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加工中心FMECA故障模式、影響及危害性概述
閱讀:172 發(fā)布時間:2020-8-12 故障模式、影響及危害性概述
故障模式、影響及危害性分析(FMECA)是可靠性設(shè)計(jì)的一種分析方法。其目的在于 預(yù)防和控制故障,提高產(chǎn)品的可靠性。由于該方法比較簡單、實(shí)用、費(fèi)用低、效果明顯 及適用于各種產(chǎn)品的全壽命周期等優(yōu)點(diǎn),得到了工程界的廣泛重視。
故障模式、影響及危害性分析(FMECA)包括兩個內(nèi)容,即故障模式、影響分析(FMEA) 和危害性分析(CA)。前者屬定性分析,后者是在前者基礎(chǔ)上的擴(kuò)展與深化,必須依據(jù)一 定的數(shù)據(jù),使分析量化,屬定量分析%1。
在條件允許的情況下,應(yīng)盡可能進(jìn)行FMECA分析,從而使分析工作深入、準(zhǔn)確。 在缺乏數(shù)據(jù)的情況下,可先采用FMEA,待條件允許時,再補(bǔ)充進(jìn)行CA分析。
目前,在*發(fā)達(dá)的國家中,F(xiàn)MECA技術(shù)已廣泛應(yīng)用于宇航、核工業(yè)、機(jī)械、〖電 力、造船等領(lǐng)域,并且明文規(guī)定,F(xiàn)MECA資料是*的設(shè)計(jì)資料之一。也就是說, 不進(jìn)行FMECA的設(shè)計(jì),就不可能獲得生產(chǎn)批準(zhǔn)。我國也制定了相應(yīng)的國標(biāo)、國軍標(biāo)、 部標(biāo)等,如GJB 1391 — 92《故障模式、影響及危害性分析的要求和程序》是中國1992 年出版的國家標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了對產(chǎn)品進(jìn)行故障模式、影響及危害性分析的要求和程序, 主要適用于軍工產(chǎn)品[17]。%
2.1,1FMECA分析目的
(1)明確重要故障模式
通過FMEA分析可以確定對系統(tǒng)有重大影響的故障模式,從而為改善系統(tǒng)提供依 據(jù),進(jìn)而預(yù)防事故的發(fā)生。
(2)明確品質(zhì)管理存在問題
通過FMEA可以確定品質(zhì)管理、檢驗(yàn)、制造等各階段可能出現(xiàn)的問題點(diǎn),F(xiàn)MEA 結(jié)果可作為改善對象列入作業(yè)過程、測試過程、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等過程之中,從而有利于預(yù)防 問題的產(chǎn)生。
(3)確定設(shè)計(jì)及維護(hù)改進(jìn)需求
通過FMEA,可以確定設(shè)備的重要故障,并可據(jù)此確定是否需要增加系統(tǒng)安全性設(shè) 計(jì)或冗余設(shè)計(jì);同時可檢驗(yàn)其維護(hù)方式、保養(yǎng)周期等。通過FMEA重新修改操作說明書,可以明確產(chǎn)品安全方面的問題點(diǎn),為防范操作失誤提供第一手資料。
(4)設(shè)計(jì)評審
FMEA的分析結(jié)果可作為設(shè)計(jì)評審的輸入,以確定設(shè)計(jì)方面是否存在重大問題,并 據(jù)此對設(shè)計(jì)進(jìn)行評審和更改。
2.1.2常用的術(shù)語
依據(jù)GJB1391-92,F(xiàn)MEA方法是以表格形式來分析系統(tǒng)基本構(gòu)成件或構(gòu)成件發(fā) 生故障時,會對上層系統(tǒng)或子系統(tǒng)造成何種影響。通過FMEA分析可以幫助確定故障原 因,并通過采取補(bǔ)償措施來消除故障原因,及降低故障影響[17]。FMEA的分析對象可
以是產(chǎn)品、設(shè)備、制造過程、或設(shè)備維護(hù)作業(yè)等。FMEA分析法可被應(yīng)用于設(shè)計(jì)策劃、
