FMEA在钢板弹簧设计中的应用
FEMA培训课件
• 框图显示了在设计范围内零部件与子系统的相互作 用。 这个相互作用包括：信息、能量、力或液体的
流动。框图的目的在于理解对系统的要求或输入、 基于输入或所实施的功能产生的活动、以及交付物 或输出。
• 参数（P）图
• 参数图帮助设计小组理解有关设计功能的物理特性
和结构工具。小组在分析设计的预期输入和输出的
60年代中期用于美国航天工业。（阿波罗）
1974年用于美国海军。（1629号军标）
1985年IEC公布了FMEA标准: IEC812， 这个标准被我国等同采用为GB 7826-87： 《系统可靠性分析技术,失效模式和效应分析(FMEA)程序》
一、 FMEA的应用与发展
1.4 FMEA的应用
航天、汽车、电机、电器等民用工业在自身质量保证体 系中，规定在产品/工艺设计确认之前进行FMEA，以确 保无缺陷/无隐患。并且将其发展为对供应商的乃至整个 供应链要求。
2.7 KPC
——影响安全、国家法律法规、功能、配合的质量特性
SPC （standard)
Product characteristic
PC
KPC (key)
S/C
F/F
SCC （standard) CC
KCC (key)
2.8 KCC：
——影响关键质量特性（KPC）的过程参数
料
机
人
KCC2
KCC1
30
4.2 DFMEA的概述
可制造性、可装配性、可维修性的考虑
DFMEA应当包括所有在制造或装配过程中可能发生的、且由 设计所导致的潜在失效模式和原因。这种失效模式可以通过设 计变更来减少（如：防止零件错误装配的设计特性－防错）。
DFMEA不依靠过程控制来克服潜在的设计缺陷，但它会把制 造和装配过程中的技术、物理限制考虑在内。
分析及评价方法-故障类型和影响分析(FMEA)(一)
分析及评价方法-故障类型和影响分析(FMEA)(一)FMEA是一种归纳分析法，主要是在设计阶段对系统的各个组成部分，即元件、组件、子系统等进行分析，找出它们所能产生的故障及其类型，查明每种故障对系统的安全所带来的影响，判明故障的重要度，以便采取措施予以防止和消除。
FMEA也是一种自下而上的分析方法。
如果对某些可能造成特别严重后果的故障类型单独拿出来分析，称为致命度分析(CA)。
FMEA与CA合称为FMECA。
FMECA通常也是采用安全分析表的形式分析故障类型、故障严重度、故障发生频率、控制事故措施等内容。
这种方法的特点是从元件、器件的故障开始，逐次分析其影响及应采取的对策。
其基本内容是为找出构成系统的每个元件可能发生的故障类型及其对人员、操作及整个系统的影响。
开始，这种方法主要用于设计阶段。
目前，在核电站、化工、机械、电子及仪表工业中都广泛使用了这种方法。
FMEA通常按预定的分析表逐项进行。
分析表如下所示。
故障类型及影响分析表见表元件名称故障类型运转阶段故障的影响危险严重度检测方法备注子系统系统功能人员按故障可能产生后果的严重程度(故障类型的影响程度)，可采用如下定性等级：1．安全的(一级)，不需要采取措施；2．临界的(二级)，有可能造成较轻的伤害和损坏，应采取措施；3．危险的(三级)，会造成人员伤亡和系统破坏，要立即采取措施；4．破坏性的(四级)，会造成灾难性事故，必须立即排除。
九、作业条件危险性评价法这是一种简单易行的评价人们在具有潜在危险性环境中作业时的危险性半定量评价方法。
它是用与系统风险率有关的三种因素指标值之积来评价系统人员伤亡风险大小的，这三种因素是：L-发生事故的可能性大小；E--人体暴露在这种危险环境中的频繁程度；C-一旦发生事故会造成的损失后果。
但是，要取得这三种因素的科学准确的数据，却是相当繁琐的过程。
为了简化评价过程，可采取半定量计值法，给三种因素的不同等级分别确定不同的分值，再以三个分值的乘积D来评价危险性的大小。
FMEA概述
水箱后倾
1失效模式
2失效原因
水箱与风扇碰撞
1失效后果
水箱冷却水管被风扇刮伤
2失效模式 2失效后果 3失效原因
时间
水箱冷却液泄露
3失效模式
冷却系统过热
3失效后果
2009/8/31
发动机汽缸损坏
汽车停驶
29
如何做DFMEA
案例: 某公司是生产轻型商用汽车钢板弹簧的企业,年产载重量为三 吨的商用车钢板弹簧20万套。产品基本结构为四片弹簧，每 片厚度为9mm。从目前市场反馈的情况看，出现的主要问题 是：
2009/8/31
34
如何做DFMEA
◇ 部件FMEA的范围 –部件FMEA通常是一个以子系统的组成部分为焦点的 FMEA，例如，螺杆是前悬挂（底盘系统的一个子系统）的 一个部件。
2009/8/31
35
如何做DFMEA
3）设计责任 填入整车厂、部门和小组。如适用，还包括供方的名 称。
4）编制者 填入负责编制FMEA的工程师的姓名、电话和所在公 司名 称。
A编号： ① 责任部门： ③ 关键日期： ⑥
页 码： 第1 页 共 1 页 编制者：④ FMEA日期(编制)：修订） ⑦
项目
⑨
要 求
潜在 失效 模式
⑩
潜 在 失 效 后 果 11
严级 重 度别 11 23
潜在 失效 起因/ 机理 14
频 度 1 5
现行 设计 控制 预防 16
现行设 计控制
探测 16
探 测 度 1 7
风 险 顺 序 数 18
建议的 措施19
责任 及目 标完 成日 期20
措施结果
采取 的措 施21
风
严 重 度
工艺FMEA在机械零件加工过程中的应用
中图分类号： TB114.3
