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基于DFSS的工装可靠性设计及验证

编辑:必威官网登录咨询    分类:必威官网设计    时间:2017-11-20 10:31:29

精密电子产品的生产及装配依靠精密的机械设备以及工装,在产品品种需求多样化、快速化的今天,生产不同系列的产品必然依赖更换不同的工装得以实现,而工装对于产品的质量和产出效率有着直接的影响,因此需要对工装进行周密的可靠性设计并进行验证。本文针对工装基于DFSS的可靠性设计方法并对其可靠性进行分析验证。


DFSS是实现必威官网过程能力的一条策略,主要关注研究,开发和设计阶段,DFSS的首要目标是“首次就设计正确”,避免产品在寿命周期内产生问题。DFSS有DMADV,IDOV等几种方法,针对相对设备来说较为简单的工装,采用熟悉的IDOV方法更容易上手,下面主要先容IDOV各阶段工装设计以及可靠性设计验证的方法。


1、识别需求(I)

I阶段即为识别需求阶段,对于工装设计乃至其他机械设计都非常重要,工装设计方面识别阶段最好能到实地考察,弄清楚5W1H,面对面沟通,全方面收集客户心声(VOC),重点放在产品特点以及工艺要求上,但不能忽视其他的方面,对于可靠性方面的要求,客户根据产品的使用需求和可能提出最初的“目标值”和“门限值”。


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2、设计阶段(D)

目标确定后开始对所需的工装功能和可靠性进行分解分配,将工装设计成为“黑盒子”,确定输入和输出,画出展示任务间相互关系的功能结构图。对于可靠性的分配,则遵循以下几条准则:

①复杂度集成度较高的子系统应分配较低的可靠性指标,因为组成单元越多,可靠性越低越不可控。


②恶劣条件下工作的子系统应分配较低的可靠性指标,因为恶劣的环境将增加零部件的故障率。


③对于需要长期工作的子系统,应分配较低的可靠性指标。


④技术上还不成熟的方案的子系统,应分配较低的可靠性指标。


⑤重要度高的子系统,应分配较高的可靠性指标,因为重要度高的子系统的故障可能会影响人身安全或任务的完成。


3、优化阶段(O)

优化阶段将对各要素进行详细设计,需要考虑生产的相关产品,生产工艺,生产设备,作业环境,操作人员和相关流程法规等,可利用许多种组合方式和工具进行参数化设计,实现3D仿真等,达成功能需求目标,优化是为寻求裁剪功能要求与可靠性兼容的最优方式。在可靠性设计方面,需要考虑以下几个方面:


①简化设计。在保证工装性能要求前提下尽可能减少非标准件的比例,实现零件的标准化,系列化,通用化,尽可能用最少的零部件实现多种功能,尽可能采用模块化,降低工装的复杂程度,提高其基本可靠性。


②冗余设计。复杂且可靠性要求较高的工装,可以采用多一种途径来完成规定的功能,以确保实现该功能的可靠性,但一般的不是特别重要的工装不建议采用冗余设计,因为会增加系统的复杂程度。


③容错设计。设计能够自动检测并诊断本身的故障,并采取处理矫正措施。容错设计通常和冗余设计密不可分,容错设计中常利用冗余提供抵消故障效应所需的信息,一般容错设计有基于结构的设计方法和基于冗余的设计方法。   


④降额设计。提高额定值或降低工作值(应力,功率,温度)等,降低元器件或零部件的故障率,提高可靠性。


⑤耐环境设计。对于工装的耐环境设计,主要提高在冲击,震动,潮湿,腐蚀,高温,低温,强磁场等环境下工作的可靠性,特殊行业根据特殊情况设计。


⑥热设计。通过结构设计,元器件选择布线等,减少温度对可靠性的影响,主要针对有电子元器件应用较多的工装。


⑦元器件,零部件,原材料的选择。电子元器件、机械零部件是工装的基础部件,选择符合要求原材料、零部件和电子元器件对提高可靠性有很大帮助。


4、验证阶段(V)

在识别阶段已经定义了CTQ的目标和规格,在新工装样品出来后需要验证是否达到预定的CTQ和可靠性目标值。此阶段可以采用DOE,加速寿命试验等验证,一般通过试验后使用统计分析方法来评估。在精准度稳定性方面,可用GRR分析重复性和再现性,在过程能力方面,可以使用统计工具计算Cp,Cpk,Pp,Ppk等判断工装长短期过程能力及置信区间。


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