陈云雷[1]2004年在《面向并行工程的数控车床可靠性研究》文中进行了进一步梳理一、引言最近几年，随着电子技术、信息技术、精密机械技术等相关学科的迅速发展，数控车床的转速、快速移动速度、换刀时间、控制轴数、分辨率等许多性能指标都有很大提高，然而可靠性问题却是困扰数控车床发展的主要问题之一。数控车床故障频繁，不能完成规定的功能，无法发挥其在国民经济发展和国防建设中的保障作用，从而也就失去了数控车床自身的先进性。提高数控车床的可靠性已成为当前数控车床制造企业自身生存和发展的关键。在市场竞争日趋激烈的情况下，只有那些可靠性高的数控车床才能受到用户的青睐。用户固然注重机床的功能和先进性，但更关注功能和先进性的维持性，即可靠性。数控车床是否可靠已成为广大用户选购数控车床的重要标准。由于国产数控车床的整体可靠性水平与进口产品相比有较大差距，影响了其在用户中的声誉和信任度，严重冲击了我国数控车床产业的发展，所以迅速提高数控车床的可靠性是一个急需亟待解决的问题。本课题正是在这种背景下提出的，它是国家高技术研究发展计划(863计划)课题—数控装备与系统可靠性关键技术开发及应用的一部分。以某系列数控车床为工程背景，对面向并行工程和全寿命周期工程数控车床可靠性技术及其信息系统进行了研究，并应用于国产数控车床，促使产品的MTBF值（平均故障间隔时间：Mean Time Between Failures）接近国际先进水平。二、面向并行工程的数控车床可靠性工程并行工程(concurrent engineering)是近年来新出现的一种产品开发模式，它受到了国内外众多研究单位与制造企业的重视。并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程的系统化方法。它要求产品开发人员从设计一开始就考虑产品生命周期中的各种因素。其重要目的是缩短产品开发周期，提高产品质量，降低产品成本，从而增强企业的竞争能力。本文全面分析了数控车床产品全寿命周期可靠性工作, 提出了可靠性工作是面向数控车床全寿命周期的思想。由于并行工程也是面向产品全寿命周期，因此提出了面向并行工程的数控车床可靠性分析的思想，并且充分分析了可靠性工程与数控车床并行工程环境中主要技术之间的关系，由此体现面向并行工程的数控车床可靠性分析的思想。基于面向并行工程的数控车床可
王尧光[2]2011年在《基于故障分析的数控车床可靠性增长管理》文中提出自我国加入WTO后,国外企业不断涌入,冲击着我国制造业,数控机床作为基础行业也在竞争中面临更大压力。国产数控机床随着功能的增强和自动化程度的不断提高,其产品结构越来越复杂,故障维修和停机损失费用逐渐上升,严重影响了其在国内外市场竞争力和用户对机床的信心。因此,减少国产数控机床故障停机次数即提高可靠性已成为当务之急。为提高国产数控机床可靠性,适应新形势下市场发展和机床用户的需求,各机床企业提出并制定了质量发展战略和可靠性增长技术与应用管理体系,期望通过管理模式的创新,使机床产品可靠性水平赶上国际同类产品。为此,本文在前期可靠性研究的基础上,进行可靠性增长管理研究。论文首先以国产某系列数控车床为研究对象,进行无替换定时截尾可靠性现场试验,在获得详实可靠的故障数据的基础上对其进行FTA分析,以数控车床整机故障为顶事件,以子系统故障为中间事件,以故障模式为底事件建立整机故障树结构图,表达出此系列国产数控车床各故障事件之间内在联系、逻辑关系和传播途径,得出其结构函数和最小割集,算出整机的故障率;为确定数控车床是否具有可靠性增长潜力,论文结合现场故障数据,选择AMSAA模型,通过趋势检验、参数估计、拟合优度检验等进行可靠性增长建模,进而得到MTBF的估计,并预测下一次故障发生时间,实现及时维修,控制故障的发生,使可靠性获得增长;最后,在故障树分析和可靠性增长潜力分析基础上,进行可靠性信息管理、早期故障试验方法、可靠性增长管理模式等方面的研究,期望通过可靠性增长管理,提高企业产品可靠性管理效率,实现组织内资源的优化配置,更好实现可靠性增长。
