GB/T 10962-2022 机床电器可靠性评价通则

　　ICS 29 . 100 . 0 1 CCS K 30

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 10962—2022代替 GB/Z 10962—2008

　　机床电器可靠性评价通则

　　Machinetoolelectricappliancereliabilityevaluationgeneralprinciples

　　2022-07-1 1 发布 2023-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 10962—2022

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语、定义和符号 1

　　4 可靠性评价的参数和指标 3

　　5 故障的类别和严重程度 3

　　6 可靠性试验 4

　　7 可靠性评价方法 6

　　附录 A(规范性) 严重度、频度、探测度的取值 12

　　参考文献 14

　　GB/T 10962—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件代替 GB/Z 10962—2008《机床电器可靠性通则》，与 GB/Z 10962—2008 相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：

　　a) 范围规定和适用内容进行了变更，明确了适用于机床电器元件产品在开发阶段中对可靠性进行验证(见第 1 章);

　　b ) 更改了规范性引用文件(见第 2 章，2008 年版的第 2 章);

　　c ) 更改了相关术语、定义和符号(见第 3 章，2008 年版的第 3 章);

　　d) 删除原标准可靠性指标(见 2008 年版的第 4 章);

　　e) 增加了可靠性评价的参数和指标(见第 4 章);

　　f) 增加了故障的类别和严重程度(见第 5 章);

　　g) 原标准第 5 章内容并入本文件第 6 章(见第 6 章)，删除了触头回路条件(见 2008 年版的5 . 1 . 4) ;删除了操作条件(见 2008 年版的 5 . 1 . 5) ;增加了激励条件(见 6 . 2 . 6) ;更改了试品的检测(见 6 . 4 , 2008 年版的 5 . 3) ;

　　h) 增加了可靠性增长试验(见 6.5) ;

　　i) 删除了原第 6 章可靠性验证试验方案及试验程序(见 2008 年版的第 6 章);

　　j) 增加可靠性评价方法章节(见第 7 章);

　　k ) 删除原标准第 7 章试验记录与试验报告(见 2008 年版的第 7 章);

　　l) 增加了附录 A 严重度、频度、探测度的取值(见附录 A)。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国机械工业联合会提出。

　　本文件由全国金属切削机床标准化技术委员会(SAC/TC 22)归口 。

　　本文件起草单位：苏州电器科学研究院股份有限公司、河北工业大学、通用技术集团机床工程研究院有限公司、苏州科技大学、苏州赛宝校准技术服务有限公司、桂林机床电器有限公司、西安宁康特数据服务有限公司、陕西金优邦科技有限公司。

　　本文件主要起草人：胡醇、陈凤林、陈妍言、陈源、许建林、赵靖英、石颉、陈万松、李文礼、皮坤林、宿士乔。

　　本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：

　　— 1989 年首次发布为 GB/T 10962—1989 ;

　　— 2008 年第一次修订，修订为指导性文件 GB/Z 10962—2008 ;

　　— 本次为第二次修订。

　　Ⅰ

　　GB/T 10962—2022

　　机床电器可靠性评价通则

　　1 范围

　　本文件规定了机床电器(以下简称电器)可靠性评价的参数与指标、故障的类别和严重程度、可靠性试验和可靠性评价方法。

　　本文件适用于机床电器元件产品在开发阶段中对可靠性进行验证，以及在生产过程中对产品的特性进行监控和检验。

　　本文件也可适用于有类似可靠性要求的电器产品。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 2900 . 13—2008 电工术语 可信性与服务质量

　　GB/T 2900 . 18—2008

　　电工术语 低压电器

　　GB/T 4086 . 2—1983

　　统计分布数值表 χ2 分布

　　GB/T 4086 . 4—1983

　　统计分布数值表 F 分布

　　GB/T 5080 . 1—2012

　　可靠性试验 第 1 部分：试验条件和统计检验原理

　　GB/T 5080 . 2—2012

　　可靠性试验 第 2 部分：试验周期设计

　　GB/T 14048 . 1—2012

　　低压开关设备和控制设备 第 1 部分：总则

　　GB/T 19334—2021 低压开关设备和控制设备的尺寸 在开关设备和控制设备及其附件中作机械支承的标准安装轨

　　IATF 16949 : 2016 汽车生产件及相关服务件组织的质量管理体系要求 (Quality management system requirements for automotive production and relevant service parts organization)

