一种基于缺陷概率的工艺分析与优化设计方法

摘要

本发明提供了一种在工艺设计阶段进行可靠性分析评价与可靠性优化的定量方法，通过可靠性分析评价，可以比较不同工艺方案的优劣，评估制造风险，找出影响制造结果的重要参数，通过可靠性优化设计，可以获得更为可靠的参数最优值，主要包括5个步骤：制造过程缺陷分析与影响参数筛选；制造过程不确定性识别；基于近似模型的工艺可靠性分析与制造风险评估；基于可靠性的工艺优化建模；工艺可靠性优化模型的求解。

主权项

一种基于缺陷概率的工艺分析与优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制造过程缺陷分析与影响参数筛选；步骤2：制造过程不确定性识别；步骤3：基于近似模型的工艺可靠性分析与制造风险评估；步骤4：基于可靠性的工艺优化建模；步骤5：工艺可靠性优化模型的求解；所述步骤1包括如下步骤：步骤1.1：工艺缺陷表征参数识别，从广义上界定工艺设计缺陷，包含三种情况：未达到产品设计要求，未达到预期的技术要求，缺陷量值超过允许值，应根据具体情况确定工艺缺陷表征参数；步骤1.2：制造过程影响参数分析，对于某种具体的制造工艺，其影响缺陷形成的参数大都有十几种甚至几十种，一般可以将这些影响参数划分为毛坯尺寸、毛坯材料和工艺参数三类，这样的分类主要是考虑到毛坯尺寸、毛坯材料参数是难以直接干预和控制的，而工艺参数是可以人为控制的，这种分类方式有利于步骤3和步骤5的建模过程；步骤1.3：因子筛选，由于制造过程影响参数较多，为简化后续建模与求解，可以采用经验分析或全析因设计、分式析因设计、田口法、Plactett‑Burman设计因子筛选方法，对影响参数进行筛选，以获得对缺陷形成影响较大的参数，这类因子筛选方法通常需要结合工艺试验进行，对试验量有一定要求；所述步骤2包括：把能够量化的参数划分为确定性变量d和不确定性变量，其中不确定性变量包括随机设计变量x和随机噪声变量p；所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1：以缺陷概率为评价参数的建立的工艺可靠性模型：(1)未达到产品设计要求，则缺陷概率表达为：P_f＝P{(y(d，x，p)‑y₂)＞0∪(y(d，x，p)‑y₁)＜0}，其中，[y₁，y₂]为产品设计要求，y为实际的制造结果；(2)未达到预期的技术要求，则缺陷概率表达为：P_f＝P{(y(d，x，p)‑y₀)＜0}，其中，y₀为产品预期的技术要求，y为实际的制造结果；(3)缺陷量值超过允许值，则缺陷概率表达为：P_f＝P{(y(d，x，p)‑[y])＞0}，其中，[y]为缺陷表征参数的允许值或极限值，y为实际的制造结果；步骤3.2：隐式函数显式化处理，将隐式的工艺可靠性模型显式化处理；步骤3.3：缺陷概率值的计算，使用隐式函数显式化处理得到的解析表达，采用结构可靠度计算方法得到工艺设计缺陷发生的概率；步骤3.4：利用缺陷概率计算制造风险，假设某种工艺会存在两种或两种以上的缺陷模式，为了评估这些缺陷模式对制造风险的影响，可采用风险指数RI来表征，(i＝1，2，...，n)，其中，p_i表示某种缺陷发生的概率，w_i表示某种缺陷模式的权重系数，∑w_i＝1；步骤3.5：进行灵敏度分析，包括重要性灵敏度、均值灵敏度、标准差灵敏度，即可以得到影响参数对缺陷形成的贡献程度，从中选取贡献较大的影响参数作为控制和优化的重点。