王妍[3]2018年在《小样本数据下数控刀架可靠性研究及其应用》文中提出数控刀架作为数控机床的关键功能部件之一,其可靠性水平的高低制约着数控机床的可靠性。目前,我国数控刀架市场占有份额少,企业竞争力小,在可靠性方面与世界先进水平有着一定的水平差距。随着国产数控刀架可靠性的逐年提高,同时产品更新换代速度快,开发周期短,生产批量小,使得故障数据变得稀少,依赖于大样本数据的传统可靠性研究方法难以适用。针对以上问题,本文在小样本数据下,对数控刀架进行可靠性研究,具体的研究内容如下:(1)采用Bayes理论对小样本数据下的数控刀架进行可靠性建模,分别将型号为AK36100A和AK33100D的数控刀架作为目标和参考刀架,收集故障数据,根据专家判断提取流程,将专家判断结果转化为先验分布,建立威布尔分布参数的先验分布,利用WinBUGS软件计算刀架可靠性模型参数的后验分布,从而建立数控刀架的可靠性模型,对可靠性指标进行评估,求出数控刀架的平均故障间隔时间MTBF。(2)采用基于回归折算法的可靠性建模方法,利用相似机床的可靠性信息和数据,扩充目标刀架的小样本数据,利用Monte-Carlo方法对符合威布尔分布模型的数据进行模拟仿真,验证所提方法的准确性,并与基于Bayes理论的可靠性建模方法进行比较,讨论两种方法的适用性,得出基于Bayes理论的建模方法适用性更强,但基于现在的可靠性技术水平,利用回归折算法进行建模,其计算过程更为简单。(3)针对数控刀架的复杂性、故障发生频率低以及分配过程中存在的部分难以定量分析的问题,采用一种将AHP法、模糊综合评判以及区间分析相结合的分配方法。多方面考虑数控刀架可靠性分配的诸多因素,通过区间数来表达专家意见,有效的提高了专家评判的精确性,最终得到数控刀架各个子系统可靠性分配的结果,为可靠性改进设计提供参考。(4)针对数控刀架寿命周期内的各个阶段,提出相应的可靠性措施。在设计阶段,建立初步的可靠性设计准则;在生产制造阶段,进行生产准备状态的可靠性检查,建立关键外购件的可靠性保障措施;在使用阶段,对操作和维修进行可靠性管理,减少因人为操作失误造成的停机损失,进一步提升数控刀架的可靠性。
张日明[4]2008年在《数控装备可靠性信息系统网络平台建设》文中提出本文从分析可靠性研究现状入手,以数控装备(数控机床和数控系统)可靠性增长技术应用研究为着眼点,全面而系统地阐述了基于现代网络技术的可靠性网络信息系统平台建设的规划,为可靠性研究提供新方法、新技术、新理念。提出并构筑了可靠性网络信息系统网络平台规划,并在此基础上详细论述了可靠性数据库网络信息系统设计。并引入了数据挖掘的概念应用在故障模式分析中。应用数据挖掘的关联规则方法对故障数据的故障模式进行了分析,并结合国家高技术研究发展计划(863计划)项目“数控装备与系统可靠性关键技术开发及应用”(2002AA424058)以及来自数控装备用户的部分可靠性现场数据,对主要关键技术特别是可靠性数据库关联规则挖掘,应用sql2005的数据挖掘功能进行了必要的试验验证。证明了该方法可行性和实用性。
