殊说明,则均以产品硬件设计的FMEA为例来阐述FMEA的原 理与过程。
在产品寿命周期内的不同阶段,FMEA的应用目的和应用方法略有不同。如表2.1, 在产品寿命周期的各个阶段虽然有不同形式的FMEA,但其根本目的只有一个,即从产 品设计(功能设计、硬件设计、软件设计)、生产(生产可行性分析、工艺设计、生产 设备设计与使用)和产品使用角度发现各种缺陷与薄弱环节,从而提高产品的可靠性水 平。至于采用哪一种方法,取决于设计的复杂程度和可利用信息的多少。对复杂系统进 行分析时,可以考虑综合采用功能法与硬件法,简称综合法。
表2.1产品寿命周期各阶段的FMEA方法 |
阶段 |
方案阶段 |
研制阶段 |
生产阶段 |
实用阶段 |
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硬件FMEA |
|
|
方法 |
功能FMEA |
软件FMEA |
过程 FMEACT 艺 FMEA 及设备FMEA) |
统计FMEA |
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|
DMEA |
|
|
|
分析研究系统功 |
分析研究系统硬 |
分析研究所设计的生产 .T.艺过程的缺陷和薄弱 |
分析研究产品使用过程 中实际发生的故障、原 因及其影响,为评估论 证、研制、生产各阶段 的FMECA的有效性和 进行产品的改进、改型 或新产品研制提供依据 |
目的 |
能设计的缺陷与 薄弱环节为系统 |
件、软件设计的缺 陷与薄弱环节,为 |
环节及其对产品的影 响,为生产工艺的设计 |
|
功能设计的改进 |
系统的硬件、软件 |
改进提供依据。分析研 |
||
|
和方案的权衡提 供依据 |
设计改进和方案权 衡提供依据 |
究产生设备的故障对产 品的影响,为生产设备 的改进提供依据 |
2.2.1硬件分析法
硬件法是根据产品/系统的功能对每个故障模式进行评价,并对潜在的故障模式及其 影响进行分析。当产品可按设计图纸及其它工程资料确定时,一般采用硬件法。硬件法 适用于从零件级开始分析再扩展到系统级,即自下而上进行分析。采用这种方法进行 FMEA分析是较为严格的。
硬件法通常主要集中在系统中基本元件的潜在故障模式分析中,是一种最低级别的 分析方法。它适用于系统中每一个部件的故障模式都需要分析的情况,具有分析具体而 严密的优点。但如果系统比较复杂,或者没有必要分析全部元件,又或者在做FMEA 分析时整个系统还没有最后确定,那么这种方法将很难进行。
2.2.2功能分析法
当系统构成不能明确确定时(如在产品研制初期,各个部件的设计尚未完成,得不 到详细的部件清单、产品原理图及产品装配图),或当产品的复杂程度要求从初始约定 层次开始向下分析,即自上而下进行分析时,一般采用功能分析法。功能分析法比硬件 分析法简单,故可能忽略某些故障模式[22]。
功能分析法主要用于复杂系统的分析,每个继承级别的详细分析仅仅集中在几个最 重要的贡献因素中,这种方法关注的是系统功能的失效而不是个别设备的故障。功能分 析法在分析特定的故障而不是单个元件故障时特别有效。
2.2.3综合法
FMEA可以首先对系统或设备采用功能分析法,然后对那些直接导致功能失效的部 件进行重点的故障分析。也就是说,首先进行系统的功能故障分析,然后,对那些功能 分析失败的,且可能产生危险后果的,而且又没有满足要求的备用系统的,再进行部件 级别的故障模式和影晌分析。
2.3加工中心子系统层次划分
VMC650加工中心的结构技术配置参数如附录岛所示。根据各部分的结构组成, 功能划分,进行子系统层次的划分。按照功能方面,可以将加工中心划分成动力系统、 传动系统、执行系统、辅助系统、通讯系统五个功能模块;按照结构,一般可以划分成 工作台、电气系统、数控系统、换刀系统、液压系统移动系统、主轴箱部位、传动系统、 床身尾座系统、装夹系统、辅助系统等十个部分。其中,对于五轴联动加工中心,工作台系统又可以分为工作台转动系统和工作台摆动系统。辅助系统下的子系统包括润滑系统、冷却系统和测量系统。对于主轴箱部位又可以分为I轴、Z轴、变速机构、主轴、电机、进给箱等。对于加工中心的传动部分,针对X,Y,Z三个方向的平动,可以分为X轴导轨系统、Y轴导轨系统、Z轴导轨系统,以及X轴丝杠系统、Y轴丝杠系统、Z轴丝杠系统。床身尾座系统包括导轨、床身、床腿。对本文的研究对象VMC650加工中心,各子系统组成见图2.3。这里需要说明的是,软件平台提供了编辑重新安排系统层次布局的接口,方便进行用户自定义安排系统层次的布局。
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