失效排序與糾正方法在模具升降機(jī)構(gòu)上的應(yīng)用

1、176機(jī)械設(shè)計(jì)與制造MachineryDesign&Manufacture第4期2016年4月失效排序與糾正方法在模具升降機(jī)構(gòu)上的應(yīng)用關(guān)玉明，劉慧娟，劉琴，冀承林(河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津300130)摘要：對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行失效分析后，需要對(duì)失效情景進(jìn)行排序，以篩選出重要失效模式進(jìn)行優(yōu)先糾正。針對(duì)傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)(RPN)排序方法存在的缺陷，從減少主觀因素的干擾以及提高優(yōu)先數(shù)可信度的角度，論文提出了基于經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)排序方法(

2、riskprioritynumberrankingmetllodbasedoneconomiclosses—ERPN)。首先確定出某潛在失效情景的嚴(yán)重度，再確定出其初始事件發(fā)生概率以及此失效所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，用兩者的乘積作為ERPN值并進(jìn)行排序；按照TRIZ中解決概念設(shè)計(jì)問(wèn)題的方法對(duì)失效進(jìn)行分類(lèi)，提出了基于物質(zhì)一場(chǎng)模型和發(fā)明原理的失效糾正方案。將該排序和糾正方法綜合應(yīng)用在珍珠巖吸音板生產(chǎn)線的模具提升和下放機(jī)構(gòu)中，取得了良好的效果。關(guān)鍵詞

3、：失效排序；ERPN；失效糾正；TRIZ中圖分類(lèi)號(hào)：THl6；THl2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—3997(2017)04—0176—05ApplicationofFailureRankingandCorrectingMethodonModeLiftingandLoweringMechanismGUANYuming，LIUHuijuan，LIUQin，JIChenglin(SchoolofMechanicalEngineering

4、，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China)Abstract：Thefailurescenariosneedtoberanked夠erthefailureanalysisofmechanicals弘teminordertoscreenoutimportantfailuremodesforpriorcorrectionAimingatthedefectsoftraditionalris

5、kprioritynumber(RPN)，inordertoreducetheinte毋renceofsubjectivityandimprovethecredibilityofriskprioritization，anewriskprioritynumberrankingmethodbasedoneconomiclossesnamedERPNisproposea【Firststep括todeterminetheseverityofap

6、otentialfailuresituation，thenmakesuretheprobabilityoftheinitialeventandtheeconomiclossescausedbyit，takingtheproductofthetwoastheERPNva／ue；ClassifyingthefailureusingthemethodofsolvingconceptualdesignprobleminTRIZforrefere

7、nce，thepaperputsforwardthefailurecorrectionsolutionbasedonSuFieldmodelandinventionprinciplesApplytherankingandcorrectingmethodtothemodeliftingandloweringmechanisminperlitesoundabsorbingboardproductionline，and口sm可磁to，yres

8、ultWasobtainedKeyWords：FailureRanking；ERPN；FailureCorrection；TRIZ1引言傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)(RiskPriorityNumber，RPN)排序方法是根據(jù)發(fā)生頻度(0)、嚴(yán)重度(s)、檢測(cè)難易程度(D)這三個(gè)參數(shù)乘積決定，每個(gè)參數(shù)取值有10種，因此S、0、D總共有1000種組合，但它們乘積只有120種，因此存在重復(fù)性、離散性、準(zhǔn)確性、靈敏度、以及權(quán)重衡量等問(wèn)題，且這三個(gè)參數(shù)只考

9、慮了安全性，沒(méi)有考慮到失效所造成的經(jīng)濟(jì)損失問(wèn)題。文獻(xiàn)利用最大信息熵理論提出了風(fēng)險(xiǎn)排序的新方法Ⅲ，但仍采用傳統(tǒng)方法中的參數(shù)值，存在本質(zhì)不足；文獻(xiàn)田提出基于費(fèi)用期望值的風(fēng)險(xiǎn)排序方法，但未提出具體實(shí)現(xiàn)途徑；文獻(xiàn)呶寸基于壽命成本的FMEA進(jìn)行了探索，未深入涉及到工藝過(guò)程；文獻(xiàn)[41提出基于費(fèi)用及發(fā)生概率的定性與定量結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，文獻(xiàn)[51將改進(jìn)的方法應(yīng)用在數(shù)控磨床的失效排序上，但對(duì)于費(fèi)用的表述不夠明確且均未涉及經(jīng)濟(jì)損失概念，因此提出基于經(jīng)

10、濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)排序方法(riskprioritynumberbasedon山eeconomiclosses，ERPNo此外，傳統(tǒng)失效糾正多是根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，效率較低，針對(duì)性不強(qiáng)，缺乏一套完整的解決問(wèn)題的機(jī)制，TRIZ理論為失效糾正提供了新思路，文獻(xiàn)對(duì)預(yù)期失效分析進(jìn)行了詳細(xì)介紹[61，文獻(xiàn)進(jìn)一步研究并給出了工程應(yīng)用實(shí)例聞，但對(duì)于失效的解決多是基于沖突矩陣，在此基礎(chǔ)上提出將TRIZ中的物質(zhì)一場(chǎng)模型與沖突矩陣相結(jié)合的方法，并給出利用TR

11、IZ解決失效的模型。2ERPN排序方法為了克服傳統(tǒng)RPN計(jì)算方法的缺陷，提高風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)排序的可信度，論文從參數(shù)量化的角度對(duì)其重新定義阻m。首先確定出某潛在失效情景的嚴(yán)重度，對(duì)嚴(yán)重度大于或等于9的，直接認(rèn)定其為重要失效模式，應(yīng)該從新設(shè)計(jì)、更換組件或者實(shí)行其他改進(jìn)措施；對(duì)于嚴(yán)重度不大于9的，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)確定出某初始事件發(fā)生概率以及此潛在失效隋景所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，用兩者的乘積來(lái)稿日期：2016—10—07作者簡(jiǎn)介：關(guān)玉明，(1957一)，男，