　　3 术语、定义和符号

　　3 . 1 术语和定义

　　GB/T 2900 . 13—2008、GB/T 2900 . 18—2008、GB/T 5080 . 1—2012、GB/T 5080 . 2—2012 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3 . 1 . 1

　　可靠性工程 reliabilityengineering

　　为了达到产品的可靠性要求而进行的设计、管理、研制、试验和生产工作的总和。

　　3.1.2

　　可靠性管理 reliabilitymanagement

　　为确定和满足产品的可靠性要求所进行的一系列组织、规划、计划、控制、协调、监督等活动和功能的管理。

　　1

　　GB/T 10962—2022

　　3.1.3

　　可靠性评价 reliabilityevaluation

　　对产品可靠性进行分析、预计和验证，以确定产品可靠性要求是否得到满足。

　　3.1.4

　　平均无故障工作时间 meanoperatingtimebetweenfaults

　　相邻两次故障之间的平均工作时间。

　　3.1.5

　　平均首次故障前工作时间 meantimetofirstfault

　　首次故障前工作时间的期望值。

　　3.1.6

　　额定寿命时的可靠度 reliabilityoftheratedlifetime

　　产品在规定条件下，试验到额定寿命时不发生失效的概率。

　　3.1.7

　　点估计 dotestimated

　　用一个统计量的单一值去估计一个未知参数的数值。

　　3.1.8

　　失效树分析 faulttreeanalysis

　　以失效树的形式进行分析的方法，它用于确定哪些组成部分的失效模式或外界事件与它们的组合可能导致产品的一种已给定的失效模式。

　　3.1.9

　　定时或定数截尾试验方案 timedorfixednumbertruncationtestplan

　　在试验期间，对试品进行连续地或间隔地监测，若累积相关试验时间达到了预定的试验截尾时间，而相关失效数未达到预定的截尾失效数，则判为接收;若累积相关试验时间未达到预定的试验截尾时间，而相关失效数达到了预定的的截尾失效数，则判为拒收。

　　注：本文件中，有关可靠性量值的“时间”单位可用“次数”替代。

　　3 . 2 符号

　　下列符号适用于本文件。

　　Ac — 合格判定数(允许失效数);

　　n — 试品数;

　　— 成功率的点估计值;

　　R(t0) — 额定寿命时的可靠度;

　　Tc — 截尾时间(全部试品要达到的试验总时间);

　　Tn — 累积相关试验时间;

　　t0 — 受试电器未出现故障时间;

　　ts — 受试电器首次出现故障时间;

　　γ — 相关失效数;

　　γs — 首次出现故障的台数;

　　— 失效率的点估计值;

　　— 平均无故障工作时间的点估计值。

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　　4 可靠性评价的参数和指标

　　4 . 1 总则

　　机床电器可靠性评价可分为定性分析评价和定量评价，因为这涉及到风险的评估。 风险评估是在风险识别的基础上，要求企业应当采用定性与定量相结合的方法，对风险进行分析以确定风险的成因和风险发生可能性的过程，从原因和可能性方面进行分析后，再根据分析的结果进行评估。

