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摘要:
立体物料仓库单元是钣金自动化智能生产线中重要的板料储存中心,其可靠性问题直接关系到钣金自动化智能生产线的可靠性,因此,对钣金自动化智能生产线的立体物料仓库单元机械系统进行故障模式及影响分析(FMEA)十分重要。针对传统FMEA中缺少功能和故障因果关系分析的问题,提出使用维护感知设计环境(MADe)软件对立体物料仓库单元的机械系统进行功能分析和故障数据分析,并建立立体物料仓库单元的功能模型图和机械系统的故障因果关系图。在此基础上,根据立体物料仓库单元功能模型图构建机械系统的模糊认知图(FCM)邻接矩阵,再通过计算得出立体物料仓库单元机械系统的FMEA表。对立体物料仓库单元机械系统进行基于MADe软件的FMEA分析显示,所提方法对提高钣金自动化智能生产线可靠性具有通用性。
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关键词:
- 立体物料仓库单元 /
- 机械系统 /
- 故障模式及影响分析(FMEA) /
- 维护感知设计环境(MADe) /
- 模糊认知图(FCM)
Abstract:The three-dimensional material warehouse unit is an important sheet metal storage center in the sheet metal automatic intelligent production line. Its reliability is directly related to the reliability of the sheet metal automatic intelligent production line. Therefore, failure mode and effects analysis (FMEA) for the mechanical system of the three-dimensional material warehouse unit of the sheet metal automatic intelligent production line is very important. Aimed at the problem of lack of function and failure causality analysis in traditional FMEA, maintenance aware design environment (MADe) software is used to perform functional analysis and failure data analysis for the mechanical system of the three-dimensional material warehouse unit, and establish the function model diagram of the three-dimensional material warehouse unit and the failure causality diagram of the mechanical system. On this basis, the fuzzy cognitive map (FCM) adjacency matrix of the mechanical system is constructed according to the functional model diagram of the three-dimensional material warehouse unit, and then the FMEA table of the mechanical system of the three-dimensional material warehouse unit is obtained through calculation. The FMEA analysis of the mechanical system of the three-dimensional material warehouse unit based on MADe software shows that this method is universal for improving the reliability of the sheet metal automated intelligent production line.
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表 1 机械系统各组件的功能、流、属性
Table 1. Function, flow and attribute of each component of mechanical system
组件 功能 输入流形式 输入流属性 极性关系 输出流形式 输出流属性 电机 转换 能量流-电能能量流-机械能 电压转矩 +- 能量流-机械能 转速 抱闸 停止 能量流-电能 电流 + 能量流-机械能 转矩 减速机 分配 能量流-机械能 转速 + 能量流-机械能 转矩 轴承组 支撑 能量流-机械能 转矩 + 能量流-机械能 转矩 传动轴 传递 能量流-机械能 转矩 + 能量流-机械能 转矩 联轴器 结合 能量流-机械能 转矩 + 能量流-机械能 转矩 链传动组 传递 能量流-机械能 转矩 + 能量流-机械能 转矩 滚轮组 转化 能量流-机械能 转矩 + 能量流-机械能 速度 料车锁 停止 能量流-气动能量流-电能 压力电流 ++ 物质流-固体 位置 料车 运载 能量流-机械能物质流-固体物质流-固体 转矩位置位置 -++ 物质流-固体 位置 表 2 立体物料仓库单元故障数据统计
Table 2. Statistics of failure data of three-dimensional material warehouse units
