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基于步进应力加速退化试验的电主轴拉刀机构可靠性建模研究

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基于步进应力加速退化试验的电主轴拉刀机构可靠性建模研究

作者：黄思涵吉林大学

学位级别：硕士

数控机床在现代制造业中至关重要,其可靠性对制造业的生产效率和成本控制具有重要影响。电主轴是数控机床的核心部件,拉刀机构又是电主轴的关键子系统,因此提高拉刀机构的可靠性对于提高数控机床整机的可靠性水平具有重要意义。拉刀机... 详细信息

数控机床在现代制造业中至关重要,其可靠性对制造业的生产效率和成本控制具有重要影响。电主轴是数控机床的核心部件,拉刀机构又是电主轴的关键子系统,因此提高拉刀机构的可靠性对于提高数控机床整机的可靠性水平具有重要意义。拉刀机构作为长寿命、高可靠性的机械机构,如何在短时间内评估拉刀机构的可靠性是亟待解决的问题。本文以拉刀机构为研究对象,通过研究建立考虑多不确定性(非线性、时变性、单元间个体差异、退化量与协变量测量误差)的可靠性模型,为拉刀机构寿命和剩余使用寿命(RUL)的估计提供理论与方法支持。本文主要研究内容如下:(1)设计了基于步进应力的拉刀机构加速退化试验方案。首先,对拉刀机构工作原理、结构和故障机理进行了分析;其次,确定了加速退化试验(ADT)的性能指标、加速应力和具体试验方案;然后,简述了所设计的拉刀机构试验系统。(2)建立了考虑多不确定性的拉刀机构多应力步进应力加速退化模型。拉刀机构的退化过程复杂,为了准确评估拉刀机构的可靠性,考虑了非线性、时变性、单元间个体差异、退化量与协变量测量误差等多种不确定性对退化模型的影响;基于Wiener过程建立了拉刀机构退化模型和加速模型,进而推导了寿命和RUL的概率密度函数(PDFs),提出了MLE-GA-SIMEX的参数估计方法;然后,通过仿真算例验证了所建模型的可行性和准确性。(3)建立了拉刀机构的一元性能退化模型。首先,根据拉刀机构步进应力加速退化试验方案,对拉刀机构进行了步进应力加速退化试验;其次,对试验数据进行了假设检验,判断是否服从本文提出的模型分布;通过MLE-GA-SIMEX参数估计方法估计了各退化量边缘模型的参数,进而计算了拉刀机构的MTTF和中位寿命;然后,对拉刀机构进行了一元可靠性评估和可靠度灵敏度分析。(4)基于Copula函数和结合哈密顿蒙特卡洛(HMC)算法的贝叶斯估计方法,建立了拉刀机构的二元性能退化模型。首先,采用了四种常见的Copula函数拟合拉刀机构的二元退化数据;为提高Copula函数的参数估计效率,采用了HMC算法进行贝叶斯参数估计;通过BIC准则选择最佳的Copula函数,在此基础上完成了拉刀机构二元性能可靠性评估。

关键词：数控机床拉刀机构加速退化试验 Wiener过程 Copula函数

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拉刀机构对机床主轴热变形的影响

机械设计与制造 2016年第7期 121-123页

作者：王战中孙少华石朋龙钱振奇石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

以SV-48立式加工中心主轴为对象,研究了拉刀机构对主轴热变形的影响。首先,在对主轴和拉刀机构热特性理论计算阶段,使用合理的模型解决了主轴与拉刀机构之间的热传递问题;其次,使用ANSYS Workbench分别对是否考虑拉刀机构的主轴三维模... 详细信息

以SV-48立式加工中心主轴为对象,研究了拉刀机构对主轴热变形的影响。首先,在对主轴和拉刀机构热特性理论计算阶段,使用合理的模型解决了主轴与拉刀机构之间的热传递问题;其次,使用ANSYS Workbench分别对是否考虑拉刀机构的主轴三维模型做了瞬态热—结构耦合分析;最后,分别对两次仿真得到的温度场分布和热变形结果做对比。对比结果表明,拉刀机构对主轴温度场分布和热变形都有很大的影响,在研究主轴热变形时考虑拉刀机构是有必要的。

