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「案例分析」产物设计历程中的DFMEA的运用|鸭脖娱乐
来源:鸭脖娱乐    发布时间:2021-06-25 01:05:02
本文摘要:质量是设计出来的,设计历程造就产物质量。

质量是设计出来的,设计历程造就产物质量。提升设计质量关键在于预防,在于DFMEA应用成熟度。DFMEA是国际通用的有效的设计质量预防工具,但真正开展得好且富有成效的并不多见,海内企业更是寥若晨星。今天,情报君就通过案例帮你一招搞定DFMEA的运用。

想要一招搞定DFMEA的运用,就想要清楚的知道什么是DFMEA?DFMEA(Design Failure Mode and Effects Analysis,设计失效模式及结果分析)什么是DFMEADFMEA是指设计阶段的潜在失效模式及结果分析,是从设计阶段掌握产物质量预防的一种手段,是如何在设计研发阶段保证产物在正式生产历程中交付客户历程中如何满足产物质量的一种控制工具。因为同类型产物的相似性的特点,所以的DFMEA阶段经常会借鉴以前量产过或正在生产中的产物相关设计上的优缺点评估后再针对新产物举行的革新与改善。

DFMEA基本原则DFMEA是在最初生产阶段之前,确定潜在的或已知的故障模式,并提供进一步纠正措施的一种规范化分析方法;通常是通过部件、子系统/部件、系统/组件等一系列步骤来完成的。最初生产阶段是明确为用户生产产物或提供服务的阶段,该阶段的界说很是重要,在该阶段开始之前对设计的修改和更正都不会引起严重的结果,而之后对设计的任何变换都可能造成产物成本的大幅提高。

DFMEA应当由一个以设计责任工程师为组长的跨职能小组来举行,这个小组的成员不仅应当包罗可能对设计发生影响的各个部门的代表,还要包罗外部主顾或内部主顾在内。DFMEA的历程包罗产物功效及质量分析、分析故障模式、故障原因分析、确定革新项目、制定纠正措施以及连续革新等6个阶段。DFMEA的案例分析DFMEA是一种以预防为主的可靠性设计分析技术,该技术的应用有助于企业提高产物质量,降低成本,缩短研发周期。

现在,DFMEA已在航空航天以及外洋的汽车行业获得了较为广泛的应用,并显示出了庞大的威力;但在海内汽车行业并没有系统地展开,也没有发挥其应有的作用。本文以DFMEA在国产汽油机节省阀体的革新设计中的实施为例,对革新后的DFMEA的实施方法和流程举行论述。

一、实施DFMEA存在的难题发念头为完成其相应的功效,组成结构庞大,零部件的数量也很庞大,如不加选择地对所有的零部件和子系统都实施DFMEA,将会泯灭大量人力、物力和时间,对于初次实施DFMEA的企业险些是不行能完成的事情。为此,需要开发一种方法,能够从发念头的子系统/零部件中选择出优先需要举行分析的工具。

发念头由曲柄连杆机构、配气机构、燃油供应系统、进气系统、冷却系统和润滑系统等组成,各机构和系统完成相应的功效。子系统的下级部件或组件通常需要配合完成相应的功效,在形貌这些部件或组件的功效时,不仅应该形貌其独立完成的功效,还应形貌与其他部件配合完成的功效。

组成发念头的零部件种类许多,不仅包罗机械零部件另有电子元件,电子部件的故障模式已经较为规范和完整,但机械系统及其零部件的故障模式相当庞大,不仅没有完整且规范的形貌,二者之间另有一定的重复,为DFMEA事情的开展带来了难题,故需要为机械系统及其零部件建设相应的故障模式库。二、实施DFMEA的准备事情由于在发念头设计中实施DFMEA要遇到较多难题,故作者建议,在详细实施DFMEA之前,需要做好建设较为完善的故障模式库并确定DFMEA的详细分析工具等准备事情。1.建设故障模式库的方法发念头的组成零部件多、结构庞大,大多数零部件在运行时还会有相互作用,导致零部件、子系统和系统的故障模式不仅庞大,各条理的故障模式还会相互重复,需要为发念头建设一个故障模式库;该模式库不仅应该包罗发念头中所有子系统和零部件的故障模式,还能够反映出该故障模式究竟属于哪一个零部件或系统,其建模流程如下图所示。(1)建设系统结构树为建设故障模式库,首先要建设系统的结构树,它并不依赖于某一特定的产物,而是依据同一类产物建设。

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如建设一个汽油机的结构树时,应思量该厂所有的汽油机,分析出其配合特点后建设结构树;对于组成结构有重大改变的产物,可以思量为其改变的部门建设一个分支,挂接在系统结构树的相应节点上。以汽油机的节省阀体为例,该阀体大致都由阀体、怠速控制阀、节气门位置传感器等组成,细节部门会有所差别,节省阀体的系统结构树如下图所示。

