考虑失效相关性的数控机床可靠性分配

作     者：胡职梁 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何雪浤

授予年度：2015年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：数控机床 故障数据处理 失效相关性 可靠性分配 分配软件 

摘      要：数控机床是制造生产必备的设备,更是先进制造技术的中心载体。中国是一个制造业大国,目前国内数控机床的研发主要面向高档次机床,追求精密高速和多轴联动复合加工等技术。但是,目前我国高档数控机床大部分是靠国外进口,主要原因是我国生产制造的机床可靠性比较低,无法满足用户要求。因此,通过研究机床可靠性问题不仅能满足我国制造业对数控装备的需求,还能够提升我国工业水平的综合竞争力。而提高数控机床可靠性最为关键的内容之一就是对数控机床进行合理的可靠性分配。本文以某机床厂H系列数控机床为研究对象,依照其故障数据,对该系列机床进行可靠性再分配。通过了解数控机床的功能原理关系,将机床划分成六个子系统,并将搜集到的数控机床故障数据归入相应的机床子系统中,作为后文可靠性分配的对象。再提出合理的故障数据处理原则,对故障数据进行筛选,剔除不计数的故障数据。然后借助软件对故障数据的分布模型进行选择。得出整机和子系统均满足威布尔分布,采用极大似然估计法对整机和各个子系统进行数据拟合,同时对于故障数据少的子系统需通过偏差修正,最终计算出整机和各个子系统的可靠度函数,并且都通过了 D检验法的检验。求得的各个子系统可靠度函数将用于估计其平均故障间隔时间以及为后文动态影响度的计算提供依据。采用模糊综合分配法对数控机床进行分配,分配时应考虑分配因素与各分配因素的权重,从而得出在综合考虑各种情况下子系统对整机的影响程度。首先确定用于指导该系列数控机床可靠性分配的因素有六个:中心影响度、动态影响度、维修性、复杂度、经济性和制造技术水平;其中计算中心影响度时,考虑了各子系统的故障之间的失效相关性;计算动态影响度时,根据串联系统的结构相关性,考虑了子系统可靠性的对整机可靠性的影响程度;计算维修性时,考虑了各子系统的维修指标,同时考虑了维修指标间的相关性;对于复杂度,指出传统复杂度计算时没考虑失效相关性的不足,采用专家打分从定性角度对各子系统复杂度进行计算;对于经济性和制造技术水平,则是结合区间分析法和专家打分法,对各子系统进行评分。然后文章结合层次分析法、区间分析和专家打分法,建立各分配因素的权重模型,并采用IEM法求解得到各分配因素的权重值。最后论文结合各子系统的分配因素值与各分配因素的权重,通过模糊计算将规定的可靠性指标值分配到各子系统中。结合以上的分配理论,采用MATLAB GUI作为软件开发平台,开发了通用的考虑失效相关性的数控机床可靠性软件,提高了设计人员的工作效率。