关键词：拉刀机构 ANSYS Workbench 瞬态热—结构耦合温度场热变形

FAF260数控镗铣床主轴拉刀机构故障原因分析与结构改进

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机床与液压 2011年第6期39卷 137-138页

作者：张强刘绍洪东方汽轮机有限公司机修分厂四川德阳618000

阐述了FAF260数控镗铣床主轴拉刀机构的原理,分析主轴拉刀机构不能松刀的故障原因,表明轴承选型不对是该故障发生的主要原因。采取修复及改进措施后,故障排除,刀具锥柄松紧动作恢复正常。

关键词：拉刀机构故障原因结构改进

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加工中心主轴拉刀机构的设计与研究

制造技术与机床 2021年第6期 39-41页

作者：郭翠娟邓鑫科德数控股份有限公司辽宁大连116600

对加工中心主轴用的自动换刀装置-拉刀机构的结构进行了剖析,重点对拉刀机构拉刀力的实现原理进行了分析,对其增力机构的放大系数进行了详细计算,阐述了拉刀机构的设计思路及注意事项,为自主设计拉刀机构提供了依据。

关键词：主轴拉刀机构增力机构放大系数

电主轴拉刀机构试验系统研制及状态监测方法研究

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电主轴拉刀机构试验系统研制及状态监测方法研究

作者：张嘉珺吉林大学

学位级别：硕士

数控机床作为一种复杂的机电液复合设备,其技术水平、研制难度是一个国家综合国力的体现。目前国产高端数控机床可靠性水平与国外品牌相比差距较大,成为限制其发展的技术瓶颈。电主轴作为数控机床的关键功能部件,是影响数控机床整机可... 详细信息

数控机床作为一种复杂的机电液复合设备,其技术水平、研制难度是一个国家综合国力的体现。目前国产高端数控机床可靠性水平与国外品牌相比差距较大,成为限制其发展的技术瓶颈。电主轴作为数控机床的关键功能部件,是影响数控机床整机可靠性的主要因素。而拉刀机构是电主轴中的关键部件,主要起着刀柄的拉紧和松开功能。拉刀机构的状态好坏是影响电主轴可靠性及机床的加工水平的重要因素。目前,开展拉刀机构的试验系统研制和状态监测研究的内容很少,尚未有较成熟的拉刀机构试验系统和状态监测试验方面的研究内容。为此,本文将从这两方面展开研究,搭建针对拉刀机构的试验系统,并根据相关理论分析,应用试验系统开展拉刀机构的状态监测及健康状态评估的研究。论文的主要研究内容如下:1.拉刀机构试验系统研制。明确试验系统的功能需求,制定拉刀机构试验系统的总体设计方案,包括机械结构方案,控制方案、状态监测方案。针对试验系统的机械结构,完成组成部件的结构设计、强度分析、选型优化等工作;针对控制系统,完成控制电路设计和PLC控制程序的开发等工作;针对状态监测平台,主要分析了监测过程,为后续监测平台的开发提供基础。2.拉刀机构主要监测部位研究。通过分析拉刀机构的前期故障数据和结构组成及功能,确定了拉刀机构的功能性故障模式集合,利用模糊综合评判和层次分析相结合的方法,分析了拉刀机构各组成部件的故障风险,从中选取故障风险程度为较高的组成部件作为监测拉刀机构状态的主要监测部位。并定性分析了可表征被监测部位的状态量,将其作为监测信号,为后续开展监测信号的定量分析奠定基础。3.拉刀机构监测信号分析及状态监测平台开发。针对拉爪振动、刀柄位移量、碟簧拉刀力、刀柄-主轴结合面配合精度等监测信号,进行了信号监测方法和评价指标选取两方面的研究。确定了不同类型信号的监测方法及监测用设备,对于阈值类信号,结合电主轴参数表确定了其阈值范围或标准值。开发了监测拉刀机构状态的软件平台,具备数据显示、管理、存储、分析等工能。可以对监测信号进行状态监测。4.拉刀机构状态监测试验及健康状态评估研究。根据确定的监测部件及监测信号,开展拉刀机构的状态监测试验,制定了试验的具体方案,包括试验环境、试验具体要求、试验流程安排等。明确了试验开展的方式为模拟拉刀机构的松拉刀动作。提出了一种基于D-S证据你的拉刀机构健康状态评估方法,依据试验监测数据,对拉刀机构的健康状态进行了评估,评估结果与实际试验过程中的状态表现一致,验证了监测系统的可用性

