引言
什么器件采用什么生產(chǎn)過程呢？新的設(shè)計必須得到確認，以便開始生產(chǎn)。目
的是避免那些導致?lián)栴}出現(xiàn)的產(chǎn)品流入市場的風險。如何保證產(chǎn)品無設(shè)計缺陷呢？試驗必須全面，但必須有效，以保證擔保費用低和避免賠償?shù)呢熑巍?/span>
信息：根據(jù)產(chǎn)品試驗所用的方法而作出決策所需的信息可分為如下4組：
1）目標：需要這種信息的目的是為了確認特殊設(shè)計特性和設(shè)計等級等。例如，在早期設(shè)計階段，設(shè)計理念必須證明是可行的，而即將投產(chǎn)的產(chǎn)品必須論證給出的置信等級。需用來確認不同等級的設(shè)計和產(chǎn)品的信息就是試驗的目標。
2）方法：適合用來產(chǎn)生信息的方法。這些試驗方法、計算機建模和工程算法將用來產(chǎn)生所需的信息。
3）失效模式：預測的失效模式種類會影響適當對產(chǎn)品進行試驗所需的方法和設(shè)備。
4）設(shè)備：需用來實施給定方法的設(shè)備種類。
5）性能參數(shù)：不同于設(shè)備零部件的性能范圍。
信息目標：視產(chǎn)品的研制階段而定，需要的信息有若干種類。
表1 各類所需的信息
| 可行性 | 計算機建模，工程計算 | 經(jīng)驗，過去的實踐 | |
| 安全性，SPC控制，工程輸入 | 用于過程控制、安全性、一致性和工程輸入的、諸如標準負載或材料特性之類的信息 | | |
| 設(shè)計迭代 | 可靠性增長用的根本原因（糾正措施） | 評估設(shè)計成熟度用的DM | 計算機建模，工程計算 |
| zui后生產(chǎn) | 評估成本/擔保用的可靠性預計 | 工作極限的確定 | |
| 新產(chǎn)品開始設(shè)計 | 確定工作極限 | | |
在產(chǎn)品研制的早期階段中，必須確定設(shè)計的基本可行性。在工業(yè)部門中，設(shè)計的可行性經(jīng)常以過去的經(jīng)驗為依據(jù)。不過，新的設(shè)計有時會碰到挑戰(zhàn)。在這種情況下，必須評價設(shè)計的可行性。
在開展設(shè)計時，設(shè)計工程師需要特定的要求和獨立的信息以滿足某些條例。例如，用40%的玻璃填充到聚合物中而制成的汽車儀表板的塑料結(jié)構(gòu)將具有*的性能。模制過程以及模制過程中玻璃纖維中引發(fā)的定向量將產(chǎn)生設(shè)計的材料特性。因此，設(shè)計工程師必須確定這些信息，以便適當?shù)卦O(shè)計元器件。
在設(shè)計迭代階段中，需用來推進項目的關(guān)鍵信息是設(shè)計固有失效模式的根本原因。設(shè)計工程師可調(diào)整設(shè)計，以改進設(shè)計的固有可靠性，若失效模式的根本原因是已知的話。
除了失效模式的根本原因以外，設(shè)計的相對成熟度也是關(guān)鍵。若設(shè)計是成熟的，那么繼續(xù)的設(shè)計迭代就不會改進設(shè)計的固有可靠性。但另一方面未成熟的設(shè)計對先前的設(shè)計來說很可能是一種進步。了解設(shè)計是否成熟，這是完成迭代設(shè)計階段的關(guān)鍵。
在迭代設(shè)計期間，已知負載案例的應(yīng)力一致性、減輕質(zhì)量/重量的機會、在電子器件中重新分配熱源、流動通路和選通的*化、人機工程的影響和其它許多問題都可通過計算機建模來描述。盡管這些問題不是象限制產(chǎn)品壽命或工作的物理失效那樣重要，但他們的確影響到設(shè)計的得益性和效率。
在生產(chǎn)期間，制造工程師需要驗證生產(chǎn)過程沒有把研制中不成問題的失效模式引入產(chǎn)品中去。研制試驗與生產(chǎn)試驗之間的特性比較可提供關(guān)鍵的工藝失效的根本原因信息。產(chǎn)品族的預期特性對于擔保預測、服務(wù)人員培訓、更換、修理和維護計劃來說是*的。