编号 组件 零件 故障模式 故障原因 1 料车 车架 形状改变-弯曲 (维护)维护进程-错误运行 2 料车锁 锁销 机械联系-卡死 (设计)几何结构-阻止进入 3 料车锁 锁销 故障 原因不明 4 料车锁 锁销 故障 原因不明 5 料车锁 锁销 机械联系-卡死 (设计)几何结构-位置偏离 6 进出链传动组 卡扣 机械联系-干涉 (维护)维护进程-错误运行 7 滚轮组 轮轴 形状改变-弯曲 (运行)机械加载-高机械负载 8 进出链传动组 卡扣 机械联系-干涉 (装配)几何结构-位置偏离 9 抱闸 线路 电联系-开路 原因不明 10 升降链传动组 链条 机械联系-松动 (设计)几何结构-松配合(装配)几何结构-松配合 11 进出链传动组 链条 形状改变-断裂 (设计)机械特性-强度不足 12 轴承组 定位销 机械联系-松动 (装配)几何结构-松配合 13 料车锁 气阀 电联系-开路 原因不明 14 料车 定位杆 机械联系-错误位置 (装配、制造)几何结构-位置偏离 15 滚轮组 限位轮 机械联系-分离 (装配)几何结构-位置偏离 16 料车锁 锁销 机械联系-卡死 原因不明 17 锁车锁 锁销 机械联系-卡死 原因不明 18 进出链传动组 卡扣 机械联系-不对准 (装配)几何结构-位置偏离 19 进出链传动组 卡扣 机械联系-分离 (设计)几何结构-松配合 20 料车锁 感应块 电联系-特性不匹配 (设计)材料质量-错误材料 21 料车锁 卡槽 机械联系-卡死 原因不明 22 升降链传动组 卡扣 机械联系-松动 (设计)几何结构-位置偏离 23 滚轮组 滚轮 机械联系-松动 (设计)几何结构-松配合 24 料车 定位杆 机械联系-错误位置 (设计)几何结构-位置偏离 25 料车 轮轴 形状改变-弯曲 (运行)机械加载-高机械负载 26 进出链传动组 链条 机械联系-卡死 (运行)污染-固体颗粒污染 27 升降链传动组 链条 机械联系-松动 (装配)几何结构-松配合 表 3 进出链传动组故障数据汇总
Table 3. Summary of failure data of in and out chain drive group
组件 零件 故障模式 故障原因 进出链传动组 链条 形状改变-断裂 (设计)机械特性-强度不足 机械联系-卡死 (运行)污染-固体颗粒污染 卡扣 机械联系-不对准 (装配)几何结构-位置偏离 机械联系-分离 (设计)几何结构-松配合 机械联系-干涉 (维护)维护进程-错误运行(装配)几何结构-位置偏离 表 4 邻接矩阵E
Table 4. Adjacency matrix E
C C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C1 0 0 1 0 0 0 0 0 C2 0 0 -1 0 0 0 0 0 C3 0 0 0 1 0 0 0 0 C4 0 0 0 0 1 0 0 0 C5 0 0 0 0 0 1 0 0 C6 0 0 0 0 0 0 1 0 C7 0 0 0 0 0 0 0 1 C8 0 0 0 0 0 0 0 0 表 5 立体物料仓库单元机械系统FMEA结果
Table 5. FMEA result of mechanical system of three-dimensional material warehouse unit
故障组件 零件 故障模式 故障原因 故障影响 局部影响 高一层次影响 最终影响 链传动组 升降链条 机械联系-松动 几何结构-松配合 链传动组转矩减小 滚轮组输出力减小 料库输出位置偏离 进出链条 形状改变-断裂 机械特性-强度不足 链传动组转矩减小 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 机械联系-卡死 污染-固体颗粒污染 链传动组转矩减小 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 链条卡扣 机械联系-不对准 几何结构-位置偏离 链传动组转矩减小 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 机械联系-分离 几何结构-松配合 链传动组转矩减小 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 机械联系-干涉 维护进程-错误运行几何结构-位置偏离 链传动组转矩减小 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 滚轮组 轮轴 形状改变-弯曲 机械加载-高机械负载 滚轮组输出位置偏差 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 限位轮 机械联系-分离 几何结构-位置偏离 滚轮组输出位置偏差 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 滚轮 机械联系-松动 几何结构-松配合 滚轮组输出位置偏差 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 轴承组 定位销 机械联系-松动 几何结构-松配合 轴承输出转矩减小 传动轴输出转矩减小 料库输出位置偏离 料车 车架 形状改变-弯曲 维护进程-错误运行 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 轮轴 形状改变-弯曲 机械加载-高机械负载 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 定位杆 机械联系-错误位置 几何结构-位置偏离 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 料车锁 锁销、卡槽 机械联系-卡死 几何结构-位置偏离 车锁输出位置偏差 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 感应块 电联系-特性不匹配 材料质量-错误材料 车锁输出位置偏差 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 气阀电路 电联系-开路 原因不明 车锁输出位置偏差 料车输出位置偏差 料库输出位置偏离 抱闸 线路 电联系-开路 原因不明 抱闸输出转矩减小 电机输出速度增加 料库输出位置偏离 -
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