(2)确定故障数据源为确定故障模式,先要找到相应的数据源;建议选择同类产物的试验数据或三包数据,因为这两种数据中较为详细地记载了产物在试验和使用历程中泛起的故障。由于发念头可靠性试验的成本很高,一般企业中都不会有充实的试验数据;只管三包数据记载的不是十分规范,但通过归纳和整理,仍然可以从中抽象出故障模式。

所以,在试验数据不富足的情况下,一般推荐接纳三包数据。(3)筛选所分析子系统的故障数据一般来讲,故障数据来自于系统,需要将故障数据逐层筛选,才气最终获得系统、每一级子系统以及零部件的故障数据,为确定其故障模式作准备。(4)确定关键字三包数据来自于差别的维修点,并非由专业的试验人员收集,难免存在不规范的现象,好比对于“密封不严”这一故障现象,故障数据中就会有“密封不严、不密封、密封性差、密封性欠好”等多种形貌。

针对这种现象,建议数据归纳人员先要相识种种故障现象的形貌,在此基础上确定关键字,对所选子系统的故障数据举行归类。关键字确定的原则是,能筛选到95%以上的同种故障现象,只管做到不遗漏;差别故障现象间只管做到不重复。因此,筛选同一种故障现象很可能需要确定几个关键字。(5)对系统的故障数据举行分类依据确定的关键字对系统的故障数据举行分类,分类后的故障数据就可以用来抽象出故障模式。

(6)故障模式的抽象凭据分类后的故障数据,可以抽象出相应的故障模式。故障模式要求用术语表现,汽车产物可以参照尺度 QC—900;尺度中没有的故障模式,需由工程师商量之后统一确定。(7)故障模式挂接在系统结构树的节点上系统、子系统及零部件等差别条理都市有相应的故障模式,需要将其挂接在相应的节点上,至此故障模式库就搭建完成。随着分析事情的深入和故障数据的连续归纳,故障模式库会越来越完整。

对节省阀体的故障数据举行以上的处置惩罚之后,获得了各级组件及零部件的故障模式,建设了节省阀体的故障模式库,下图示出故障模式库的一部门。需要指出,实施DFMEA时分析工具的故障模式不仅泉源于故障模式库,还来自于事情小组的分析。

2.确定DFMEA的详细分析工具凭据实施DFMEA需要泯灭大量时间的详细情况,本研究提出了一种新方法来确定需要详细实施DFMEA的工具;思路是对系统举行逐级分析,凭据一定的尺度确定需要详细分析的分支(以下称为重要分支),对重要分支一直细化到最底层,不行再分的重要分支即为需要详细分析的工具。方法分为3步,即建设系统的组成结构树、确定阈值、选择所需分析的工具。(1)建设系统的组成结构树此处系统的组成结构树与上述中的系统结构树类似,但本质上差别。

这里的系统组成结构树是与系统的组成完全相同,依照系统的结构和功效逐级向下建设,直到系统的零部件为止(称为组成结构树的叶结点),组成结构树的示意图见下图。图中的系统由子系统1和子系统2组成,两个子系统划分完成相应的功效。

子系统1由子总成1和2组成,子总成1又可以向下划分为零部件;子系统2由两个零部件组成。其中S12,S21,S22,S111和S112都是该组成结构树的叶结点。(2)确定阈值阈值是确定重要分支所依据的条件。

凭据DFMEA的原理,推荐确定重要度(S)和风险顺序数(RPN)两个参数的阈值,只要某分支的S和RPN两参数中的任意一个即是或凌驾阈值,该分支就被确定为重要分支。除S和RPN以外,DFMEA中另有发生度(O)和探测度(D)两个参数,S用来形貌故障结果,O讲明故障原因的发生概率,D是对探测措施有效水平的怀抱,RPN是S,O,D3者的乘积。O和D的阈值凭据类似产物的故障数据确定,原则是要比DFMEA中的阈值低。

(3)选择所需分析的工具对产物的组成结构树逐级向下分析,首先确定第一级分支的所有的S,O,D值,并盘算获得RPN值;然后凭据阈值来确定哪一个分支为重要分支,被确定为重要分支的仍然重复以上历程直到组成结构树的叶结点,非重要分支则不再继续分析。以下图所示的系统组成结构树为例,选择需要分析的工具。假设S和RPN的阈值划分为6和70,组成结构树中分支的各参数情况如图5所示,有“3”的部门为重要分支。由图可见,子系统S1的S和RPN都到达阈值,被确定为重要分支;子系统S2的RPN虽未到达阈值,但S已经凌驾阈值,也被确定为重要分支;S12,S22和S111被确定为分析工具,需要对其举行详细的DFMEA。

