[课设毕设论文] 机械制造的工艺可靠性研究(国防科学技术大学博士学位论文)

机械制造的工艺可靠性研究(国防科学技术大学博士学位论文)

摘  要
产品的可靠性是设计出来、制造出来、管理出来的。产品在设计阶段确定的可靠性要求需要通过制造过程予以实现和保障，如果在制造过程中不充分考虑各种因素对产品可靠性的影响并加以控制，加工完成后产品的可靠性指标往往达不到设计的要求。因此，在制造过程中保障产品的可靠性是一个必须解决的问题。论文针对制造过程中最常见的机械制造过程开展产品可靠性的保障研究。
在当前快速响应制造的需求背景下，制造企业面临研制时间短，技术上的不确定因素，技术改造的滞后，产品可靠性缺乏实践考验，管理缺乏经验等问题。深入研究和解决这些问题，必须要贯彻以可靠性工程为重点，积极开展工艺可靠性研究，强化技术基础、加强管理，实施技术与管理的有机结合，使工艺可靠性工作最终达到保障产品可靠性的目的。因此，论文以此需求为牵引，在总结相关研究的基础上提出了机械制造工艺可靠性的基本概念和分析方法，并建立相应的模型来指导对机械制造过程的有效控制，为机械制造过程保障产品可靠性的最终目标提供技术支持。
论文主要在以下几个方面开展了研究： 1）机械制造工艺可靠性的概念和评价指标
根据分析和控制机械制造过程保障产品可靠性能力的研究需求，论文在系统总结已有研究的基础上，提出了机械制造工艺可靠性的基本概念。为全面评价机械制造的工艺可靠性，提出了实用的评价指标体系，如工艺可靠度、工艺故障发生率、工艺故障平均维修时间、工艺稳定性、工艺自修正性能、工艺遗传性等，并给出了相应的计算方法和选择原则。
2）工艺可靠性建模
由于产品的可靠性指标是在孔位特征的加工过程中逐渐形成的，所以为了保障产品的可靠性，需要首先确定那些决定产品可靠性指标的关键孔位特征。论文通过Bayes方法整合多个专家的判断，来确定那些影响产品可靠性指标的关键孔位特征。在确定关键孔位特征之后，论文根据关键孔位特征加工过程之间的相互关系以及它们对工艺可靠性的作用，建立了工艺可靠性的各类模型。
3）工艺可靠性影响因素的分析和控制
由于关键孔位特征的加工过程往往决定了产品固有可靠性水平，因此论文将孔位特征的加工过程作为工艺可靠性的主要影响因素。只有对这些影响因素加强分析和控制才能使机械制造的工艺可靠性达到保障产品可靠性的要求。因此，论文首先提出了关键孔位特征加工过程影响因素的模糊评价方法，然后从产品孔位特征的测量数据分析入手，分别针对多个孔位特征的控制和多工序加工过程的单个孔位特征的控制需求，运用多元统计分析方法来实现分析和控制。为减少加工过程中工艺故障的发生，从而保证工艺可靠性的指标符合要求，论文在充分考虑工艺故障的损失和预防性维修费用的前提下，基于比例故障模型提出了预防性维修的决策方法，能够有效降低机械制造过程的运行费用并保证工艺故障发生率不超过要求的水平。
4）工艺可靠性的评定
论文将机械制造工艺可靠性的评定分为系统级和指标级。在系统级的工艺可靠性评定中，从保障产品可靠性的效果评价出发，通过试生产的产品可靠性指标与目标值之比来评定工艺可靠性，这就要求准确估计产品的可靠性。但是在产品制造完成交付用户之前，因为受时间或经费的限制，不允许投入大量产品进行可靠性试验或者试验时间很短没有失效数据，难以直接预计产品的可靠性。因此，论文以比较常见的寿命服从威布尔分布的产品为研究对象，提出了在产品可靠性小样本试验零失效的情况下，根据类似产品的可靠性数据和关键孔位特征数据的比较来评定产品可靠性，从而能够较准确地通过其可靠性指标与目标值之比来评定机械制造的工艺可靠性；在指标级的工艺可靠性指标评定中，论文提出结合试生产的数据来评定工艺可靠性指标的方法：基于Bayes融合的工艺故障发生率评定方法和验证工艺故障平均维修时间的序贯验后加权检验方法。论文所提方法与试生产相结合，在小样本条件下能够较准确地验证工艺可靠性指标，从而为及时改进相关工艺和设备提供理论与技术支持。
论文从实践需求出发，初步探讨了机械制造工艺可靠性的理论和方法，能够为设计和改进工艺路线、缩短开发周期、生产符合可靠性要求的产品提供有效参考。

关键词：机械制造过程；工艺可靠性；指标；产品可靠性；孔位特征；分析；控制；评定