對于許多產(chǎn)品來說，實際公布的工作極限和貯存極限是研制期件定的目標、然后在zui后生產(chǎn)中加以量化。此信息對于確定用戶指南信息和擔保局限來說是關(guān)鍵。
4. 失效模式
產(chǎn)品研制的可行性與迭代設(shè)計階段所需的信息部分取決于設(shè)計的潛在失效
模式。不同方法和設(shè)備的選擇與成功取決于需得到驗證的失效模式。靜態(tài)負載試驗不會提供疲勞、磨損、化學反應(yīng)、涂層、拋光、潤滑劑或設(shè)計狀態(tài)的變化相關(guān)的信息。振動有助于測定疲勞、磨損、干擾和彎曲等失效模式，但無助于測定其它失效模式。在選擇方法和試驗設(shè)計時，必須得到驗證的失效模式必須加以考慮。無知不是福。
5. 方法
要討論的不同方法有許多。為了弄清起見，這些方法可根據(jù)產(chǎn)生的信息種類
來分組。此處將特別強調(diào)較新的加速試驗方法。
5．1 失效模式驗證試驗
失效模式驗證試驗（FMVT）是失效模式識別試驗方法，它所用的樣品可少至1個。該試驗方法用來確定多個設(shè)計固有失效模式、給失效模式分類和為設(shè)計改進（設(shè)計成熟度）評估可能性。
5．2 高加速壽命試驗
高加速壽命試驗是也失效模式識別試驗方法，它用很少樣品來確定多個設(shè)計固有失效模式，確定產(chǎn)品的工作與毀壞極限。
5．3 全系統(tǒng)壽命試驗
全系統(tǒng)壽命試驗（FSLT）是加速可靠性試驗方法，該方法是使樣品在所有的已知應(yīng)力源下經(jīng)歷1個相等的壽命。該試驗可產(chǎn)生可靠性預計。
5．4 靜態(tài)負載試驗
現(xiàn)有各種各樣的靜態(tài)負載試驗，它們可測量以非循環(huán)方式經(jīng)受軸向、扭轉(zhuǎn)或壓力負載的樣品的耐負載或破壞性負載特性。這些試驗可提供關(guān)鍵負載承受件上的破壞上限和安全性驗證。
5．5 化學反應(yīng)試驗
現(xiàn)有各種各樣的環(huán)境試驗，它們用來確定樣品經(jīng)得起化學物質(zhì)以及諸如鹽霧、紫外線、高低溫或濕度之類因素影響的能力。這些試驗通常以靜態(tài)負載成雙進行，以跟蹤由于化學反應(yīng)而發(fā)生的樣品強度劣化。
5．6 CMM
設(shè)計的尺寸測試用來驗證樣品能滿足設(shè)計容差。
5．7 材料特性
產(chǎn)品中所用的材料特性可通過各種方法來確定。諸如密度、可拉伸性、模量、成品率、硬度、微結(jié)構(gòu)、化合物、玻璃轉(zhuǎn)換溫度和不退色性等之類的特性都能得到確定。此信息對于產(chǎn)品利用材料特性或在材料的極限內(nèi)能正常工作來說是有用的。
5．8 計算機輔助設(shè)計
計算機輔助設(shè)計（CAD）可預計設(shè)計質(zhì)量、空腔中心、共振特性、應(yīng)力聚集、熱特性、聲學特性和機械響應(yīng)等。此信息可用來實現(xiàn)設(shè)計的*化和設(shè)計改進。
6．設(shè)備
適用于試驗的設(shè)備范圍很大。由于振動設(shè)備與討論的加速試驗有關(guān)，此處介紹幾種振動試驗設(shè)備。
6．1 FMVT機
FMVT機是有權(quán)的懸置6軸振動機，它設(shè)計用來產(chǎn)生大的位移以及振動能的較均勻分配。
6．2 氣動錘擊臺
氣動錘擊臺（如QualMark制造的OVS系列）是有權(quán)的6軸振動機，它設(shè)計用來產(chǎn)生擬隨機高頻振動。
6．3 聯(lián)動機（Team Cube）
聯(lián)動機是有權(quán)的6軸振動機,它能產(chǎn)生低頻振動，它的特征是具有高可控振動剖面。
6．4 環(huán)境試驗箱
環(huán)境試驗箱具有很多種尺寸、溫度范圍、濕度控制器、梯升率和控制方法。典型的試驗箱有循環(huán)風機，試驗箱用電熱器加熱和用制冷系統(tǒng)冷卻，冰凍與zui高箱子溫度之間可進行濕度控制。
6．5 其它
