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数控机床可靠性评估及分配技术的研究

作　者: 李世龙
导　师: 王时龙
学　校: 重庆大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 数控机床可靠性威布尔分析模糊层次分析故障
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

数控机床是制造业的基础，是衡量制造工艺水平的重要指标，它的质量和可靠性水平的高低直接影响了我国制造业的发展。本文依托国家科技重大专项（2009ZX04001-81和2009ZX04011-041），并且结合企业实际情况，提出了基于威布尔分布的数控机床可靠性建模评估技术；考虑到数控机床的复杂性与数据的不确定性，提出了基于改进的模糊层次分析法的数控机床可靠性分配方法；系统的分析了数控机床的故障数据；结合企业管理规范，制定了基于寿命周期的数控机床可靠性增长及管理办法。基于某企业的大型数控滚齿机，本课题主要完成的研究工作包括：①分别采用单威布尔和混合威布尔分布对数控机床故障间隔时间数据进行建模。以国产某数控滚齿机为研究对象，选择了合理的试验方案，跟踪收集了大量故障数据，以及经过这些故障数据的处理分别建立故障间隔时间数据的单威布尔和混合威布尔分布的模型，同时对这两种分布进行了对比分析。在确定分布模型的基础上，计算数控机床可靠性指标的估计值。②鉴于数控机床的复杂性，影响可靠性分配的因素较多且很多因素都不能精确测量，可靠性分配比较困难。提出了基于改进的模糊层次分析法的数控机床可靠性分配方法，综合考虑影响数控机床可靠性分配的多种因素，通过专家打分得到模糊判断矩阵，而且此方法不需要进行一致性检验，通过迭代算法提高了计算的精度。③采用主次图法对数控机床整机进行了故障分析，发现电气系统、主轴部件、液压系统为数控机床可靠性的薄弱环节。分别对电气系统、主轴部件和液压系统进行了详细的故障分析，从而得知了具体的故障模式和故障原因。针对故障分析的结果对数控机床进行了部分可靠性改进设计，提高了数控机床的可靠性。④制定了基于寿命周期的数控机床可靠性增长与管理技术。根据故障分析结果，制定了机械、电气及液压的可靠性设计准则。为了确保可靠性设计的实施，建立了可靠性设计的审查办法；针对外购、外协件是主要导致机床故障的问题，重点建立了外购、外协件的可靠性保障措施。在生产阶段建立了工序质量保证办法，对于关键工序的提出具体的保障措施。提出了使用阶段的可靠性保证措施。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 课题的研究现状  10-11
    1.2.1 数控机床可靠性国外研究现状  10
    1.2.2 数控机床可靠性国内研究现状  10-11
  1.3 课题来源及意义  11-12
    1.3.1 课题的来源  11
    1.3.2 课题研究意义  11-12
  1.4 课题主要研究内容及论文结构  12-14
    1.4.1 主要研究的内容  12-13
    1.4.2 论文结构  13-14
  1.5 本章小结  14-15
2 基于威布尔分布的数控机床可靠性评估  15-29
  2.1 概述  15
  2.2 可靠性试验  15-18
    2.2.1 统计试验方案的选择  15
    2.2.2 试验方案的确定  15
    2.2.3 数据的采集  15-16
    2.2.4 试验样机和故障数据  16-17
    2.2.5 故障间隔时间概率密度观测值  17-18
  2.3 故障间隔时间的单威布尔模型  18-21
    2.3.1 威布尔分布  18-19
    2.3.2 两参数威布尔分布的线性回归分析  19-20
    2.3.3 两参数威布尔分布的线性相关检验  20
    2.3.4 两参数威布尔分布拟合的假设检验  20-21
  2.4 故障间隔时间的混合威布尔模型  21-27
    2.4.1 拟合模型分析  21-22
    2.4.2 两重威布尔混合模型  22-25
    2.4.3 两重威布尔混合模型的参数估计  25-27
    2.4.5 混合模型拟合检验  27
  2.5 数控滚齿机可靠性评价  27-28
  2.6 本章小结  28-29
3 基于改进模糊层次分析法的数控机床可靠性分配  29-40
  3.1 可靠性分配概述  29
  3.2 数控机床可靠性分配影响因素  29-30
  3.3 可靠性分配层次模型  30-31
  3.4 改进的模糊层次分析法  31-34
    3.4.1 模糊互补判断矩阵的构造  31-32
    3.4.2 模糊互补判断矩阵的权重公式  32-33
    3.4.3 数控机床可靠性指标的分配  33-34
  3.5 数控滚齿机液压系统可靠性分配  34-39
    3.5.1 建立可靠性分配层次结构模型  34-35
    3.5.2 建立互补判断矩阵和权重的计算  35-39
    3.5.3 数控滚齿机液压系统可靠性分配  39
  3.6 本章小结  39-40
4 数控机床故障综合分析及改进  40-53
  4.1 概述  40
  4.2 数控滚齿机故障数据的建立  40-43
  4.3 整机故障分析  43-46
    4.3.1 故障部位分析  43-44
    4.3.2 故障模式分析  44-45
    4.3.3 故障原因分析  45-46
  4.4 关键子系统故障分析  46-50
    4.4.1 电气系统故障分析  46-47
    4.4.2 主轴部件故障分析  47-49
    4.4.3 液压系统故障分析  49-50
  4.5 故障综合分析及改进措施  50-52
    4.5.1 故障综合分析  50
    4.5.2 可靠性改进设计  50-52
  4.6 本章小结  52-53
5 基于寿命周期的数控机床可靠性增长与管理技术  53-65
  5.1 概述  53
  5.2 研制设计阶段  53-56
    5.2.1 方案论证  53-54
    5.2.2 机械、电气及液压的可靠性设计  54-56
  5.3 可靠性设计的审查  56-58
    5.3.1 可靠性设计审查的实施  56
    5.3.2 可靠性设计审查的基准  56-57
    5.3.3 外协单位的可靠性审查  57-58
  5.4 生产制造阶段  58-63
    5.4.1 生产准备状态的可靠性检查  59
    5.4.2 外购器材的可靠管理  59-61
    5.4.3 工序质量的可靠性管理  61-63
  5.5 使用阶段  63-64
    5.5.1 操作管理  63-64
    5.5.2 维修管理  64
  5.6 本章小结  64-65
6 结论与展望  65-67
  6.1 全文工作总结  65-66
  6.2 后续工作展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
附录  71
  A. 攻读硕士期间发表的论文  71
  B. 攻读硕士期间参与完成的科研项目  71

数控机床可靠性评估及分配技术的研究

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