　　4 . 2 定性分析

　　4 . 2 . 1 定性分析原理

　　依靠技术人员的丰富实践经验以及判断和分析能力，推断出电器的特性和可靠性发展趋势的分析，属于预测分析。

　　4 . 2 . 2 定性分析内容与指标

　　定性分析主要内容有：

　　a ) 电器设计的继承性，即是否采用成熟技术;

　　b) 电器是否按设计任务进行了保障设计(如正常条件和非正常条件下接通与分断能力、耐热要求、动作范围的设定、介电强度、绝缘能力等指标);

　　c) 是否建立可靠性管理，并在可靠性管理体系下制定一套完整的可靠性工程计划;

　　d ) 电器在设计阶段和小批量生产阶段是否同步开展失效树(FTA)、潜在失效模式及效果分析(FMEA)工作，根据这些结果的评定，来最后确定可靠性是否满足要求。

　　4 . 3 定量评价

　　4 . 3 . 1 定量评价原理

　　定量评价将各种相关信息进行数学分析、统计数据，建立数学模型，并用数学模型计算出分析对象的各项指标及其数值。 在进行定时或定数截尾试验时，采用定时或定数截尾试验方案。

　　4 . 3 . 2 定量评价的参数与指标

　　参数与指标分别是：

　　a) 确定基本可靠性指标，应统计电器所用元件的寿命单位和所有故障，基本可靠性指标常定为平均无故障工作时间(MTBF) ;

　　b) 对于要求控制故障次数的机床电器产品可选用失效率、可靠度、成功率等指标;

　　c) 为监测和控制产品的早期故障，选用平均首次故障前工作时间(MTTFF)或早期故障期平均故障率等作为评定指标。

　　5 故障的类别和严重程度

　　5 . 1 故障的类别

　　5 . 1 . 1 关联故障

　　评定产品可靠性时，由于产品本身固有的缺陷而引起的故障，应判为关联故障，在解释试验结果或

　　3

　　GB/T 10962—2022

　　计算可靠性量值时应计入。

　　5 . 1 . 2 非关联故障

　　由于使用、维修不当或其他外界因素引起的故障，应判作非关联故障，在解释试验结果或计算可靠性指标时，可以不计入，但在试验时均应作详细记录。

　　5 . 1 . 3 从属故障

　　从属故障是由另一个产品的故障或失效而引起的，在解释试验结果或计算可靠性量值时，可不计入，只对引起从属故障的原发故障计数，但在进行故障分类加权时，应考虑其从属故障的严重程度。

　　5 . 1 . 4 重复故障

　　故障模式相同、多次发生的故障，若属于关联故障，每次都应计入。

　　5 . 2 故障严重程度

　　可根据故障的严重程度分为：致命故障、严重故障、一般故障、轻微故障四类，若采用加权计数时，要结合产品使用要求、故障分类和故障频发程度来确定加权系数。

　　6 可靠性试验

　　6 . 1 可靠性试验验证方案

　　电器产品由于其自身的特点，在做可靠性试验时采用定时或定数截尾试验方案，验证方案指标分为以下几种：

　　a) 以失效率数大小作为可靠性指标;

　　b) 以平均无故障工作时间作为可靠性指标;

　　c) 以成功率作为可靠性指标;

　　d) 以平均首次故障前工作时间作为可靠性指标;

　　e) 以额定寿命时的可靠度作为可靠性指标。

　　具体产品选用哪几种指标作为可靠性验证试验方案，见相关产品的可靠性试验标准要求。

　　示例： 以失效率数大小作为可靠性指标的定级试验和升级试验方案见表 1 。

　　表 1 定级试验和升级试验方案(置信水平 0 . 9)

　　失效率等级

　　截尾时间 Tc / 10 6 次

　　Ac= 0

　　Ac= 1

　　Ac= 2

　　Ac= 3

　　Ac= 4

　　Ac= 5

　　Ac= 6

　　Ac= 7

　　Ac= 8

　　Ac= 9

　　YS(亚四级)

　　0 . 076 8

　　0 . 13

　　0 . 177

　　0 . 223

　　0 . 266

　　0 . 309

　　0 . 351

　　0 . 392

　　0 . 433

　　0 . 474

　　S(四级)

　　0 . 23

　　0 . 389

　　0 . 532

　　0 . 668

　　0 . 799

　　0 . 927

　　1 . 053

　　1 . 177

　　1 . 30

　　1 . 421

　　YW(亚五级)

　　0 . 768

　　1 . 30

　　1 . 77

　　2 . 23

　　2 . 66

　　3 . 09

　　3 . 51

　　3 . 92

　　4 . 33

　　4 . 74

　　W(五级)

