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基于DFSS的工裝可靠性設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

DFSS是實(shí)現(xiàn)六西格瑪過程能力的策略，主要集中在研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)階段。DFSS的首要目標(biāo)是“第一次正確設(shè)計(jì)”，以避免產(chǎn)品生命周期中的問題。DFSS有幾種方法，如DMADV和IDOV。對(duì)于設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單的工裝，使用熟悉的IDOV方法更容易。下面主要介紹各階段IDOV工裝設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)驗(yàn)證的方法。

1.確定需求

第一階段是確定需求的階段，對(duì)工裝設(shè)計(jì)乃至其他機(jī)械設(shè)計(jì)都非常重要。在確定工裝設(shè)計(jì)階段，最好是去實(shí)地了解5W1H，面對(duì)面溝通，收集各方面的客戶聲音(VOC)，重點(diǎn)是產(chǎn)品特性和工藝要求，其他方面也不能忽視。對(duì)于可靠性要求，客戶根據(jù)產(chǎn)品的使用要求和可能性，提出初始的“目標(biāo)值”和“閾值”。

2.設(shè)計(jì)階段

目標(biāo)確定后，對(duì)所需工裝的功能和可靠性進(jìn)行分解和分配，將工裝設(shè)計(jì)成一個(gè)“黑匣子”，確定輸入輸出，繪制出顯示任務(wù)間關(guān)系的功能結(jié)構(gòu)圖。對(duì)于可靠性的分配，請(qǐng)遵循以下準(zhǔn)則:

①?gòu)?fù)雜程度和集成度較高的子系統(tǒng)應(yīng)分配較低的可靠性指標(biāo)，因?yàn)椴考蕉啵煽啃栽降停豢煽匦栽酱蟆?/p>

②在惡劣條件下工作的子系統(tǒng)應(yīng)分配較低的可靠性指標(biāo)，因?yàn)閻毫迎h(huán)境會(huì)增加部件的失效率。

③對(duì)于需要長(zhǎng)期工作的子系統(tǒng)，應(yīng)分配較低的可靠性指標(biāo)。

④技術(shù)不成熟方案的子系統(tǒng)應(yīng)分配較低的可靠性指標(biāo)。

⑤重要程度高的子系統(tǒng)應(yīng)分配高可靠性指標(biāo)，因?yàn)橹匾潭雀叩淖酉到y(tǒng)發(fā)生故障可能會(huì)影響人身安全或任務(wù)完成。

3.優(yōu)化階段

在優(yōu)化階段，將對(duì)每個(gè)要素進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，并考慮相關(guān)產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、工作環(huán)境、操作人員和相關(guān)工藝規(guī)定。許多組合方法和工具可用于參數(shù)化設(shè)計(jì)、三維仿真等。，從而達(dá)到功能需求的目的。優(yōu)化是在削減功能需求和可靠性之間找到兼容性的最好方法。在可靠性設(shè)計(jì)方面，需要考慮以下幾個(gè)方面:

①簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。在保證工裝性能要求的前提下，盡可能減少非標(biāo)準(zhǔn)件的比例，實(shí)現(xiàn)零件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，用盡可能少的零件實(shí)現(xiàn)多種功能，盡可能采用模塊化，降低工裝的復(fù)雜性，提高其基本可靠性。

②冗余設(shè)計(jì)。對(duì)于可靠性要求高的復(fù)雜工裝，可以采用更多的方式來完成指定的功能，以保證功能的可靠性。但是對(duì)于一般不是特別重要的工裝，不建議采用冗余設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@樣會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。

③容錯(cuò)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)可以自動(dòng)檢測(cè)和診斷自身故障，并采取糾正措施。容錯(cuò)設(shè)計(jì)通常與冗余設(shè)計(jì)密切相關(guān)。在容錯(cuò)設(shè)計(jì)中，冗余通常用于提供抵消故障影響所需的信息。容錯(cuò)設(shè)計(jì)一般有基于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和基于冗余的設(shè)計(jì)方法。

④降額設(shè)計(jì)。提高額定值或降低工作值(應(yīng)力、功率、溫度)等。，降低元器件或零件的故障率，提高可靠性。

⑤環(huán)保設(shè)計(jì)。對(duì)于工裝的耐環(huán)境設(shè)計(jì)，主要是提高在沖擊、振動(dòng)、潮濕、腐蝕、高溫、低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)等環(huán)境下工作的可靠性。特殊行業(yè)根據(jù)特殊情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

⑥散熱設(shè)計(jì)。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元件選擇和布線等。，可以降低溫度對(duì)可靠性的影響，主要針對(duì)電子元器件較多的工裝。

⑦零部件和原材料的選擇。電子元件和機(jī)械元件是工裝的基本組成部分。選擇符合要求的原材料、元器件和電子元件，對(duì)提高可靠性有很大幫助。

4.驗(yàn)證階段

CTQ的目標(biāo)和規(guī)格已在識(shí)別階段定義。新模具樣品出來后，有必要驗(yàn)證是否達(dá)到預(yù)定的CTQ和可靠性目標(biāo)值。這個(gè)階段可以通過DOE、加速壽命試驗(yàn)等進(jìn)行驗(yàn)證。，通常在測(cè)試后通過統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行評(píng)估。在精度穩(wěn)定性方面，可以用GRR分析重復(fù)性和再現(xiàn)性，在過程能力方面，可以用統(tǒng)計(jì)工具計(jì)算Cp、Cpk、Pp、Ppk等判斷工裝的長(zhǎng)短期過程能力和置信區(qū)間。