文献标识码： A
文章编号： 1002－2333 （2010 ） 08－0080－02
WANG Dong-mei3
Application of Process FMEA in Processing Mechanical Parts
CHEN Hong1, SUN ZHi-li2，
!!!!!!!!!! ） ， 女， 副教授， 研究方向为机械可靠性。 作者简介： 陈红 （1966收稿日期： 2010- 04- 28
机械工程师
2010 年第 8 期
81
（1.YunNan Vocational College of Mechanical and Electrical Technology ， Kunming 650203, China； 2.School of Mechanical Engineering and Automation， Northeastern University ， Shenyang 110004， China； 3.ShenYang Institute of Specical Equipment Inspection ＆ Research， Shenyang 110004， China ）
风险评价
风险评价 准则库
采取的措施
根据采取的措施重 新进行风险评价
效果对比
风险评价参数的梯形图
保存
工艺 FMEA 汇总表
图2
工艺 FMEA 系统功能结构图
下面以花键套加工过程中第六道工序 “ 粗车 ” 为例， 分析其失效模式及影响可能出现的失效模式如下。 （1 ） 外圆出现混乱波纹 。 产生的影响是表面粗糙度 大， 加剧磨损， 而产生的原因是车床主轴轴向窜动大或主 轴轴承磨损严重，建议措施为更换轴承。按风险评价准 发生度为 3， 检测度为 4。 当我们根据 则， 此项严重度为 5， 建议采取措施后， 其发生度降为 2， 检测度为 3， 危险优先 数 RPN 从 60 降为 30。 （2 ） 圆柱度超差。产生的影响是装配精度降低， 产生 ） 车床主轴轴线与床身导轨 的原因及建议措施如下： （a
FMEA（失效模式和效果分析）
FMEA（失效模式和效果分析）失效模式和效果分析(Failure Mode and Effect Analysis, FMEA)是一种用来确定潜在失效模式及其原因的分析方法。
具体来说，通过实行FMEA，可在产品设计或生产工艺真正实现之前发现产品的弱点，可在原形样机阶段或在大批量生产之前确定产品缺陷。
FMEA最早是由美国国家宇航局(NASA)形成的一套分析模式，FMEA是一种实用的解决问题的方法，可适用于许多工程领域，目前世界许多汽车生产商和电子制造服务商(EMS)都已经采用这种模式进行设计和生产过程的管理和监控。
FMEA简介FMEA有三种类型，分别是系统FMEA、设计FMEA和工艺FMEA，本文中主要讨论工艺FMEA。
实施FMEA管理的具体步骤见图1。
确定产品需要涉及的技术、能够出现的问题，包括下述各个方面：需要设计的新系统、产品和工艺；对现有设计和工艺的改进；在新的应用中或新的环境下，对以前的设计和工艺的保留使用；形成FMEA团队。
理想的FMEA团队应包括设计、生产、组装、质量控制、可靠性、服务、采购、测试以及供货方等所有有关方面的代表。
记录FMEA的序号、日期和更改内容，保持FMEA始终是一个根据实际情况变化的实时现场记录，需要强调的是，FMEA文件必须包括创建和更新的日期。
创建工艺流程图。
工艺流程图应按照事件的顺序和技术流程的要求而制定，实施FMEA需要工艺流程图，一般情况下工艺流程图不要轻易变动。
列出所有可能的失效模式、效果和原因、以及对于每一项操作的工艺控制手段：1．对于工艺流程中的每一项工艺，应确定可能发生的失效模式，如就表面贴装工艺(SMT)而言，涉及的问题可能包括，基于工程经验的焊球控制、焊膏控制、使用的阻焊剂(solder mask)类型、元器件的焊盘图形设计等。
2．对于每一种失效模式，应列出一种或多种可能的失效影响，例如，焊球可能要影响到产品长期的可靠性，因此在可能的影响方面应该注明。
浅议FMEA在复合材料设计和开发中的应用
顾客 协商 交流 共得 到 ７ ８项潜 在失 效 的模 式 ， 如 储 油
量偏差 、 漏油 、 壳体破坏或者裂纹等 ， 针对壳体破坏
或 者裂 纹是 基 于 以下 情 况 得 出的该 失 效模 式 ： 在 汽 车高速 运转 的过 程 中 ， 车 轮 弹起 地 面 的石 子 可 能 会 击 打 到产 品上 ， 导致 产 品产生 裂纹 ， 潜 在 失效 的后果
程度 ； ③评 价每 个 失 效 模 式 的 起 因及 其 发 生 可 能 性 的大小 ； ④ 找 出减 少 失 效 模 式 发 生 或失 效 发 生 的 控
制变 量 ， 由此 确定 一个 失效模 式 可控 程 度 ， 称 之 为 不
１ ９ ８ ５年 ， 国 际电工 协 会 （ Ｉ Ｅ Ｃ） 公 布了 Ｆ ＭＥ Ａ 的 国 际
关 键 词 ：Ｆ ＭＥ Ａ；复 合 材 料 ；设 计 和 开 发 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｂ ３ ３ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ３—０ ９ ９ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ６ ４— ０ ３
１ 引 言