開發(fā)、設(shè)計(jì)制造直至使用等各個階段。
2.1.2.1故障
產(chǎn)品不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)稱為故障。對某些不可修復(fù)的產(chǎn)品,
如電子元器件、等稱為失效。
2.1.2.2故障模式
(1)故障模式的定義
故障模式是發(fā)生在構(gòu)成件或子系統(tǒng)上的故障狀態(tài)或故障現(xiàn)象,可依據(jù)其特征分為機(jī) 械類故障、電器類故障、化學(xué)類故障等。
(2)常見故障模式
一般講,可以把故障模式分為:損壞、退化、松脫、失調(diào)、堵塞與滲漏、功能下降 及其他等八種類型。
(a)損壞型故障模式主要針對強(qiáng)度不足等失效問題,例如:裂痕、裂紋、破裂、裂 開、斷裂,碎裂、彎壞、扭壞、變形過大、塑性變形、拉傷、卡死、燒蝕、燒壞、燒斷、 擊穿、磨料磨損、點(diǎn)蝕,蠕變、剝落、短路、開路、斷路、錯位等。
(b)退化型故障模式主要針對時間等失效問題,例如:老化、變色、變質(zhì)、表面防 護(hù)層脫落、浸蝕、腐蝕、正常磨損、積炭、發(fā)卡等。
(c)松脫型故障模式主要針對聯(lián)接等失效問題,例如.•松曠、松動、脫開,脫掉、 脫焊等。
(d)失調(diào)型故障模式主要針對裝配、調(diào)整等失效問題,例如:間隙不適、流量不當(dāng)、 壓力不當(dāng)、電壓不適、電流不適、行程不當(dāng)、響度不適等。
(e)堵塞型故障模式主要針對通路等失效問題,例如:不暢、堵塞等。
(f)滲漏型故障模式主要針對密封等失效問題,例如:滲油、滲水、漏油、漏水、漏氣、漏風(fēng)、漏電、漏雨等。
(g)功能型故障模式主要針對動作等失效問題,例如:功能不正常、性能不穩(wěn)定、 性能下降、性能失效、起動困難、運(yùn)動超前、運(yùn)動滯后,運(yùn)動干涉、轉(zhuǎn)向過度、轉(zhuǎn)向沉 重(控制操縱不靈活)、轉(zhuǎn)向不回位、離合器結(jié)合不穩(wěn)、分離不*、分離不開、制動 剎車跑偏、流動不暢、指示不準(zhǔn)、參數(shù)輸出不準(zhǔn)、失調(diào),抖動、溫升過高、漂移、聲不 響、燈不亮、接觸不良、有異響等。
(h)其它型故障模式:上述其中失效形式不能包括的故障模式,如潤滑不良、汽車
沒油、駕駛室悶熱、缺油、缺水、排冒黑煙等。
2.1.2.3故障影響
故障模式對產(chǎn)品的使用、功能或狀態(tài)所導(dǎo)致的后果。故障影響一般分為局部影響,
高一層影響和終影響三級。
2.1.2.4故障原因
直接導(dǎo)致故障或引起性能降低進(jìn)一步發(fā)展為故障的那些物理或化學(xué)過程、設(shè)計(jì)缺
陷、工藝缺陷、零件使用不當(dāng)或其他過程。
2.1.2.5嚴(yán)重度
嚴(yán)重度又稱為嚴(yán)酷度,是指故障模式所產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度。嚴(yán)重度應(yīng)考慮到故障
造成的壞的潛在后果,并應(yīng)根據(jù)終可能出現(xiàn)的人員傷亡、系統(tǒng)損壞或經(jīng)濟(jì)損失的程
度來確定。它有定性描述和定量描述。
2.1.2.6危害性與危害度
危害性是故障模式發(fā)生后果及其發(fā)生概率的定性描述。
危害度是故障模式發(fā)生后果及其發(fā)生概率的定量描述。故障模式是發(fā)生在構(gòu)成件或 子系統(tǒng)上的故障狀態(tài)或故障現(xiàn)象,可依據(jù)其特征分為機(jī)械類故障、電氣類故障、化學(xué)類 故障等。
2.1.3開展FMEA應(yīng)具備的條件
