连接器 FMEA 案例 - 基于 AIAG & VDA FMEA 七步法的产品案例 - FMEA软件-CoreFMEA
性价比高、易于上手的FMEA软件: CoreFMEA
本文以连接器设计为例,完整演示了AIAG & VDA FMEA七步法的应用。通过结构分解(三层级)、功能网构建、失效链追踪及风险优先级(AP值)评估,系统识别出镀金层剥落、材料热变形等高风险失效模式,并针对性提出优化措施(如新增检测与材料升级)。案例展示了如何从设计源头锁定潜在缺陷,降低产品故障率,为复杂系统的设计可靠性提升提供清晰路径。

连接器产品如何进行设计 FMEA 七步法分析? FMEA软件CoreFMEA 以连接器产品为例,抛砖引玉。
第一步:规划与准备
目标:识别连接器在电气连接、机械固定和环境适应性方面的潜在失效模式。
范围:仅分析连接器本体及其核心组件(插针、插孔)。
资源:设计工程师、质量工程师、供应商代表组成团队。
时间:2周内完成。
工具:使用 CoreFMEA 软件提高 FMEA 工作效率。
第二步:结构分析(分解为三层级)
高层级结构 | 中间层级结构 | 低层级结构 |
|---|---|---|
| 连接器本体 | 插针 | 镀金层 |
| 接触表面粗糙度 | ||
| 插孔 | 镀层厚度 | |
| 弹性片弹簧力 | ||
| 绝缘外壳 | 材料耐高温性 | |
| 注塑成型精度 |
思路:
- 高层级结构:系统级功能载体(连接器本体)。
- 中间层级结构:实现功能的子系统(插针、插孔、绝缘外壳)。
- 低层级结构:具体物理特性或工艺参数(镀层、弹簧力、材料特性)。
第三步:功能分析(功能网)
| 高层级结构 | 中间层级结构 | 低层级结构 | 高层级功能 | 中间层级功能 | 低层级功能 |
|---|---|---|---|---|---|
| 连接器本体 | 插针 | 镀金层 | 实现电气连接 | 传导电流 | 降低接触电阻 |
| 接触表面粗糙度 | 确保接触稳定性 | ||||
| 插孔 | 镀层厚度 | 实现机械固定 | 提供弹性支撑 | 抵抗磨损 | |
| 弹性片弹簧力 | 保持插针插孔接触力 | ||||
| 绝缘外壳 | 材料耐高温性 | 防止短路和漏电 | 隔离导电部件 | 耐受工作温度 | |
| 注塑成型精度 | 保证尺寸一致性 |
功能依存关系:
- 高层级功能(电气连接)依赖于中间层级功能(传导电流、弹性支撑),而中间层级功能又依赖于低层级功能(镀金层、弹簧力)。
- 低层级功能的缺陷会直接导致中间层级功能失效,进而影响高层级功能。
第四步:失效分析(失效链)
| 高层级结构 | 中间层级结构 | 低层级结构 | 高层级功能 | 中间层级功能 | 低层级功能 | 高层级失效 | 中间层级失效 | 低层级失效 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 连接器本体 | 插针 | 镀金层 | 实现电气连接 | 传导电流 | 降低接触电阻 | 电气连接中断 | 接触电阻过高 | 镀金层剥落 |
| 接触表面粗糙度 | 确保接触稳定性 | 电气连接不稳 | 接触面不平整 | 表面划痕 | ||||
| 插孔 | 镀层厚度 | 实现机械固定 | 提供弹性支撑 | 抵抗磨损 | 插孔松动 | 弹性支撑不足 | 镀层磨损 | |
| 弹性片弹簧力 | 保持插针插孔接触力 | 插孔脱开 | 插针插孔分离 | 弹簧力不足 | ||||
| 绝缘外壳 | 材料耐高温性 | 防止短路和漏电 | 隔离导电部件 | 耐受工作温度 | 漏电 | 绝缘失效 | 材料热变形 | |
| 注塑成型精度 | 保证尺寸一致性 | 短路 | 尺寸偏差导致装配不良 | 注塑飞边 |
第五步:风险评估
| 高层级结构 | 中间层级结构 | 低层级结构 | 高层级功能 | 中间层级功能 | 低层级功能 | 高层级失效 | 中间层级失效 | 低层级失效 | S | 探测 | 预防 | AP值 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 连接器本体 | 插针 | 镀金层 | 实现电气连接 | 传导电流 | 降低接触电阻 | 电气连接中断 | 接触电阻过高 | 镀金层剥落 | 9 | 目视检查(D=5) | 材料筛选(O=3) | H |
| 接触表面粗糙度 | 确保接触稳定性 | 电气连接不稳 | 接触面不平整 | 表面划痕 | 7 | 通电测试(D=4) | 制造工艺优化(O=2) | M | ||||
| 插孔 | 镀层厚度 | 实现机械固定 | 提供弹性支撑 | 抵抗磨损 | 插孔松动 | 弹性支撑不足 | 镀层磨损 | 7 | 力学测试(D=6) | 材料硬度测试(O=2) | M | |
| 弹性片弹簧力 | 保持插针插孔接触力 | 插孔脱开 | 插针插孔分离 | 弹簧力不足 | 8 | 压力测试(D=5) | 弹簧设计验证(O=3) | M | ||||
| 绝缘外壳 | 材料耐高温性 | 防止短路和漏电 | 隔离导电部件 | 耐受工作温度 | 漏电 | 绝缘失效 | 材料热变形 | 10 | 高温测试(D=7) | 材料认证(O=2) | H | |
| 注塑成型精度 | 保证尺寸一致性 | 短路 | 尺寸偏差导致装配不良 | 注塑飞边 | 6 | 尺寸检测(D=5) | 模具调试(O=2) | L |
第六步:优化
摘取 AP=H 的条目并优化:
镀金层剥落(S=9, D=5, O=3 → AP=H):
- 新增探测措施:增加镀金层厚度在线检测(D=3)。
- 新增预防措施:增加镀金层附着力测试(O=2)。
- 新AP值:S=9, D=3, O=2 → AP=H(需进一步改进)。
材料热变形(S=10, D=7, O=2 → AP=H):
- 新增探测措施:增加高温加速老化测试(D=4)。
- 新增预防措施:替换为更高耐温材料(O=1)。
- 新AP值:S=10, D=4, O=1 → AP=M。
第七步:结果文件化
- 输出文档:
- FMEA分析报告,包含结构分析、功能网、失效链、风险评估表。
- 更新设计图纸,增加镀金层厚度检测要求和高温测试规范。
- 沟通与跟踪:
- 召开跨部门会议,确认优化措施实施计划。
- 将AP=H的失效模式纳入后续开发阶段的重点监控项。
总结:通过AIAG & VDA七步法,系统性地识别了连接器设计中的高风险失效模式,并通过优化措施降低了AP值。此案例展示了FMEA如何从结构分解到功能分析,再到风险优先级排序的完整流程。
工欲善其事,必先利其器。
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