潜 在 的失 效 模 式 及 后 果 ， 简称 Ｆ Ｍ Ｅ Ａ（ Ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ￣ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ） ， 其 中潜在 失效 模式
广； ７ ０年 代 中期 ， 美 国公 布 了 Ｆ ＭＥ Ａ 的 军 用 标 准 ＭＩ Ｌ ． Ｓ Ｔ Ｄ 一 １ ６ ２ ９， １ ９ ８ ０ 年 又 改 版 为 ＭＩ Ｌ － Ｓ Ｔ Ｄ 一 １ ６ ２ ９ Ａ。
上述过程中可能存在 的各种潜在失效模式 ； ②评价
每 个失 效模 式 可 能 产 生 的 后 果 （ 对顾客 ） 以 及 严 重
P-FMEA在产品生产工艺中的应用
失效模式 Failure Mode。零部件、子系统、系统或制 造过程可能发生的潜在失效而不能达到或交付项目 / 功能 列中描述的期望功能。
失效起因 / 机理 Cause of Failure。失效发生的原因 是直接导致失效或引起性能降低进一步发展为失效的物理或 化学过程、设计缺陷、工艺缺陷、零件使用不当或其他过程。
P-FMEA 工作流程如图 1 所示。
图 1 P-FMEA 工作流程 （1）成立多功能小组（P-FMEA 小组）。P-FMEA 的责 任人负责组建多功能工作小组，召集小组成员并合理分配
工艺与装备
65
工作任务。P-FMEA 小组应不少于 4 人，由来自不同部门和 专业的人员组成。一般包括设计、工艺、品管及生产等部 门的人员。需要时，也可邀请采购、客服等部门的人员参 加多功能小组的工作。P-FMEA 的责任人一般由产品的工艺 工程师或工艺主管担任。
以产品生产工序（过程）的各个环节作为分析对象对 其进行 FMEA 分析，称作 P-FMEA。
过程 Process，指产品制造过程的各个环节或工序，是 P-FMEA 的分析对象。
失效 Failure，指系统、子系统、组件、元件或过程（工 序）没有满足设计意图和功能，产品或产品的一部分不能 或将不能完成预定功能的事件或状态。
造过程的各个工序和环节进行分析，编写 P-FMEA 分析表。 按照表 1、表 2、表 3 分别评出严重度数 S、频度数 O 和探 测度数 D 的数值，然后计算风险顺序数 RPN 值（RPN 值等于 严重度数 S、频度数 O 和探测度数 D 的乘积）。对于 RPN 值 大于 85（该数值企业可以根据自身实际情况确定）的过程（工 序或环节），应要求工艺专责进行纠正改善，然后重新进 行 P-FMEA 分析，直至 RPN 值低于 85。
FMEA29021
严 重 度
级 别
潜在失效起因/ 机理
频 度
O
现行过程控制预 防
S
现行过程控制 探测
探 测 度 D
R P N
前支架 基准
6 面A、相对于基 尺寸上超差 主机厂无法装配 5 准面A垂直度为
设备精度不达 标
2
设备点检
设备每月抽检 3 一次
30
0.2的面
模夹具出现偏 差
2
首件送检
每三个月全检 模具一次
30
建议措施
措施结果
目标完 成日期
采取的措 施
S
O
D
R P N
第5页，共8页
过程 功能
要求
潜在失效模式
潜在失效后果
严 重 度
级 别
潜在失效起因/ 机理
频 度
O
现行过程控制预 防
S
现行过程控制 探测
探 测 度 D
R P N
建议措施
责任及
措施结果
目标完 成日期
采取的措 施
S
O
D
R P N
第6页，共8页
过程 功能
3
30
模夹具出现偏 差
2
首件送样
每三个月全检 模具一次
3
30
前钢板弹簧
9
前支架 Ø30H8 相对于基准面A
垂直度为0.2
尺寸超差
主机厂无法装配 5
员工操作不当 7
定期抽查产品
首检1件、10% 自检、每班抽 3 105
检5件
设备精度不达 标
2
设备点检
设备每月抽检 一次
3
30
模夹具出现偏 差
2
首件送样
FMEA分析方法在汽车焊装夹具设计中的应用
ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ， Ｓ Ｏ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ￣ ｏ ｆ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｉ ｆ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ， ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｉ ｆ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ．Ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ＤＦ ＭＥＡ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ａ ｌ ｃ ａ ｒ ｔ ｒ ｕ ｎ ｋ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｉ ｆ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｅ ｄ ．Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ
ｄａ ｌ ｓ ｏ ｂ ｅ ｓ ｈ ｏ ￣ ｅ ｎ ｅ ｄ ｏ ｒ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ； ＤＦ ＭＥＡ； ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｉ ｆ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ； ｃ ａ ｒ ｔ ｕｎ ｒ ｋ
六西格玛设计咨询浅析FMEA方法的适用范围
张驰咨询向全国各地的各行业提供六西格玛、精益六西格玛、DFSS 咨询培训与项目辅导咨询！（客户续签率连续10多年来高达95%以上） /
六西格玛设计咨询浅析FMEA 方法的适用范围
六西格玛设计的目的是减少产品的质量波动，从而减少各种质量问题，包括故障。
在产品研制和设计优化、过程优化、质量改进、售后服务等工作中，FMEA 是一种复杂度介于因果分析图（鱼刺图）发和试验设计/田口方法之间的质量问题分析方法。
FMEA 在我国被译为“故障模式与影响分析”，迄今基本上也只应用于故障的分析。
应当注意，名词“故障”来自英文单词failure ，就英文本意而言，failure 的含义是“失败、失效、故障、事故、中断、损坏、折断、衰退、缺少、不足”等，可见failure 的含义本不限于“故障”，而是包含了各种质量问题在内。
FMEA 方法的适用范围包括产品和工艺设计中的各种质量问题的分析。
在国际标准ISO 904:2000“质量管理体系要求”中，已把FMEA 作为对“产品和过程的确认和更改”以及对“设计和开发”进行风险评估的工具。
为了不出现更多的名词，也为了充分利用20年来FMEA 方法在可靠性工程中应用的经验和基础，本文仍沿用“故障模式与影响分析”的名称，在分析表格中，被分析的问题也称为“故障模式”，但强调本文中所称“故障”均泛指各种质量问题，“故障模式”是指质量问题模式。
另外，本文介绍的FMEA 方法实际上已包括以估算风险度（风险优化级数）RPN 为主的简化的危害性分析（CA ）方法。
P—FMEA在制定工艺流程应用
P—FMEA在制定工艺流程应用【摘要】本文通过对新试制产品PAF的流程P-FMEA分析，发现存在的缺陷问题，并提出新的流程方案，经过验证，确定新方案，解决了制程工艺问题，从而提高生产效率及产品质量。
【关键词】P-FMEA 蒸发器芯体PAFFMEA（Failure Mode and Effect Analysis，失效模式和效果分析）是一种用来确定潜在失效模式及其原因的分析方法，通过实行FMEA，可在产品设计或生产工艺真正实现之前发现产品的弱点，可在原形样机阶段或在大批量生产之前确定产品缺陷。
分为D-fmea 和P-fmea。
其中P（process）-Fmea主要是工艺过程的失效缺陷模式分析。
PAF：即蒸发器芯体（plates and fins）英文意为板件和翅片组合蒸发器芯体是汽车空调中的核心部件之一，它的性能和质量直接影响到空调系统的制冷效果，因此大多数空调生产厂家基本上把PAF和冷凝器的生产、研发作为工作重点。
PAF的生产能力和质量也是决定生产厂家竞争力的重要因素。
PAF正常生产的流程：铝卷材冲压成型/内外翅片加工成型—翅片、层流板整列组装成芯体—炉前组装进出口管（工装）、焊环—在芯体上喷涂钎剂、焊环上涂抹钎剂—NB炉内焊接—接炉（拆除工装）--氦检—1.合格入库 2.不合格补焊（氦检）。
经过PAF小批量试生产后发现：进出口管与芯体件间焊接不良，表现在许多产品在焊环焊接处有明显缩孔，经氦检后泄露率达到 6.8%（68000ppm），按照现有流程每天产量约500台，每天约有34台泄漏不良需要维修，一个月下来将近700台不良产生，对材料及工时浪费很大。
另外即使缩孔处检漏时没有泄露，该处也是一个质量薄弱点，通常在日后的使用中最先出现问题，满足不了正常的时间使用要求。
在生产车间常常维修不及时，造成产品工序间积压。
检漏工序压力大，效率低下。
经过分析认为PAF进、出口两管与芯体管座相对位置尺寸存在偏差。
FMEA：优化设计和生产
FMEA：优化设计和生产我曾参与一款智能手机的设计和生产过程。
在设计阶段，我们通过对每个组件和子系统进行详细的分析，识别出潜在的故障模式和效应。
我们发现，手机屏幕的脱落是一个高风险的故障模式，可能导致设备无法正常使用，甚至对用户造成伤害。
为了解决这个问题，我们采取了加强屏幕固定螺丝的措施，从而降低了屏幕脱落的风险。
在生产阶段，我们运用FMEA对生产线上的各个环节进行风险评估。
我们发现，在手机组装过程中，有一个环节容易出现人为错误，导致手机摄像头无法正常工作。
为了解决这个问题，我们增加了对这一环节的监控和指导，确保工人按照标准操作流程进行组装。
通过这一措施，我们成功降低了摄像头故障的风险。
另一个案例是关于一款汽车发动机的生产过程。
在设计阶段，我们通过对发动机各部件进行详细的分析，发现了一个潜在的高风险故障模式：发动机轴承磨损。
为了降低这个风险，我们采用了更高品质的轴承材料，并改进了发动机的设计。
在生产阶段，我们运用FMEA对生产线上的各个环节进行风险评估。
我们发现，在发动机组装过程中，有一个环节容易出现人为错误，导致发动机漏油。
为了解决这个问题，我们对这一环节进行了改进，增加了对工人的培训和指导。
通过这一措施，我们成功降低了发动机漏油的风险。
