基于任務的數(shù)控機床可靠性建模、分析及分配技術(shù)研究.pdf

1、經(jīng)過20年的改革開放,我國已經(jīng)成為世界的“制造業(yè)大國”,但還不是一個“制造業(yè)強國”,作為一個國家制造業(yè)基礎(chǔ)的裝備制造業(yè),與國外先進水平相比還有較大的差距。裝備制造業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ),數(shù)控機床則是實現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備,它是集機、電、液、氣、光等多學科技術(shù)于一身的現(xiàn)代化工作母機,數(shù)控機床是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)裝備,其技術(shù)水平是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志。隨著高新技術(shù)的引入和機電一體化技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控機床的功能更加先進,性能水

2、平更高。然而,隨著系統(tǒng)的越來越復雜,在數(shù)控機床設(shè)計、制造和使用過程中使整機發(fā)生故障或初始性能失效的機會也明顯增多。如果數(shù)控機床不可靠,高性能不能維持,則會失去其可用性。因此,可靠性技術(shù)己成為制約我國數(shù)控機床發(fā)展的“瓶頸”,提高國產(chǎn)數(shù)控機床的可靠性水平已成為國家、用戶和機床制造行業(yè)的一致呼聲。
　　 為了盡快提高國產(chǎn)數(shù)控機床的可靠性水平,本文提出以“基于任務的數(shù)控機床可靠性研究方法”為核心,對數(shù)控機床可靠性建模、可靠性分析和可靠性

3、分配等關(guān)鍵的理論和技術(shù)進行深入系統(tǒng)的研究,提出一套系統(tǒng)的數(shù)控機床可靠性解決方案,為我國數(shù)控機床可靠性的提高提供了一個新的思路。
　　 首先,論文引入“任務”的概念,將多階段任務系統(tǒng)理論和任務可靠性原理結(jié)合起來,根據(jù)數(shù)控機床加工零件總?cè)蝿盏膶嶋H情況,在比較全面的分析了數(shù)控機床加工零件過程的特點后,建立了數(shù)控機床的任務剖面層次模型。數(shù)控機床階段任務層次模型將數(shù)控機床加工零件的任務過程分為元任務組和元任務兩個層次,論文對其進行了詳細闡

4、述?；诙嚯A段任務系統(tǒng)的數(shù)控機床可靠性研究思想突破了傳統(tǒng)的數(shù)控機床可靠性的研究思路,為數(shù)控機床的可靠性研究打下堅實的基礎(chǔ)。
　　 其次,針對基于任務的數(shù)控機床可靠性建模問題,論文以數(shù)控機床的樹形任務剖面模型為基礎(chǔ),從元任務組和元任務兩個層次進行了詳細分析與研究。在元任務層,以能夠描述機械系統(tǒng)邏輯進程的GO法為手段,在分析單元相關(guān)性的基礎(chǔ)上,建立了該層次的可靠性模型,同時提出了對共有信號的修正算法；在元任務組層,分析了構(gòu)成元任務組

5、的各元任務之間的邏輯關(guān)系,以馬爾可夫理論為手段,在同時考慮單元共用相關(guān)性和時段延續(xù)相關(guān)性的基礎(chǔ)上,分別建立了串行、并行、并串行、串并行、循環(huán)和隨機關(guān)系的可靠性模型,并以國產(chǎn)某型加工中心為例,全面建立了基于任務的可靠性模型。
　　 第三,針對基于任務的數(shù)控機床可靠性分析問題,論文從數(shù)控機床執(zhí)行任務的角度對收集到的數(shù)控機床故障數(shù)據(jù)進行了分析,考慮到各元任務組或元任務在可靠性分配中的不同要求,更準確地反映出各元任務組或元任務的實際故障

6、率,確定可靠性改進的主攻方向。
　　 最后,針對基于任務的數(shù)控機床可靠性分配問題,論文以數(shù)控機床基于任務的可靠性模型為基礎(chǔ),從元任務組和元任務兩個層次進行了詳細分析與研究。在元任務組層,應用模糊集理論,并充分考慮到多領(lǐng)域?qū)＜业囊庖姾彤a(chǎn)品開發(fā)過程的風險性,定義了一種判定模糊真值的函數(shù),并給出了一種確定隸屬度的方法。通過對數(shù)控機床故障數(shù)據(jù)的分析,建立了數(shù)控機床可靠性分配指標體系和權(quán)重,對權(quán)重系數(shù)進行了確定,并以實例證明了該方法的正確