FMEA的任務(wù)是列出在產(chǎn)品任務(wù)階段中各種故障模式、故障原因,并對每種故障模 式可能造成的后果進(jìn)行分析,劃分相應(yīng)的嚴(yán)重度類別,提出應(yīng)采取的預(yù)防性措施。為此, 在進(jìn)行FMEA分析時,對分析對象有全面而深入的了解是十分重要的。因?yàn)镕MEA的 基礎(chǔ)是列舉故障模式,如果對分析對象缺乏系統(tǒng)、深入的了解,列舉出的故障模式要么 漏洞百出,要么不倫不類,對改善并無多大幫助[18~2()]。為了使FMEA分析能真正發(fā)揮 其應(yīng)有的作用,分析人員在對分析對象實(shí)施FMEA分析前,需要具備以下基本條件:
(1)熟悉產(chǎn)品的工作原理、任務(wù)階段、環(huán)境條件、各項(xiàng)功能及設(shè)計(jì)要求;
(2)對同類產(chǎn)品或相似產(chǎn)品的故障情況有所了解;
(3)收集產(chǎn)品的文件和資料,包括系統(tǒng)圖、結(jié)構(gòu)圖、動作順序、操作指導(dǎo)書、故障 排除等;
(4)對類似系統(tǒng)的調(diào)查。通過對功能、性能、用途、使用條件等方面相類似的系統(tǒng) 之特征、故障及對策的調(diào)查,加深對該系統(tǒng)的認(rèn)識。
2.1.4 FMEA的分析步驟
進(jìn)行系統(tǒng)的FMECA —般分為以下十一個步驟。
(1)明確分析范圍根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、重要程度、技術(shù)成熟性、分析工作的進(jìn)度 和費(fèi)用約束等,確定系統(tǒng)中進(jìn)行FMECA的產(chǎn)品范圍。
(2)系統(tǒng)任務(wù)分析描述系統(tǒng)的任務(wù)要求及系統(tǒng)在完成各種任務(wù)時所處的環(huán)境條件。 系統(tǒng)的任務(wù)分析結(jié)果一般用任務(wù)剖面來描述。
(3)系統(tǒng)功能分析分析明確系統(tǒng)中的產(chǎn)品在完成不同的任務(wù)時所應(yīng)具備的功能、工 作方式及工作時間等。
(4)確定故障判據(jù)制定與分析判斷系統(tǒng)及系統(tǒng)中的產(chǎn)品正常與故障的準(zhǔn)則。
(5)確定故障模式故障模式分析是找出系統(tǒng)中每一產(chǎn)品(或功能、生產(chǎn)要素、工藝流 程、生產(chǎn)設(shè)備等)所有可能出現(xiàn)的故障模式。
(6)確定故障模式影響故障影響分析是找出系統(tǒng)中每一產(chǎn)品(或功能、生產(chǎn)要素、工 藝流程、生產(chǎn)設(shè)備等)每一可能的故障模式所產(chǎn)生的影響,并按這些影響的嚴(yán)重程度進(jìn) 行分類;根據(jù)故障判據(jù)確定故障模式影響的嚴(yán)重度。
(7)確定故障原因故障原因分析是找出每一個故障模式產(chǎn)生的原因,根據(jù)故障判據(jù) 確定故障原因的發(fā)生度和檢測度。
(8)確定設(shè)計(jì)過程控制故障檢測方法分析是分析每一種故障模式是否存在特定的 發(fā)現(xiàn)該故障模式的檢測方法,從而為系統(tǒng)的故障檢測與隔離設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
(9)RPN終風(fēng)險評估對系統(tǒng)中每一產(chǎn)品(功能、生產(chǎn)要素、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備 等)按其故障的發(fā)生概率、檢測率和嚴(yán)重程度進(jìn)行綜合評估。
(10)采取措施降低風(fēng)險補(bǔ)償措施分析是針對故障影響嚴(yán)重的故障模式,提出設(shè)計(jì) 改進(jìn)和使用補(bǔ)償措施。
(11)給出分析結(jié)論根據(jù)故障模式影響分析的結(jié)果,找出系統(tǒng)中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié), 并制定和實(shí)施各種改進(jìn)與控制措施,以提高產(chǎn)品(或功能、生產(chǎn)要素、工藝流程、生產(chǎn) 設(shè)備等)的可靠性(或有效性、合理性等),以便終完成FMEA分析。