吴波[5]2009年在《数控机床可靠性、维修性分析与研究》文中提出随着高精尖产品在世界范围内的平民化,以及以数控技术为主要标志的现代制造技术在各行各业的广泛应用,对数控机床的可靠性研究显得十分重要。但在一般的大中型企业或工科院校内,只在设备购进前期才看重质量,一旦设备购进后并超出保修期,对于设备的维修和维护便显得极为重要了,可见维修性研究不可忽视。但以往的科学研究都是将可靠性和维修性分开研究,这样就产生了一些科学死角。本课题则突破这种禁锢,在可靠性研究基础上进行维修性研究。即通过对现场采集数据的分析,计算出平均无故障时间并找出故障多发部位、分析故障原因,在此基础上制定定期维护计划,并建立备件库。这样不仅可以缩短维修时间还可以减少维修次数,在无形中提高了设备的平均无故障时间。而且能在生产过程中提高生产效率,减少维修成本,创造更可观的经济收益。
张晋修[6]2011年在《C××××双柱立式车床可靠性评价与管理》文中提出重型机床在国防军工、航空航天、交通、能源等国家重点行业占有重要地位，而国产重型机床可靠性低制约着其市场竞争力和占有率。因此，开展国产重型机床可靠性研究，具有很强的实际意义。根据C××××双柱立式车床的结构特点，建立该型立车的可靠性模型，制定现场试验规范。收集了25台该型立车现场试验数据，依据试验数据对该型立车进行故障分析及可靠性评价。利用故障模式、影响分析方法对整机进行故障部位、模式、原因及原因分类分析，找出对整机可靠性影响较大的分系统深入地进行故障部位、模式及原因分析。利用危害度分析方法定量给出了各分系统的危害度。通过故障分析摸清了该型立车可靠性薄弱环节，为可靠性改进提供依据。建立了以工作台“导轨面研伤”为顶事件的故障树，利用上行法求得故障树的全部最小割集。采用叁角模糊数给出底事件发生概率的可能性分布，计算得到顶事件发生的可能性分布及底事件的模糊重要度。通过分析确定了该故障树的薄弱环节及可靠性改进的优先顺序。由故障数据确定了该型立车的故障间隔时间服从威布尔分布。通过求出平均故障间隔时间、平均维修时间和可用度的值定量评价了该型立车的可靠性水平。结合故障分析中所暴露的薄弱环节，从可靠性管理的角度提出该型立车的早期故障排除措施、可靠性改进设计措施、关键工序的可靠性提高措施、关键装配、调试过程的可靠性提高措施及关键配套件、外购件的可靠性提高措施，为该型立车或其他型机床的故障排除、制造、装配质量的提高等提供了参考。
罗军[7]2016年在《车削中心可靠性建模与预计技术研究》文中进行了进一步梳理改革开放以来,国产数控机床在高速化、精密化、复合化等方面取得了突破性进展,但与发达国家相比,其在可靠性和精度保持性等方面还存在较大差距,特别是在可靠性方面。数控机床,特别是高档数控机床,结构复杂、价格不菲,且多属于小批量生产,通过抽样统计实验获得可靠性指标的方式难以实现。产品的真实可靠性指标只有在投入使用直到报废的过程中,通过准确记录并分析其故障信息才能确切知道。然而,已经制造并投入使用的产品的可靠性已然确定,这种方式并没有太大价值。因此,如何在设计环节就预计出产品的可靠性至关重要。本文在国家“高档数控机床与基础制造设备”科技重大专项“电控共轨柴油机喷射系统制造技术与关键装配的研究及应用”项目的支持下,对喷油器体柱面成型和螺纹滚压加工高精度复合数控车削中心在研制过程中的可靠性建模与预计技术进行了研究,主要内容如下:(1)仔细研究了可靠性建模与预计基础理论,分析了车削中心可靠性预计的特点,完成了面向可靠性预计工作的车削中心结构层次划分。(2)收集与整理车削中心子系统相似对象的故障数据,并对其可靠性指标进行计算;初步分析故障数据,并进行分布模型初选;利用线性回归法对已初选模型的待定参数进行估计,并做线性相关性检验,以及结合图形法和K-S检验法做拟合优度检验;确定各个子系统相似对象的可靠性特征模型,利用Matlab绘制函数曲线。