分析节省阀体的故障数据,确定S和RPN的阈值划分为5和30,分析效果见下图。由分析效果可知,需要对节气门位置传感器、怠速控制阀、阀片、阀体本体举行详细的DFMEA。三、实施DFMEA的流程为增加DFMEA的可用度,使初次举行DFMEA的事情人员也能顺利地实施DFMEA,针对发念头设计的特点,对DFMEA的流程举行了进一步的归纳和革新(见下图)。

为加深对实施阶段的明白,提高分析效率,将实施阶段分成确定基础项、确定衍生项及生成DFMEA陈诉等3步。实施阶段中,功效、潜在故障模式、潜在故障影响、故障原因和现有控制措施等5个加“3”的为基础项,它们的分析是决议DFMEA实施乐成与否的关键;S,O,D,RPN和建议的纠正措施为衍生项;基础项确定之后,衍生项可以随之确定。1.分析基础项(1)功效分析项目的功效,用尽可能简明的文字来说明被分析项目满足设计意图的功效;阀体的功效是与阀片配合保证最小流量;与怠速控制阀配合保证怠速流量;与节气门位置传感器配合保证主进气量。(2)潜在故障模式每项功效会对应一种或一种以上的故障模式,填写故障模式要遵循"破坏功效"的原则,即只管列出破坏该功效的所有可能的模式;故障模式大部门泉源于故障模式库,另有一部门是新泛起的故障模式以及小组分析的效果,阀体的潜在故障模式为磨损、裂纹、断裂以及积碳等。

(3)潜在故障结果每种故障模式都市有相应的故障结果;分析故障结果时,应尽可能分析出故障的最终影响,即最严重的影响;阀体的潜在故障结果为发念头无力、燃油消耗率高、怠速高。(4)潜在故障起因所谓故障的潜在起因是指设计单薄部门的迹象,其效果就是故障模式;凭据阀体结构和对其举行的功效分析,可以知道阀体磨损的潜在故障原因为,阀体喉口与阀片直径不匹配;阀杆与阀片螺钉孔的位置不匹配;怠速控制阀与怠速通道的孔径不匹配;怠速通道的孔系差别轴。

(5)现有控制措施凭据故障的潜在起因可确定预防与探测的措施,这些都是已有的或将要有的措施。阀体的现有控制措施为配合设计阀体喉口和阀片直径,保证其配合间隙;配合设计阀杆和阀片螺钉孔位置,保证其同心度;配合设计怠速控制阀和怠速通道的孔径,保证其配合间隙。

2.分析衍生项凭据潜在故障结果确定S,凭据潜在故障原因以及同型产物的三包数据确定O,凭据探测措施确定D;凭据确定的S,O,D盘算获得RPN值。如果需要修正,可以提出适当的建议措施,作为革新的依据,最后生成统一的DFMEA陈诉。

美国汽车工业行动团体(AIAG)颁布的FMEA尺度中,提供了严重度、O和D的评定准则[3],其中,O准则很是直观,凭据盘算获得的频率即可得。D和严重度判断准则的操作性较差,作者推荐企业凭据AIAG的D准则,联合企业现有的控制措施制定适用于企业自身的D判断准则。至于严重度的判断,提倡仍沿用AIAG的准则,但为了增强其可操作性,作者对其举行了进一步的归纳总结,生成如下图所示的流程;凭据该流程即可很容易地判断每种故障的严重度。阀体磨损的严重度影响了发念头的基本功效,但未完全丧失,所以严重度为7;阀体磨损的O凭据故障数据的统计效果,联合专家组的分析,确定O为3;阀体磨损的检测度现有的控制措施除硬度检测外,均为对两零部件的配合检测,有较多的时机能找出潜在的起因,检测度为4。

专家组确定S和RPN的阈值为7和80,当S凌驾7(含7),RPN凌驾80(含80)时,必须对其举行革新。因此,提出了以下建议措施:a)阀体喉口和阀片直径、阀片和阀杆影响全闭泄漏量,除保证其配合间隙外,还应通过设计保证装配后阀体喉口和阀片的同轴度,并举行全闭泄漏量检测;b)怠速控制阀和怠速通道影响怠速流量,先需要通过设计保证怠速通道孔系的同轴度,然后保证怠速控制阀和怠速通道的同轴度和间隙。完成以上分析后,要凭据建议措施对设计举行修正(实际接纳的措施可能与建议措施差别),修正后再重复以上步骤,直至S和RPN低于确定的DFMEA的S和RPN阈值。

3.生成DFMEA陈诉完成每轮DFMEA之后,要实时生成DFMEA陈诉,包罗需革新的零部件、建议措施和革新措施等。


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