　　2 . 30

　　3 . 89

　　5 . 32

　　6 . 68

　　7 . 99

　　9 . 27

　　10 . 53

　　11 . 77

　　13 . 0

　　14 . 21

　　YL(亚六级)

　　7 . 68

　　13

　　17 . 7

　　22 . 3

　　26 . 6

　　30 . 9

　　35 . 1

　　39 . 2

　　43 . 3

　　47 . 4

　　L(六级)

　　23 . 0

　　38 . 9

　　53 . 2

　　66 . 8

　　79 . 9

　　92 . 7

　　105 . 3

　　117 . 7

　　130

　　142 . 1

　　YQ(亚七级)

　　76 . 8

　　130

　　177

　　223

　　266

　　309

　　351

　　392

　　433

　　474

　　Q(七级)

　　230

　　389

　　532

　　668

　　799

　　927

　　1 053

　　1 177

　　1 300

　　1 . 421

　　4

　　GB/T 10962—2022

　　6 . 2 试验条件

　　6 . 2 . 1 环境条件

　　试验在 GB/T 14048 . 1—2012 规定的以下正常使用条件下进行。

　　a) 温度-5 ℃ ~+40 ℃ ,且 24 h 内平均温度不超过+35 ℃ ;

　　b) 相对湿度：在最高温度为+40 ℃ ,空气的相对湿度不超过 50%,在较低温度下可以允许有较高的相对湿度，20 ℃时可达 90% ;

　　c) 或按被试产品标准或技术条件规定的使用环境条件下进行。

　　6 . 2 . 2 试验电源条件

　　电源条件为：

　　a) 波形：正弦波，波形畸变因数不大于 5% ;

　　b) 频率：50 Hz 或 60 Hz,允许偏差为 ±5%。

　　6 . 2 . 3 安装条件

　　安装条件为：

　　a) 试品应按正常使用的位置安装;

　　b) 试品应安装在无显著摇动和冲击振动的地方;

　　c) 试品的安装面与垂直面的倾斜度应符合产品标准或技术条件的规定;

　　d) 对于采用安装轨安装的机床电器，安装轨应符合 GB/T 19334—2021 的规定。

　　6 . 2 . 4 试验装置

　　可靠性试验装置应能满足以下要求：

　　a) 能实现逐次检测;

　　b) 当试品失效时，试验装置应自动停止该试品的试验、记录失效试品的编号、触头编号、及失效发生时的试验次数;

　　c) 能够实现对一台试品的多点监控;

　　d) 进行程序控制，并能正确按照操作循环的顺序进行。推荐采用计算机进行控制，也可采用其他合适的试验装置。

　　6 . 2 . 5 触头检测条件

　　对所涉及到的不同电器试验产品(以下简称试品)，根据具体的相关产品可靠性试验标准中产品的特点来设置。

　　6 . 2 . 6 激励条件

　　针对像电磁接触器、控制用电磁继电器一类的电器在做试验时，试品应以输入激励量的额定值来进行，对过载类继电器、热保护继电器等电器时作瞬动、过载可靠性试验时，具体数值针对不同产品规定不同的激励值。

　　6 . 3 试品的抽取

　　试品的抽取按以下原则：

　　a) 对于试品还处在开发阶段的样机，样机数量不能少于 10 台;

　　5

　　GB/T 10962—2022

　　b ) 对于已投入工艺条件下批量生产，并经出厂检验合格的产品随机抽取，被抽取量应不小于抽取试品数 n 的 10 倍;

　　c) 具体试品数的多少按各产品的相关可靠性试验标准中的要求来抽取。

　　6 . 4 试品的检测

　　6 . 4 . 1 试验前的检测

　　试验前先对试品进行检测，检查试品的零部件有无损坏、变形、断裂或缺少部件，如有剔除这些不良

　　试品，并按规定补足试品数，剔除掉的试品不计入相关失效数 γ 内。

　　6 . 4 . 2 试验中检测

　　按试品的特点与要求，根据相关产品可靠性试验标准中的要求进行检验。

　　6 . 4 . 3 试验后检测

　　试验后检测要点：

　　a ) 各零部件有否破损、断裂;