FMEA是一种非常有效的风险管理工具，它在设计和生产过程中的应用可以帮助我们优化产品，提高生产效率，降低成本。
我相信，在未来的工作中，FMEA将继续发挥重要作用，帮助我们不断提高产品质量，满足客户需求。
重点和难点解析：在上述案例中，有几个关键的细节需要重点关注。
识别潜在的故障模式和效应是FMEA的核心环节。
在智能手机的设计中，我们通过对每个组件和子系统进行详细的分析，成功地识别出了屏幕脱落这个高风险故障模式。
这个环节的难度在于，需要对产品的每个部分都有深入的了解，以便准确地评估其潜在的风险。
在生产阶段，我们通过对生产线上的各个环节进行风险评估，发现了摄像头故障和发动机漏油这两个高风险问题。
FMEA在钢板弹簧设计中的应用
开发 阶段 必须使 用 的缺 陷预 防工 具 。本 文 以汽车 钢 板 弹簧 为 例 ， Ｆ Ａ 在汽 车设 计 与开发 中的应用 对 ＭＥ
进行探 讨 。
第 一栏 （ 部件 名称 、 零 图号 ） 填 写待分 析 的零部 ： 件名称 及其 图号 。 第 二栏 （ 能） 用 简 洁 的文 字 列 出 被分 析 零 部 功 ： 件 需具 有 的功能 ， 如该 零部 件有 多种功 能 ， 有不 同 且 的失效 模式 ， 要把 所有 功能 都单独 列 出 。 第 三栏 （ 潜在 失 效模 式 ） 填 人 零 部 件可 能 未 达 ： 到或未 完 成 的 功 能 项 目的 种 类 （ 预 期 的 功 能 丧 如 失 ） 前 提是这 种 失效可 能发 生 ， 不一定 发 生 。 ， 但 第 四栏 （ 失效 影 响 ） 填 人 失 效模 式 对 功 能 的影 ： 响 ， 根据 顾客 可 能发 现 或 经 历 的情 况 来 描 述 失效 要 的后果 ， 如果 失 效模 式影 响到安 全性 或与 法规 不符 ， 则 要 清楚地 予 以说 明 。 第 五栏 （ 重度 Ｓ ： 人 失效 模 式 严 重 性 的 评 严 ）填
中 图分 类 号 ： ６ ．３ Ｕ４ ３ ３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ２ ６ （ ０６ Ｏ —０ ０ —０ １ ７ — ６ ８ ２ ０ ）４ ０５ ３
故 障 模 式 与 影 响 分 析 Ｆ Ａ（ ａ ｕ ｅＭｏ ｅ ＭＥ Ｆ ｉ ｒ ｄ ｌ ａ ｄＥ ｆｃｓ ａｙｉ） 产 品可靠性 、 修性 设计 中 ｎ ｆｅｔ Ａｎ ｌｓ 是 ｓ 维
的重要分 析 方法之 一 。它通过 对系统 中每 一产 品可
FMEA经典案例
弹簧装车后早期断裂，客户抱怨
7
1．抽检覆盖不够
3
每批抽4件作疲劳试验
3
63
无
2几何尺寸超差的弹簧流出厂
影响装配
弹簧装车后早期断裂，客户抱怨
6
7
2．测量所用量具不准
3
量具定期校验
3
54
无
2检验员误判
3
检验员定期接受培训，并按成品检验规程进行检验
3
54
无
12
包装
包装混乱
用户不满意
5
90
加作业指导书关于表调液的调整方法
生产科
6
3
5
90
9-4 磷化
精密度、厚度未符合要求
弹簧涂层易剥落防锈防腐性能降低
6
温度、时间、喷头压力、总酸度、游离酸度、促进剂比例失调
4
-检测中心对磷化液进行来料检查
-．操作者点检1次/2h
-检查磷化膜外观1次/2h
-检测SEA/重量2次/月
6
144
9-5水洗
-设备PM计划
-.操作者1次/2h
-.QC 2次/4h
3
63
2-5．弹簧外径不符合规
刚度超差
负荷超差
影响装配
9
Sc
卷簧机顶杆、滚轮参数未调整好
3
-首件样品确认程序
-首件认可
-操作者1次/2h
-.QC 2次/4h
2
54
做Spc控制图
9
3
2
54
自由长度
2-6大端圈间隙
弹簧力、刚度变化
7
HIC
卷簧机顶杆、滚轮参数未调整好
FMEA详解及其案例分析
FMEA详解及其案例分析目录1. 内容描述 (3)2. FMEA基本原理 (3)3. FMEA实施流程 (5)3.1 准备工作 (6)3.2 组建团队 (7)3.3 数据收集 (9)3.4 风险识别 (9)3.5 风险分析 (10)3.6 风险评价 (12)3.7 风险控制 (13)3.8 风险跟踪 (15)4. FMEA案例分析 (16)4.1 案例一 (17)4.1.2 风险识别 (19)4.1.3 风险分析 (20)4.1.4 风险评价 (21)4.1.5 风险控制 (23)4.1.6 结果评估 (23)4.2 案例二 (24)4.2.1 问题背景 (25)4.2.2 风险识别 (26)4.2.3 风险分析 (28)4.2.4 风险评价 (29)4.2.5 风险控制 (30)4.2.6 结果评估 (32)4.3 案例三 (33)4.3.1 问题背景 (34)4.3.3 风险分析 (36)4.3.4 风险评价 (37)4.3.5 风险控制 (38)4.3.6 结果评估 (39)5. FMEA工具与方法 (40)6. FMEA实施注意事项 (40)6.1 遵循标准与规范 (42)6.2 保持更新与持续改进 (43)6.3 跨部门协作 (44)6.4 培训与教育 (45)1. 内容描述本文档旨在详细阐述失效模式和影响分析的基本概念、方法及其在各个行业中的应用。
首先，我们将从FMEA的起源、定义和目的出发，介绍其作为一种系统化、前瞻性的风险管理工具的重要性。
接着，文档将逐步深入探讨FMEA的步骤，包括：确定分析范围、收集信息、识别潜在失效模式、分析失效原因、评估失效后果、确定风险等级、制定预防措施和实施监控等。