关键词：电主轴拉刀机构试验系统状态监测

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移动式镗铣床拉刀机构改造

湖南农机 2014年第3期 72-,74页

作者：孙波中国一重大连加氢反应器制造有限公司辽宁大连114113

自制活动镗床是加氢公司粗加工关键设备,由于缺少拉刀机构而无法满足机床的正常运行,笔者通过实际调查计算及设计测绘,恢复了拉刀功能,有力地保证了生产需求。

关键词：拉刀电机拉刀机构改造

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气液增压式浮动松拉刀机构设计研究

金属加工（冷加工） 2014年第1期 59-61页

作者：谢政平郑秀宏李锻能敏嘉制造技术有限公司广东广州511453 广东工业大学广州510006

随着制造加工技术的迅速发展，我国数控装备技术的发展也越来越快，特别在关键技术部件方面越来越受到业界的重视。加工中心为了实现高精度、高效率的生产加工，更换刀具过程以及更换完成以后要求装置的夹持力均匀可靠、动作敏捷以及回... 详细信息

随着制造加工技术的迅速发展，我国数控装备技术的发展也越来越快，特别在关键技术部件方面越来越受到业界的重视。加工中心为了实现高精度、高效率的生产加工，更换刀具过程以及更换完成以后要求装置的夹持力均匀可靠、动作敏捷以及回转平稳性好，技术人员为此研制了各种主轴自动松拉刀机构。因此数控机床动力主轴中的松拉刀机构是数控机床实现自动换刀的技术关键。

关键词：拉刀机构机构设计增压式松浮动气液加工技术数控机床

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主轴拉刀机构的结构改善及技术提升

机械研究与应用 2020年第3期33卷 175-176,179页

作者：代春香田亚峰四川大学锦城学院机械工程系四川611731 宁波海天精工有限公司浙江宁波315800

针对机床主轴部件存在的系列问题而导致其功能失效进行了探讨,通过对主轴结构关键位置的孔径和孔深进行改动,而使与其相配合的零件改动量相对较小。经过结构改善的主轴结构既能满足机床的使用功能要求,又具有良好的加工和装配工艺性,而... 详细信息

针对机床主轴部件存在的系列问题而导致其功能失效进行了探讨,通过对主轴结构关键位置的孔径和孔深进行改动,而使与其相配合的零件改动量相对较小。经过结构改善的主轴结构既能满足机床的使用功能要求,又具有良好的加工和装配工艺性,而且提高了机床主轴部件的稳定性、可靠性。这种改善后的结构在理论上和实践中证明都是可行的,并且得到了良好的应用。

关键词：机床主轴主轴内孔加工拉刀机构

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滑动螺旋传动在机床拉刀机构上应用

黑龙江科技信息 2012年第29期 8-8,181页

作者：洪寿福苏文涛喻鹏沈阳机床股份有限公司辽宁沈阳110142

机床拉刀机构利用滑动螺旋传动主要用于将旋转运动转换成直线运动,将转矩转换成推力运动原理,有力可靠地锁紧刀具。机械结构简单可靠。

关键词：螺旋传动滑动螺旋传动拉刀机构螺杆螺母