基于任務(wù)的數(shù)控機(jī)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(gè)“制造業(yè)強(qiáng)國”,作為一個(gè)國家制造業(yè)基礎(chǔ)的裝備制造業(yè),與國外先進(jìn)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(jī)床則是實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備,它是集機(jī)、電、液、氣、光等多學(xué)科技術(shù)于一身的現(xiàn)代化工作母機(jī),數(shù)控機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)裝備,其技術(shù)水平是衡量一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。隨著高新技術(shù)的引入和機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床的功能更加先進(jìn),性能水

2、平更高。然而,隨著系統(tǒng)的越來越復(fù)雜,在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、制造和使用過程中使整機(jī)發(fā)生故障或初始性能失效的機(jī)會(huì)也明顯增多。如果數(shù)控機(jī)床不可靠,高性能不能維持,則會(huì)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(jī)床發(fā)展的“瓶頸”,提高國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的可靠性水平已成為國家、用戶和機(jī)床制造行業(yè)的一致呼聲。
　　 為了盡快提高國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的可靠性水平,本文提出以“基于任務(wù)的數(shù)控機(jī)床可靠性研究方法”為核心,對(duì)數(shù)控機(jī)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(jìn)行深入系統(tǒng)的研究,提出一套系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床可靠性解決方案,為我國數(shù)控機(jī)床可靠性的提高提供了一個(gè)新的思路。
　　 首先,論文引入“任務(wù)”的概念,將多階段任務(wù)系統(tǒng)理論和任務(wù)可靠性原理結(jié)合起來,根據(jù)數(shù)控機(jī)床加工零件總?cè)蝿?wù)的實(shí)際情況,在比較全面的分析了數(shù)控機(jī)床加工零件過程的特點(diǎn)后,建立了數(shù)控機(jī)床的任務(wù)剖面層次模型。數(shù)控機(jī)床階段任務(wù)層次模型將數(shù)控機(jī)床加工零件的任務(wù)過程分為元任務(wù)組和元任務(wù)兩個(gè)層次,論文對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)闡

4、述?；诙嚯A段任務(wù)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床可靠性研究思想突破了傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床可靠性的研究思路,為數(shù)控機(jī)床的可靠性研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　 其次,針對(duì)基于任務(wù)的數(shù)控機(jī)床可靠性建模問題,論文以數(shù)控機(jī)床的樹形任務(wù)剖面模型為基礎(chǔ),從元任務(wù)組和元任務(wù)兩個(gè)層次進(jìn)行了詳細(xì)分析與研究。在元任務(wù)層,以能夠描述機(jī)械系統(tǒng)邏輯進(jìn)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(shí)提出了對(duì)共有信號(hào)的修正算法；在元任務(wù)組層,分析了構(gòu)成元任務(wù)組

5、的各元任務(wù)之間的邏輯關(guān)系,以馬爾可夫理論為手段,在同時(shí)考慮單元共用相關(guān)性和時(shí)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(jī)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(wù)的可靠性模型。
　　 第三,針對(duì)基于任務(wù)的數(shù)控機(jī)床可靠性分析問題,論文從數(shù)控機(jī)床執(zhí)行任務(wù)的角度對(duì)收集到的數(shù)控機(jī)床故障數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,考慮到各元任務(wù)組或元任務(wù)在可靠性分配中的不同要求,更準(zhǔn)確地反映出各元任務(wù)組或元任務(wù)的實(shí)際故障

6、率,確定可靠性改進(jìn)的主攻方向。
　　 最后,針對(duì)基于任務(wù)的數(shù)控機(jī)床可靠性分配問題,論文以數(shù)控機(jī)床基于任務(wù)的可靠性模型為基礎(chǔ),從元任務(wù)組和元任務(wù)兩個(gè)層次進(jìn)行了詳細(xì)分析與研究。在元任務(wù)組層,應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)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(duì)數(shù)控機(jī)床故障數(shù)據(jù)的分析,建立了數(shù)控機(jī)床可靠性分配指標(biāo)體系和權(quán)重,對(duì)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行了確定,并以實(shí)例證明了該方法的正確