为了使读者更好地理解FMEA的实际应用，本部分将结合多个案例分析，展示如何在实际项目中运用FMEA进行风险管理。
案例将涵盖不同的行业和领域，如汽车、电子、医疗设备、航空航天等，通过具体实例分析FMEA在识别潜在风险、预防事故发生、提高产品质量和系统可靠性等方面的作用。
FMEA介绍与应用
FMEA介绍与应用FMEA是潜在失效模式与后果分析,全英文:Failure Mode and Effects Analysis,是由美国三大汽车制造公司(戴姆勒-克莱斯勒、通用、福特)制定并广泛应用在汽车零部件生产行业的可靠性设计和制造工艺等分析方法，20世纪90年代被纳入ISO-9000，TS/ISO16949、QS9000等其他行业的质量管理体系要求中，其原因是FMEA功用“预防措施”，不是“纠正措施”，是把产品设计形成前缺陷消灭在摇篮之中，或降低到可接受水平，根据产品缺陷原理有：系统、设计、工艺、设备等，分别为SFMEA、DFMEA、PFMEA、EFMEA。
FMEA工作原理是：（1）明确潜在失效模式，并对失效模式所产生的后果进行评分；（2）客观评估各种原因所出现的可能性，以及当某种原因出现时所采取的预防措施能检测出该原因发生的可能性；（3）对各种潜在的产品和流程失效进行排序；（4）以消除产品和流程存在的问题为重点，并帮助预防问题的再次发生。
FMEA是通过《潜在失效模式与后果分析》表单进行分析管理的，包含如下主要内容：1、功能要求：填写出被分析工序的作业标准（内容）的要求说明；2、潜在失效模式：记录可能会出现的问题点；3、潜在失效后果：列出上述问题点可能会引发的不良影响；4、严重度：对上述问题点的不良影响进行评估并赋予分值（得分1~10分），分值越高则影响越严重，8级或8级以上是影响人身安全或触犯国家法律的；5、潜在失效模式起因或机理：该问题点可能出现的原因或产生机理分析；6、频度：“上述起因或机理“出现的几率大小（得分1~10分），分值越高则出现几会越大；7、现行控制：列出目前本企业对这一潜在问题点所运用的控制方法；8、探测度：在采用“现在控制“的方法来控制时，该潜在问题可以检查出来的难易程序（得分1~10分），得分越高则越难以被检测出来；9、风险顺次数：将上述“严重度”、“频度”、“探测度”，得分相乘所出来的结果，该分数值越大则这一潜在问题越严重，越应及时采取“预防措施”；10、建议措施：列出对“风险顺序数”较高之潜在问题点所制定的“预防施”，防止其发生；11、责任及目标完成日期：写出实施上述“预防措施”的计划方案；12、措施结果：对上述“预防措施”计划方案之实施状况的确认。
PFMEA在电气制造业的应用实践
PFMEA在电气制造业的应用实践发布时间：2021-10-14T10:54:49.640Z 来源：《探索科学》2021年9月上17期作者：马俊梅[导读] 失效模式和影响分析(FMEA)是分析产品和流程故障引起的风险的重要风险管理工具。
该方法最初用于方案设计中的风险评估，并广泛应用于设计开发和流程控制。
FMEA的应用避免了由于过程错误而无法满足质量特性要求的风险，尽快。
一般而言，FMEA在设计中可分为DFMEA，在制造中可分为PFMEA。
DFMEA适用于产品开发阶段，即审查方案、讨论潜在风险、提供解决方案、控制或避免风险。
PFMEA用于产品推出阶段，主要用于流程风险控制、风险识别和采取控制或避免风险的措施。
队伍在PFMEA周围成立。
新疆众铄特种设备检验检测有限公司马俊梅 831100摘要：失效模式和影响分析(FMEA)是分析产品和流程故障引起的风险的重要风险管理工具。
该方法最初用于方案设计中的风险评估，并广泛应用于设计开发和流程控制。
FMEA的应用避免了由于过程错误而无法满足质量特性要求的风险，尽快。
一般而言，FMEA在设计中可分为DFMEA，在制造中可分为PFMEA。
DFMEA适用于产品开发阶段，即审查方案、讨论潜在风险、提供解决方案、控制或避免风险。
PFMEA用于产品推出阶段，主要用于流程风险控制、风险识别和采取控制或避免风险的措施。
队伍在PFMEA周围成立。
关键词：失效模式及影响分析；分析方法；过程控制；风险管控；前言作为五种最重要的质量工具之一，过程潜在的错误类型和影响分析是一种科学的质量管理方法，具有强大的错误规避功能。
PFMEA的目标是在发现和评估过程中发现潜在的错误和后果，找出控制措施以避免或减少这些潜在的干扰，并将这些过程记录为流程控制计划的输入。
是规划和优化制造过程，以便明确需要做些什么来满足产品设计和客户的要求。
PFMEA是在样品或批量生产的规划阶段对新的或修改过的工艺进行早期检查和分析，以便于预测、解决或监测潜在的工艺问题，降低生产风险。
汽车调压阀设计FMEA
5
120
提高加工精度，增加抽检数量。
调压阀的压力特性
切断压力、开启压力等指标不良。
不能正常使用，工作不可靠。造成制动失效。
6
压力特性不符合设计要求。
4
·设计要符合《QC/T37-92》中4.2.2的规定。
·按《QC/T38-92》中3.2，做压力特性试验。
5
120
高加工精度，增加抽检数量。
7
排气弹簧预压力过大，冲破单向阀。
3
进行切断压力试验
6
126
重新设定排气门弹簧预压力大小。
项目
功能
潜在
失效模式
潜在
失效后果
严重度S
级别
潜在失效
起因/机理
频度O
现行
设计控制
探测度D
R
P
N
建议措施
责任及