(3)针对车削中心子系统,提出基于相似产品法和Vague集的可靠性模糊预计法。建立基于相似产品法的子系统可靠性预计模型和基于Vague集的可靠性综合评分模型,根据专家经验分别对车削中心子系统及其相似对象的可靠性水平进行综合评分,求解出车削中心子系统相对于其相似对象的可靠性修正因子,最后预计出各子系统的可靠性指标值,并得到其故障数据分布模型。(4)明确系统定义,构建车削中心整机——子系统层面可靠性框图模型。以此为基础,建立车削中心整机可靠性预计数学模型,用数学解析法预计出车削中心整机的可靠性;对蒙特卡罗仿真方法的基本原理和实现车削中心整机可靠性蒙特卡罗仿真预计的算法逻辑与基本流程进行研究,在Matlab环境下编程实现,并对仿真预计结果及数学解析法的预计结果进行综合分析。
李翠[8]2016年在《机电系统可靠性分析与寿命评估》文中研究表明数控机床是一种典型的机电综合系统,已成为装备制造业和国民经济建设的基础装备,其可靠性技术目前已成为制约行业发展的关键共性技术。由于过去长期以来没有准确的数据资料作为寿命评估的依据,因此,需要通过试验来获得数据。因此,进行数控机床这类复杂机电系统的可靠性分析和寿命评估技术的研究对于快速、准确确定数控机床可靠性薄弱环节、评定其可靠性水平及选择合理措施实施可靠性增长具有重要的理论意义和实际意义。本文首先对数控技术、数控机床可靠性技术等相关概念进行了阐述,概述了可靠性指标;在现有可靠性试验研究的基础上,结合数控机床的特点,在理解故障树的内容、原理及其技术本质的基础上,首先通过运用故障树分析技术(FTA)建立了数控机床的故障树模型,在对数控机床系统结构的分析的基础上,对系统进行了定性分析,划分出了故障树的最小割集,并对系统故障树做进一步的定量分析,最终确定了各个最小割集的重要度,给出了数控机床系统整体可靠性评估结果;其次,考虑到现代复杂机械系统的失效过程通常伴随着与失效时间和失效顺序相关的复杂动态特征,将模糊集引入到数控机床子系统的故障树分析当中,提出基于模式重要度的模糊故障树分析的系统定量可靠性评估模型。通过对数控车床电子设备的某直流电源系统的典型故障模式、故障原因及影响等进行深入分析,研究了在缺乏足够可靠性数据的情况下如何融合专家的知识、经验及各种相关因素进行数控车床杂系统的可靠性定量评估;最后针对数控机床服从威布尔分布的特点,通过对某机床厂某型号机床丝杠螺母支撑装置的加速退化数据进行分析。利用威布尔模型对其寿命分布建模,将其性能退化数据外推获取伪寿命数据,再应用丝杠螺母支撑装置失效机理求出相关的加速因子,将伪寿命数据转化为等效寿命数据。基于Minitab软件对等效寿命数据进行分析,验证丝杠螺母寿命分布类型。根据数控机床故障率的先验信息,将贝叶斯理论引入到可靠性试验研究中,用贝叶斯法求出其寿命分布函数的形状参数β和尺度参数η估计值,得出该型号机床丝杠螺母支撑装置的失效概率函数F(t)和平均无故障工作时间(MTBF),最终对丝杠螺母支撑装置的可靠性进行评估。本文在数控机床可靠性试验数据普遍缺乏的条件下,分别对整系统、子系统部件、关键零部件部分进行了可靠性分析及寿命定量评估方法的研究,研究结果能够对数控机床可靠性分析及寿命评估提供一定价值。由于复杂机电系统可靠性理论领域涉及内容很多,难度较大,还有一些问题需要在今后进一步开展研究。