　　b) 功能和性能是否完好，具体检查项目见相关产品可靠性试验标准中的规定来检测;

　　c ) 连接导线或部件是否出现松动。

　　试品在试验后检测中，任一项目检测结果不符合产品标准的规定，即认为该试品失效，其失效时间按试验结束时的循环次数计算，失效数进行添加。

　　6 . 5 可靠性增长试验

　　有意模拟产品的使用环境，给试品施加多一点的应力或动力，强迫暴露设计缺陷，让缺陷尽快的变成失效。 通过对失效试品的分析、再设计，形成试验-分析-改进的过程。 产品每改进一次，可靠性提高一步，直到达到预期的可靠性。

　　7 可靠性评价方法

　　7 . 1 定性分析

　　7 . 1 . 1 可靠性管理

　　7 . 1 . 1 . 1 可靠性规划

　　可靠性规划的领导机构应具备制订可靠性工作的方针、计划并进行组织，发布标准规范;检查、督促可靠性工作的进展情况，协调整个系统的可靠性工作。 根据所要求的可靠性指标确定环境条件，工作条件制定可靠性任务书。

　　7 . 1 . 1 . 2 可靠性保证

　　可靠性保证按以下原则：

　　a) 设计部门发布可靠性标准规范和可靠性工作方面的各种指导性文件。提出元件的筛选条件，材料的检验条件和验收方案。

　　b) 进行可靠性验证模拟试验与实际使用状态之间的折合关系，找出影响可靠性的因素。

　　c) 作好历史记录对每次可靠性试验中试品数量、失效数量、失效原因、失效时间进行详细的记录。

　　d) 建立完善的失效率报告、失效率分析、改正措施系统和故障审查机构。

　　6

　　GB/T 10962—2022

　　7 . 1 . 2 可靠性工程

　　7 . 1 . 2 . 1 可靠性工程步骤

　　可靠性工程步骤按以下原则：

　　a) 通过分析、试验或使用，发现系统在可靠性上的薄弱环节;

　　b) 研究分析导致这些薄弱环节的主要内外因素;

　　c) 研究影响可靠性的材质、使用条件、人为的机理及其规律;

　　d) 针对分析得到的问题原因，在技术上、组织上采取相应的改进措施，并定量地评定和验证其效果;

　　e) 完善系统的制造工艺和生产组织。

　　7 . 1 . 2 . 2 可靠性工程分析

　　7 . 1 . 2 . 2 . 1 失效树分析(FTA)

　　确定顶事件，找出系统中存在的主要危险和发生可能性大、严重性比较高的事件定为顶事件，找到中间事件和底事件。 通过逻辑“或”和逻辑“与”门，形成一个由顶事件(上级事件)向原因方面(下级事件)做树形图分解，最终找出影响可靠性的缺陷。

　　7 . 1 . 2 . 2 . 2 FMEA 的展开分析

　　IATF 16949 : 2016 潜在失效模式及效果分析(FMEA)适用于本文件，从 FTA 中追查出的底事件通过 FMEA进行分析，层层往上查找，将可能发生的潜在失效模式通过梳理反映出来并加以解决。

　　注：FMEA 的展开是紧随失效树分析而展开的，失效树是找出影响可靠性的许多因素，而 FMEA 是来解决这些因素 。表 2 是 FMEA 的表格形式。

　　表 2 FMEA表格形式

　　项 目/功能

　　要求

　　潜在失效模式

　　潜在失效后果

　　严重度 S

　　级别

　　潜在失

　　效原因/

　　机理

　　频度O

　　现行 D/P 控制

　　探测度 D

　　风险

　　水平RPN

　　建议措施

　　责任人和

　　目标完成日期

　　预防

　　探测

　　注：级别是将所有的观察项分为特殊特性和一般特性两种。