目标完成
日期
措施结果
采取的措施
S
O
D
R
P
N
排气门弹簧
弹簧过软，预压力不足。
发生漏气，使制动失灵。
7
弹簧规格使用不当。
弹簧疲劳失效。
预压力降低，排气门被过早打开，储气筒不能储存足够气压。
7
弹簧规格使用不当。
3
进行可靠性试验。
3
63
选用适当规格弹簧。
弹簧材料使用不合理。
3
进行耐久性试验
5
105
弹簧使用适当材料。
耐久性能不好。
5
据《QC/T38-1992》做耐久性试验，5×105次。
5
175
利用计算机摸拟分析，设定弹簧弹性系数
项目
功能
FMEA在钢板弹簧设计中的应用
严重级别很高 :潜在失效模式影响车 辆安全运行 ,或包含不符合政府法规 的情形 ;失效发生时无预警
10
严重 (有警告)
严重级别很高 :潜在失效模式影响车 辆安全运行 ,或包含不符合政府法规 的情形 ;失效发生时有预警
9
很高 车辆/ 系统无法运行 (丧失基本功能)
8
高
车辆/ 系统能运行 ,但性能下降 ,顾客 很不满意
第十四栏 (措施执行后的效果) :估计并记录预
度 、频度和探测度 。一般不管 R P N 值多大 ,当严重 防 、纠正措施的执行效果及 R P N 值 。
度为 9 或 0 时 ,必须予以特别注意 ,确保实际控制或
采取纠正措施后 ,将相关等级栏空白 。所有更
预防 (纠正) 措施针对了这种风险 。对于一个特定的 改后的等级都应该被评审 。如果需更改措施则重复
公 路 与 汽 运
总第 115 期 H i g hw a ys & A utom oti ve A p p l ications
5
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样件试验 、道路试验 、车队试验 。
表 3 频度评价准则
可能性
可能的失效 / 件 ·(1 000 辆) - 1
很高 :持续发生失效
≥100 50
高 :经常发生失效
20
10
5
中等 :偶然发生失效
2
1
低 :很少发生失效 极低 :不太可能发生失效
0. 5 0. 1
0. 01
频度
10 9 8 7
6 5 4
装配和最后完工/ 尖响声和咔哒声不 符合要求 ,25 %以上顾客发现有缺陷
2
无 没有可识别的影响
1
第六栏 (潜在失效起因/ 机理) :失效的潜在起因 是指设计薄弱部分的迹象 、结构弱点或缺陷 ,其结果 就是失效模式 。在可能发生的范围内 ,尽可能多地 列出每个失效模式的潜在起因/ 机理 ,以便有针对性 地采取补救措施 。典型的失效起因可能包括 (但不 限于) :规定的材料不正确 、设计寿命设想不足 、应力 过大 、润滑能力不足 、维护说明书不当或不正确 、算 法不正确 、表面精加工规范不当 、行程规范不当 、规 定的摩擦材料不当 、过热 、规定的公差不当 ;典型的 失效机理可能包括 (但不限于) 屈服 、疲劳 、材料不稳 定 、磨损 、化学氧化 、蠕变 、腐蚀 。
第三栏 (潜在失效模式) :填入零部件可能未达 到或未完成的功能项目的种类 (如预期的功能丧 失) ,前提是这种失效可能发生 ,但不一定发生 。
第四栏 (失效影响) :填入失效模式对功能的影 响 ,要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效 的后果 ,如果失效模式影响到安全性或与法规不符 , 则要清楚地予以说明 。
表 4 探测度评价准则
可能性
评价准则
探测度
绝对 不可能
设计控 制 将 不 能 或 不 可 能 找 出 潜 在 的起因 (机理) 及后续的失效模式 ,或 根本没有设计控制
10
非常少
设计控 制 只 有 非 常 少 的 机 会 找 出 潜 在的起因 (机理) 及后续的失效模式
9
极少
设计控 制 只 有 极 少 的 机 会 找 出 潜 在 的起因 (机理) 及后续的失效模式
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FMEA 在钢板弹簧设计中的应用
刘 斌1 , 韩亚平2 , 刘轶娅3
(1. 保定长城华北汽车有限责任公司 , 河北 高碑店 074000 ; 2. 河北交通职业技术学院 , 河北 石家庄 050091 ; 3. 秦皇岛广播电视大学 , 河北 秦皇岛 066001)
2
6 84
3 开展 FMEA 工作需要注意的几个问题
3. 1 对历史资料的收集及管理 汽车是一个复杂的系统 ,在整车投入正式生产
前以及产品销售后直到停止生产 ,都会产生大量故 障信息 ,如正式生产以前的整车场地试验 、零部件台 架试验 、性能试验数据及售后“三保”里程内的维修 记录 、用户跟踪访问记录等 。对这些资料进行收集 及整理是深入开展 FM EA 分析的重要保证 。
故 障 模 式 与 影 响 分 析 FM EA ( Failure Mode and Effect s A nalysis) 是产品可靠性 、维修性设计中 的重要分析方法之一 。它通过对系统中每一产品可 能产生的所有故障模式及其严重程度 、检测难易程 度和发生频度进行分类 、归纳分析 ,鉴别设计上的薄 弱环节 ,以采取适当的纠正措施消除或减轻其影响 。 总体来说 ,通过实行 FM EA ,可在产品设计或生产 工艺真正实现之前发现产品的弱点 ,在原形样机阶 段或在大批量生产之前确定产品缺陷 。
3 2 1