于乃辉[9]2011年在《五轴联动加工中心可靠性试验与评估方法研究》文中研究指明本文以国家科技重大专项“五轴联动加工中心可靠性设计与性能试验技术”为依托,以五轴联动加工中心为研究对象,通过对该类产品进行深入系统的分析,围绕“使所研发的数控机床主机平均故障间隔时间(MTBF)达到900小时”的项目总体目标,开展产品可靠性性能试验与评估技术研究。获得了小子样条件下的五轴联动加工中心可靠性试验与评价方法,同时为其他类型的数控机床可靠性研究提供了理论和方法指导。全文按照试验准备、可靠性试验及可靠性评估的研究思路对加工中心的可靠性试验与评估技术进行研究。全文的研究工作主要包括:1)通过广泛调研,确定五轴联动加工中心的典型加工对象为整体式铝合金叶轮,在此基础上开展加工中心典型工况分析与应力采集技术研究。采用五种典型加工工艺参数分别加工叶轮,采集工作应力,通过大量统计的方式,确定可广泛代表五轴联动加工中心加工对象的工艺参数及试验周期,为接下来的可靠性试验做好准备。2)提出一整套小子样条件下五轴联动加工中心可靠性试验方法,该方法以整体式叶轮为加工对象,对加工中心各方面性能进行全面考核并充分暴露故障。提出六种关联性故障判断准则及八种非关联性故障判断准则,作为考核加工中心可靠性指标的依据;同时为了精确判断故障并提高试验效率,建立了加工中心状态监控系统,包括振动采集分系统、噪声采集分系统、温度采集分系统及精度检测分系统,分别用于跟踪检测加工中心振动、噪声、温升及几何误差的异常变化。3)建立加工中心故障数据采集系统,以六种成熟产品为跟踪对象,用了两年的时间,采集和积累了大量现场故障信息;在此基础上,研究了两种基于Weibull分布的加工中心可靠性评估方法;在完全失效数据下,对五种型号加工中心改进前后寿命分布进行了对比分析;另外,选择同一批次10台型号6加工中心作为现场跟踪对象,对其进行了定时截尾试验,并用极大似然法对试验结果进行了评估。4)对小子样、高可靠性条件下的加工中心Bayes评估问题进行了研究。利用五种成熟产品故障信息,选取产品MTBF指标为随机变量,对五种历史样本分别进行Bootstrap抽样得到样本MTBF离散分布,采用基于Kullback信息的先验分布融合方法,提出运用历史信息的可信度来确定权重因子,得到融合先验分布。最后,结合某型五轴联动加工中心可靠性试验数据及融合先验分布对MTBF指标进行Bayes后验推断,得到较为准确的评估结果,具有较强的指导意义。
王智明[10]2011年在《数控机床的可靠性评估与不完全预防维修及其应用》文中进行了进一步梳理数控机床是先进制造的基础装备,其质量通常包含叁个指标:即性能指标、可靠性和维修性指标。其中,性能指标的实现,很大程度上有赖于可靠性和维修性的保障。因此,研究数控机床的可靠性和维修性对于提高其质量具有重要意义。目前在数控机床可靠性和维修性分析中存在的问题,主要有以下几个方面:(1)现有的大多数数控机床可靠性评估模型过多的依赖甚至滥用不可修产品的统计分布模型;(2)缺少针对多故障原因和多故障模式,特别是在使用环境、保养方式、操作水平、维修水平及首次使用时间各异的情况下的可靠性评估技术;(3)有关可靠性评估指标的区间估计的研究较少或估计精度过低;(4)针对数控机床的预防维修模型较少。针对上述问题,本文做了以下工作:(1)结合Nelson–Aalen和TTT图形检验方法和统计分析检验方法,提出了不同于不可修产品的多台数控机床时间截尾故障数据的综合趋势检验方法。为了确保评估模型的可靠性和准确性,应用该方法对数控机床进行可靠性分析时,需对故障数据按步骤分别进行趋势检验以及更新过程检验。(2)用自助法和非齐次泊松过程方法分别给出了故障后修复如新和修复如旧的数控机床的可靠性评估结果。当数控机床故障后修复如新时,用自助法给出了可靠性模型的参数估计,包括点估计和区间估计。