還有其它振動與循環(huán)設(shè)備可用來提供客戶要求的和標準的單一軸向振動、6軸振動和循環(huán)負載。一般來說，特殊試驗的負載要求將支配所用的設(shè)備。應(yīng)注意，有若干試驗方法要求客戶設(shè)計元器件的循環(huán)試驗，同時使用上述所列的一種設(shè)備。
6．6 性能參數(shù)
對于設(shè)備的每個零件來說，性能范圍可用來決定哪臺試驗機zui適用于特殊試驗方法和信息目標。對于基本振動機來說，基本參數(shù)是負載、位移范圍、頻率范圍和設(shè)計的共振特性。
7. 決策
決定產(chǎn)品用哪個試驗方法和設(shè)備時，必須進行信息目標、適用方法、潛在失
效模式和適用設(shè)備的比較。
7．1 信息驅(qū)動的比較
用信息目標來決定哪個試驗方法，這有助于限制選擇方案的數(shù)量和把重點放在試驗?zāi)康纳?。特殊的信息目標可通過產(chǎn)品所處的研制階段來決定。表2供給定信息目標的合適方法的簡單目錄。
表2 給定信息目標的合適方法
| 給定的信息目標 | 合適的方法 |
| 可靠性增長所用的根本原因（糾正措施） | HALT | FMVT | 化學反應(yīng)試驗 | 靜態(tài)負載試驗 | |
| 估計成本/擔保費所用的可靠性預計 | FSLT | 化學反應(yīng)試驗 | 靜態(tài)負載試驗 | CMM | 特性 |
| 用于過程控制、安全性、一致性和工程輸入的、諸如標準負載或材料特性之類的信息 | CMM | 特性 | 化學反應(yīng)試驗 | 靜態(tài)負載試驗 | |
| 評估設(shè)計成熟度用的DM | FMVT | | | | |
| 工作極限的確定 | FMVT | HALT | 靜態(tài)負載試驗 | 特性 | |
信息目標不能*確定哪個試驗方法zui適用于現(xiàn)有的設(shè)計階段。用表3所述的潛在失效模式有助于把試驗方法的范圍收窄。
表3 潛在失效模式與合適的試驗方法
| 潛在失效模式 | 合適的試驗方法 |
| 疲勞 | HALT | FMVT | FSLT | |
| 磨損 | HALT | FMVT | FSLT | |
| 化學反應(yīng) | 化學反應(yīng)試驗 | 特性 | | |
| 超載 | 靜態(tài)負載試驗 | | |
| 干擾/彎曲 | HALT | FMNT | FSLT | CMM |
| 涂層/拋光/潤滑油 | HALT | FMVT | FSLT | 特性 |
| 狀態(tài)變化 | HALT | FMVT | FSLT | 特性 |
應(yīng)注意，對于特殊產(chǎn)品來說，試驗計劃可能需要兩個或更多個試驗方法來滿足所有目標。不過，明確地制定試驗的信息目標有助于避免多余試驗引起的信息重復。
有了實現(xiàn)信息目標所需的方法之后，就可以選擇合適的試驗設(shè)備。表4顯示本文作過比較的帶有比較用參數(shù)的設(shè)備及可實現(xiàn)的目標。
表4帶有比較用參數(shù)的設(shè)備及可實現(xiàn)的目標
| 比較用參數(shù) | FMVT機 | QualMark | 聯(lián)動機 | 其它 |
| 負載/位移范圍 | 3000磅單軸負載，zui大30g，位移4英寸 | 3000磅單軸負載，zui大60g，位移＜0.25英寸 | 14000磅單軸負載，zui大14g，位移2英寸 | － |
| 共振特性 | 5~2500Hz初級能量范圍 | 500~10000Hz初級能量范圍 | 2~200Hz初級能量范圍 | － |
| |
| 信息目標 | | | | |
| 可靠性增長所用的根本原因（糾正措施） | × | × | × | × |
| 估計成本/擔保費所用的可靠性預計 | － | － | × | × |
| 用于過程控制、安全性、一致性和工程輸入的、諸如標準負載或材料特性之類的信息 | － | － | － | × |
| 評估設(shè)計成熟度用的DM | × | × | × | |
| 工作極限 | × | × | × | × |
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