12、河北滄州人，碩士研究生，博士生導(dǎo)師，教授，主要研究方向：機(jī)電成套設(shè)備研究；劉慧娟，(1991一)，女，河北邯鄲人，碩士研究生，主要研究方向：機(jī)電成套設(shè)備研究萬(wàn)方數(shù)據(jù)178機(jī)械設(shè)計(jì)與制造No4Apr2017礎(chǔ)上構(gòu)建出其功能模型響。根據(jù)功能模型可以很直觀的判斷沖突的雙方，改變或消除失效功能中三個(gè)元素(|s：、s和F)中的任何一個(gè)，都可以減小或消除失效。論文在對(duì)6種直接方法研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合40條發(fā)明原理，給出了直接方法消除有害效應(yīng)與發(fā)明原理

13、的對(duì)應(yīng)關(guān)系。直接方法的第1種方式和第3種方式都是采用隔離物最對(duì)S。進(jìn)行保護(hù)或隔離，其目的都是通過(guò)S使有害效應(yīng)不能達(dá)到S。，從而避免有害效應(yīng)對(duì)其的影響，因此可將這兩種方式合并為類(lèi)別I：S對(duì)|s。的隔離和保護(hù)。直接方法的第2種方式為類(lèi)別II；第4種方式為類(lèi)別III；第5種方式為類(lèi)別IV；第6種方式為類(lèi)別v。部分對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表l所示。表1直接方法與發(fā)明原理的對(duì)應(yīng)關(guān)系(部分)Tab1CorrespondingRelationshipBetwee

14、nDirectMethodsandInventivePrinciples(Part)類(lèi)另0I類(lèi)另0Ⅱ類(lèi)另UⅢ震瓣Sx瓣糍局部鍍鋅防銹；s。的局部變?yōu)槠淠艿窒鸅場(chǎng)的有篡盞=：：呈囂囂質(zhì)量：容器內(nèi)表面加保溫涂害動(dòng)作：零件受沖擊糍鯊娑2：‰芝層，使外表面不燙手面變?yōu)閺椥越Y(jié)構(gòu)1”“11“”撬將盂燃蕊糊一。場(chǎng)抵消毋鬣孺豁翟群攀㈣圖5基于TRIZ的失效糾正模型Fig5FailureCorrectionModelBasedonTRIZ4工程實(shí)例以珍珠

15、巖吸音板自動(dòng)化生產(chǎn)線的模具提升和下放機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明。該機(jī)構(gòu)的功能為：將下層右端的燃升到上層，為七層模具的推送做好準(zhǔn)備；將上層左端的模具下放到下層，為下層模具的推送做好準(zhǔn)備，如圖6所示。論文根據(jù)基于經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)方法對(duì)失效進(jìn)行排序后，確定出系統(tǒng)的重要失效模式，如表2所示。∥／／固『1目j商l1提升平臺(tái)緩li：提刀直線軸承副3提升、『臺(tái)4提列氣缸5漠具6下層摩擦輪7下層鎖止硬擋8下層鎖止氣缸9上層鎖止硬擋lO上層鎖止氣缸11上層摩擦

16、輪12模具13下放氣缸14下放平臺(tái)15下放直線軸承副16下放平臺(tái)緩沖圖6模具提升和下放機(jī)構(gòu)示意圖Fig6SchematicDiagramofModeLiftingandLoweringMechanism表2失效情景的ERPN值及失效類(lèi)型Tab2ERPNValueandTVpeofFailureScenarios島c島yE&y“Sy目高V￡甜M砧‘序類(lèi)炎教情景鉚蛄事件sPrCO，例元元元元元號(hào)型樓縣簋推j告刊握丹，F(xiàn)放平臺(tái)h撞擊疆沖后攘其

17、彈州時(shí)設(shè)計(jì)9①髓沖舟置未將罐具彈的力量吐大缺陷回到指定位置摩擦輪與模其來(lái)接觸，瘴擦輪安犍物理豐眈將模鼎推進(jìn)到握811801；805760052021958338餾22，@位置過(guò)高沖突卅、下放平臺(tái)●捧輪在模具上打滑摩攤輪與攥拄術(shù)束能將礁其推送到提具長(zhǎng)期岸抖B1201：20216呻3455002214，110725@沖突升、F放平臺(tái)后血徑壹小下面對(duì)其進(jìn)行失效糾正：(1)對(duì)于設(shè)計(jì)缺陷①，表現(xiàn)為升降平臺(tái)對(duì)于模具的限位功能缺失，在升降平臺(tái)上安裝坡

18、度彎折的彈簧片，模具進(jìn)入的一端固定，另一端自由(在圖中為左端固定)。當(dāng)摩擦輪驅(qū)動(dòng)模具進(jìn)入升“降平臺(tái)時(shí)，彈簧板可緩解模具對(duì)彈簧緩沖的沖擊并在模具撞擊緩沖后彈回時(shí)依靠摩擦力使其不會(huì)脫離平臺(tái)上的正確停留位置，并保證模具在升降平臺(tái)升降過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)或從平臺(tái)上脫落。1彈簧緩沖2升降平臺(tái)3彈簧板4模具5摩擦輪6沖壓成型模頭圖7增加模具限位功能Fig7AddLimitFunctionfortheMold(2)對(duì)于物理沖突②，表現(xiàn)為摩擦輪與模具的位