计算结果显示自助法较之传统的回归法,其所得参数的估计区间、标准差及模型标准残差均小于后者;当数控机床故障后修复如旧时,提出了基于随机点过程的多台NC机床时间截尾的可靠性评估的可修系统方法,建立了故障时间的幂律模型。用Fisher信息矩阵法给出了模型参数的点估计和区间估计,同时也给出了NC机床的累积平均故障间隔时间和累积故障强度在截尾时间的点估计和区间估计。Akaike信息准则(AIC)计算结果表明,对于故障时间具有某种单调趋势的NC机床可靠性评估,可修系统方法优于统计分布方法。模型通过了趋势检验和拟合优度检验。(3)对于多故障模式和多原因的数控机床可靠性分析,提出了3-参数Weibull多重混合模型。用非线性规划方法解决了混合模型的参数估计难题,该方法以负对数似然函数为优化目标代替求解复杂方程组。采用AIC、Bayes信息准则(BIC)和根均方误差复合准则,优选混合模型重数。通过具体应用,给出了NC机床的可靠性评估结果。结果显示该模型优于单一模型,适合于多故障模式和多原因的数控机床可靠性分析。(4)基于AIC和BIC信息准则,解决了多台NC机床可靠性评估模型和评估方法的选择问题。用Fisher信息矩阵法给出了模型参数和机床平均寿命的可靠度及给定可靠度的工作保证时间的区间估计,用Monte Carlo仿真法扩大少样本数据的样本容量,提高了区间估计的精度。结果显示,平均寿命的可靠度及可靠度为90%时的工作保证时间的区间估计长度分别减少了93%、95%。(5)给出了Kijima型广义更新过程不完全维修恢复因子的数值解法。推导了Kijima型广义更新过程故障时间的抽样公式,用Monte Carlo方法验证了所提方法的有效性和正确性。结果表明,在可修系统可靠性分析中,广义更新过程模型因考虑了系统的恢复因子,所以其评估结果较普通更新过程模型和幂律非齐次泊松过程模型更接近真实的维修环境,后两者只是广义更新过程模型的特殊情况。(6)对处于磨损阶段的设备,在考虑可靠度的情况下,提出了系统任意维修质量的不完全顺序预防维修的混合模型,该模型综合考虑了修复因子和故障率增加因子的影响,并且假设修复因子和故障率增加因子均为服从均匀分布的随机变量,用迭代的方法给出了顺序预防维修时间,以平均费用为目标函数,给出了最佳的维修次数,分析了费用参数对目标函数的影响。结果显示为了满足高可靠性的要求,在预防维修中考虑可靠性是必要的和值得的。
参考文献：
[1]. 面向并行工程的数控车床可靠性研究[D]. 陈云雷. 吉林大学. 2004
[2]. 基于故障分析的数控车床可靠性增长管理[D]. 王尧光. 吉林大学. 2011
[3]. 小样本数据下数控刀架可靠性研究及其应用[D]. 王妍. 东北电力大学. 2018
[4]. 数控装备可靠性信息系统网络平台建设[D]. 张日明. 吉林大学. 2008
[5]. 数控机床可靠性、维修性分析与研究[D]. 吴波. 吉林大学. 2009
[6]. C××××双柱立式车床可靠性评价与管理[D]. 张晋修. 燕山大学. 2011
[7]. 车削中心可靠性建模与预计技术研究[D]. 罗军. 重庆大学. 2016
[8]. 机电系统可靠性分析与寿命评估[D]. 李翠. 辽宁科技大学. 2016
[9]. 五轴联动加工中心可靠性试验与评估方法研究[D]. 于乃辉. 国防科学技术大学. 2011
[10]. 数控机床的可靠性评估与不完全预防维修及其应用[D]. 王智明. 上海交通大学. 2011
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