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：對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行失效分析后，需要對失效情景進(jìn)行排序，以篩選出重要失效模式進(jìn)行優(yōu)先糾正。針對傳統(tǒng)的風(fēng)險優(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)計問題的方法對失效進(jìn)行分類，提出了基于物質(zhì)一場模型和發(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中圖分類號：THl6；THl2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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)、檢測難易程度(D)這三個參數(shù)乘積決定，每個參數(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)重衡量等問題，且這三個參數(shù)只考

9、慮了安全性，沒有考慮到失效所造成的經(jīng)濟(jì)損失問題。文獻(xiàn)利用最大信息熵理論提出了風(fēng)險排序的新方法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)險排序方法，但未提出具體實現(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)險評價方法，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)工程實際經(jīng)驗，效率較低，針對性不強(qiáng)，缺乏一套完整的解決問題的機(jī)制，TRIZ理論為失效糾正提供了新思路，文獻(xiàn)對預(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)用實例聞，但對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計算方法的缺陷，提高風(fēng)險優(yōu)先數(shù)排序的可信度，論文從參數(shù)量化的角度對其重新定義阻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、更換組件或者實行其他改進(jìn)措施；對于嚴(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，用兩者的乘積來稿日期：2016—10—07作者簡介：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)備研究萬方數(shù)據(jù)178機(jī)械設(shè)計與制造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元素(|s：、s和F)中的任何一個，都可以減小或消除失效。論文在對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S。進(jìn)行保護(hù)或隔離，其目的都是通過S使有害效應(yīng)不能達(dá)到S。，從而避免有害效應(yīng)對其的影響，因此可將這兩種方式合并為類別I：S對|s。的隔離和保護(hù)。直接方法的第2種方式為類別II；第4種方式為類別III；第5種方式為類別IV；第6種方式為類別v。部分對應(yīng)關(guān)系，如表l所示。表1直接方法與發(fā)明原理的對應(yīng)關(guān)系(部分)Tab1CorrespondingRelationshipBetwee

14、nDirectMethodsandInventivePrinciples(Part)類另0I類另0Ⅱ類另UⅢ震瓣Sx瓣糍局部鍍鋅防銹；s。的局部變?yōu)槠淠艿窒鸅場的有篡盞=：：呈囂囂質(zhì)量：容器內(nèi)表面加保溫涂害動作：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工程實例以珍珠

15、巖吸音板自動化生產(chǎn)線的模具提升和下放機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行說明。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)險優(yōu)先數(shù)方法對失效進(jìn)行排序后，確定出系統(tǒng)的重要失效模式，如表2所示?！危獭?目j商l1提升平臺緩li：提刀直線軸承副3提升、『臺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15下放直線軸承副16下放平臺緩沖圖6模具提升和下放機(jī)構(gòu)示意圖Fig6SchematicDiagramofModeLiftingandLoweringMechanism表2失效情景的ERPN值及失效類型Tab2ERPNValueandTVpeofFailureScenarios島c島yE&y“Sy目高V￡甜M砧‘序類炎教情景鉚蛄事件sPrCO，例元元元元元號型樓縣簋推j告刊握丹，F(xiàn)放平臺h撞擊疆沖后攘其

17、彈州時設(shè)計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，@位置過高沖突卅、下放平臺●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期岸抖B1201：20216呻3455002214，110725@沖突升、F放平臺后血徑壹小下面對其進(jìn)行失效糾正：(1)對于設(shè)計缺陷①，表現(xiàn)為升降平臺對于模具的限位功能缺失，在升降平臺上安裝坡

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)動模具進(jìn)入升“降平臺時，彈簧板可緩解模具對彈簧緩沖的沖擊并在模具撞擊緩沖后彈回時依靠摩擦力使其不會脫離平臺上的正確停留位置，并保證模具在升降平臺升降過程中不會出現(xiàn)滑動或從平臺上脫落。1彈簧緩沖2升降平臺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)對于物理沖突②，表現(xiàn)為摩擦輪與模具的位