有两种类型的设计控制 : ① 预防 。防止失效的 起因 (机理) 或失效模式出现 ,或降低其出现的几率 。 ②探测 。在项目投产之前 ,通过分析或采取物理方 法探测失效的起因 (机理) 或失效模式 。
第九栏 (探测度 D) :探测度是与设计控制中所 列的最佳探测控制相关的定级数 。为取得较低的探 测度 ,对通常计划的设计控制 (如确认和/ 或验证活 动) 必须予以改进 。探测度评价准则见表 4 。
4
多
设计控 制 有 较 多 的 机 会 找 出 潜 在 的 起因 (机理) 及后续的失效模式
3
很多
设计控 制 有 很 多 的 机 会 找 出 潜 在 的 起因 (机理) 及后续的失效模式
2
几乎 设计控制几乎肯定能找出潜在的起
肯定 因 (机理) 及后续的失效模式
1
第十栏 (风险顺序 R P N ) :风险顺序是对设计风
严重级别很高 :潜在失效模式影响车 辆安全运行 ,或包含不符合政府法规 的情形 ;失效发生时无预警
10
严重 (有警告)
严重级别很高 :潜在失效模式影响车 辆安全运行 ,或包含不符合政府法规 的情形 ;失效发生时有预警
9
很高 车辆/ 系统无法运行 (丧失基本功能)
8
高
车辆/ 系统能运行 ,但性能下降 ,顾客 很不满意
1
7
总 成
︑导
工作
向
不正
︑安 错片 常 ,舒 5
装 拉 线
适性 减弱
钢板 弹簧 固定 不牢
5
检验 螺栓 紧固 力矩
4
加强 王明
100 质量 控制
2005 -9
- 12
实 行 全 检
7
2
6 84
工作
弹 不正
热
整车
控制 热
王明
减小
性 松
常 ,舒
5
处理
3
外场
4
弛 适性
不当
试验
减弱
60 处理 2005 回火 7 工艺 - 9 时间 流程 - 12
第五栏 (严重度 S ) :填入失效模式严重性的评
6
公
H i g hw a
路 与 汽 运
ys & A utomoti ve A p p l ications
200第6
4期 年8
月
级标准 。严重度评价准则见表 2 。
表 2 严重度评价准则
级别
评定准则
严重度
严重 (无警告)
第十四栏 (措施执行后的效果) :估计并记录预
度 、频度和探测度 。一般不管 R P N 值多大 ,当严重 防 、纠正措施的执行效果及 R P N 值 。
度为 9 或 0 时 ,必须予以特别注意 ,确保实际控制或
采取纠正措施后 ,将相关等级栏空白 。所有更
预防 (纠正) 措施针对了这种风险 。对于一个特定的 改后的等级都应该被评审 。如果需更改措施则重复
第七栏 (频度 O) :频度是指某特定起因/ 机理在 设计寿命内出现的可能性 。描述可能性的数据不是 绝对值 ,只具有相对意义 。通过实际变更或设计过 程来预防或控制失效模式的起因/ 机理是降低频度 的唯一途径 。发生频度根据表 3 的准则来估计 。
第八栏 (现行设计控制措施) :列出已经完成或 承诺要完成的预防措施 、设计确认 (验证) 或其他活 动 ,并且这些活动对于所考虑的失效模式和 (或) 起 因 (机理) 是足够的 。现行控制是指已被或正在被同 样或类似设计所采用的措施 ,如设计评审 、实效与安 全设计 、数学研究 、台架/ 实验室试验 、可行性评审 、
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7
险的测量 , R P N = S ·O ·D 。在单一 FM EA 中 ,此
第十二栏 (责任人及目标完成时间) :填入负责
7
中等
车辆/ 系统能运行 ,但舒适性/ 方便性 下降 ,顾客不满意
6
低
车辆/ 系统能运行 ,但舒适性/ 方便性 下降 ,顾客有些不满意
5
很低
装配和最后完工/ 尖响声和咔哒声不 符合要求 ,75 %以上顾客发现有缺陷
4
轻微
装配和最后完工/ 尖响声和咔哒声不 符合要求 ,50 %以上顾客发现有缺陷
3
很轻微
值 (1～1 000) 可用于设计中所担心事项的排序 。
执行建议措施的组织和个人名称及预计完成时间 。
第十一栏 (建议措施) : 应先针对高严重度 、高
第十三栏 (采取的措施) :记录具体措施和生效
R P N 的预防 (纠正) 措施进行工程评价 。对任何建 时间 。
议措施 ,都需依据以下顺序降低其风险级别 :严重
FM EA 作为一种可靠性分析方法起源于 20 世 纪 50 年代 (由美国格鲁曼公司开发 ,用于飞机发动 机故障预防) ;70 年代 ,美国海军制定 FM EA 标准 ; 1976 年 ,美国国防部采纳 FM EA 标准 ; 80 年代 ,汽 车工业和微电子工业领域应用 FM EA ; 90 年代 , ISO9000 推荐采用 FM EA ; 1994 年 , FM EA 成为汽 车行业质量认证标准 Q S9000 的认证要求 。在汽车 行业 , FM EA 是产品设计与开发阶段 、过程设计与 开发阶段必须使用的缺陷预防工具 。本文以汽车钢 板弹簧为例 ,对 FM EA 在汽车设计与开发中的应用 进行探讨 。
1 钢板弹簧分析
钢板弹簧是汽车悬架系统中重要的弹性元件 , 其主要功能 : ① 连接车架与车桥 ,在车辆行驶状态 下 ,承受由于地面不平而使车轮 、车桥产生的冲击 力 ,避免冲击力直接向车身传递 ; ② 支撑车身重量 , 决定整车高度 ; ③在车轮行驶时起导向作用 。 1. 1 常见故障模式
在开展 FM EA 分析之前 ,应对批量使用相似零 部件的用户 、长距离道路试验等情况进行调查 ,收集
2 FMEA 表格填写方法及分析结果