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加工中心FMECA分析方法
閱讀：258 發(fā)布時間：2020-8-12 2.2FMEA的分析方法
在實際工程中，F(xiàn)MEA主要分為單獨FMEA和綜合FMEA[21]，單獨FMEA又分為 設計FMEA和過程FMEA。設計FMEA又分為功能FMEA (Function FMEA——FFMEA)、硬件設計 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的應用目的和應用方法略有不同。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) 品設計（功能設計、硬件設計、軟件設計）、生產(chǎn)（生產(chǎn)可行性分析、工藝設計、生產(chǎn) 設備設計與使用）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，取決于設計的復雜程度和可利用信息的多少。對復雜系統(tǒng)進 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 進行產(chǎn)品的改進、改型 或新產(chǎn)品研制提供依據(jù) |
| 目的 | 能設計的缺陷與 薄弱環(huán)節(jié)為系統(tǒng) | 件、軟件設計的缺 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)工藝的設計 | |
| 功能設計的改進 | 系統(tǒng)的硬件、軟件 | 改進提供依據(jù)。分析研 | ||
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| 和方案的權(quán)衡提 供依據(jù) | 設計改進和方案權(quán) 衡提供依據(jù) | 究產(chǎn)生設備的故障對產(chǎn) 品的影響，為生產(chǎn)設備 的改進提供依據(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行評價，并對潛在的故障模式及其 影響進行分析。當產(chǎn)品可按設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展到系統(tǒng)級，即自下而上進行分析。采用這種方法進行 FMEA分析是較為嚴格的。
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，是一種低級別的 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 嚴密的優(yōu)點。但如果系統(tǒng)比較復雜，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)還沒有后確定，那么這種方法將很難進行。
2.2.2功能分析法
當系統(tǒng)構(gòu)成不能明確確定時（如在產(chǎn)品研制初期，各個部件的設計尚未完成，得不 到詳細的部件清單、產(chǎn)品原理圖及產(chǎn)品裝配圖），或當產(chǎn)品的復雜程度要求從初始約定 層次開始向下分析，即自上而下進行分析時，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雜系統(tǒng)的分析，每個繼承級別的詳細分析僅僅集中在幾個 重要的貢獻因素中，這種方法關注的是系統(tǒng)功能的失效而不是個別設備的故障。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)或設備采用功能分析法，然后對那些直接導致功能失效的部 件進行重點的故障分析。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、變速機構(gòu)、主軸、電機、進給箱等。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軸導軌系統(tǒng)、Y軸導軌系統(tǒng)、Z軸導軌系統(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，方便進行用戶自定義安排系統(tǒng)層次的布局。