基于贝叶斯网络推理的数控机床元动作装配情景异常识别

针对机床的机械故障频发且装配因素难以识别的问题，提出了基于贝叶斯网络的机床装配情景异常推理识别方法。以机械零部件多尺度运动分析为切入点，建立了机床功能-元动作的多尺度映射模型，利用故障模式及影响分析(Failure Mode and Effect Analysis, FMEA)方法建立了机床元动作单元关键装配情景构成模型。基于装配情景构成模型建立了元动作单元装配情景的贝叶斯网络结构，利用证据推理法实现了元动作单元装配情景异常概率的智能推理。以蜗轮转动元动作单元为例，构建了蜗轮转动单元装配情景初始贝叶斯网络，获取了蜗轮转动元动作输出的异常概率(由装配因素引起)为2.35%;以蜗轮转动故障为起点进行了贝叶斯网络反向推理，识别出导致蜗轮转动故障的各装配情景异常概率。元动作装配情景的异常识别为实现机床故障装配因素的追溯提供理论依据。     

可靠性驱动的装配过程建模及预测方法

为解决现有产品装配过程可靠性控制点难以确定的问题,提出产品基本运动功能的“运动功能-运动-元动作”结构化分解思路,并通过分析各元动作可能的故障及与可靠性相关的影响原因,确定了装配过程可靠性控制点。为预测装配过程可靠性数据,在确定可靠性控制点的基础上,利用灰色系统理论分析方法,建立关重可靠性控制点相关数据与装配过程可靠性数据之间的关系模型;然后求解装配过程可靠性数据的模拟值,通过分析模拟值与真实值之间的残差确定模型的模拟精度;在模拟精度有意义的前提下,预测了装配过程可靠性未来数据。以数控机床的功能部件数控转台装配过程为例,验证了上述研究的可行性。     

基于元动作故障树重要度计算的备件预测

备件是机床设备使用与维修的重要物质基础,是影响设备可靠性寿命周期费用的重要因素,因此,针对机床功能单元进行逐层分解找出设备运行的元动作及元动作故障模式。利用元动作故障树对元动作进行分析,找出单元基层元动作的故障的原因,从而得出机床单元易发生故障的薄弱环节,进行部件重要度的计算,对重要度进行分析用于合理分配备件的数量,从而保证维修成本的降低和系统的正常运行。通过案例证明,基于元动作故障树重要度的方法对备件分析起到了指导性的作用。     

机器人焊枪预防性维修策略

为建立某企业所用机器人焊枪设备的预防性维修策略，文中收集其现场故障数据，对其故障数据类型及主要故障形式进行研究；利用可靠性统计分析理论，依据故障间隔时间样本，对故障数据进行分布拟合，找到其分布规律，确定数据分布函数形式。应用可靠性理论的FMEA方法，分析机器人焊枪零部件的故障形式，并按照其危害度汇总整理成表。运用三角白化权函数，以危险度和发生频率为评价指标，对故障形式和设备零部件进行定性评价，构建灰色综合评价模型；通过分析机器故障数据分布函数，得到设备的MTBF为3 322.88 h。根据灰色综合评价体系，将故障形式和零部件的危险度和发生频率进行等级分类；依据灰色评价体系所得结果，建立了以机器人焊枪的MTBF为维修周期的针对该企业机器人焊枪的预防性维修策略并开始实施。     

基于工艺关联度的飞机装配单元划分

为提高飞机装配的效率,在工艺分离面划分方法的基础上,提出了基于工艺关联度的装配单元划分方法.该方法利用所选定的工艺分离面几何划分,对具有几何不确定性的零件,利用灰色区间分析法计算零件间的工艺关联度,并通过归属决策图判定其所属的装配单元.通过对某型飞机垂尾部件的装配单元划分,验证了该方法的有效性.     

小样本检测数据驱动的飞机结构件装配关键偏差源诊断

飞机结构件的装配质量与其偏差源之间呈现非线性、多层级强耦合、不确定度大的传递关系，不能通过构建装配尺寸链方程的方法诊断出影响装配质量的关键偏差源，为此，以装配偏差实测数据为基础，引入测量信息论，将熵权法和灰色综合关联度进行融合，提出小样本数据驱动的影响结构件装配质量的关键偏差源诊断方法。挖掘结构件装配质量检测数据的潜在信息，利用熵权法对结构件装配质量属性进行差异化度量；利用灰色综合关联度量化结构件各偏差源与结构件装配质量之间的关联度；利用装配质量属性权重对各偏差源与装配质量之间的灰色综合关联度进行修正；最后，按照修正后的关联度对各偏差源的重要程度进行排序，量化确定影响结构件装配质量的关键偏差源。装配应用案例证明了基于熵权法和灰色综合关联度的装配质量关键偏差源诊断方法的准确性和计算可行性。     

飞机自动化对接装配系统的故障维修决策

为保证飞机大部件自动化对接装配的安全性、可靠性和经济性,提出了面向装配系统现场设备的故障维修策略。在分析维修目标的基础上,构建了维修决策的数据模型。通过层次分析法、残缺判断矩阵处理机制和相容矩阵分析法,实现了设备故障实例各准则和指标权重的合理配置。基于数据标准化技术,由失效模式与影响分析故障描述,导出了故障风险度的评价模型。针对不同类别设备可靠性设计的差异性,引入综合维修模式,采用灰色聚类实现维修决策。该决策已应用在飞机大部件自动化对接装配系统中,提高了系统稳定性,降低了设备故障风险,同时控制了维修费用,并形成了维修策略知识库。     

基于区间灰色系统理论的可靠性分配

针对影响可靠性分配因素的不确定性特点和产品设计阶段可靠性数据缺乏的问题,提出了一种基于区间灰色系统理论的可靠性综合分配法,对某系列卧式加工中心的可靠性指标进行分配。考虑复杂性、故障频繁性、技术水平、危害性和维修性5个影响可靠性分配的因素,结合专家经验和部分已知信息,采用基于区间分析理论的灰色关联分析法和熵权法确定其权重,然后根据综合灰色评估值对各子系统的可靠性指标进行分配,并与各子系统的实际故障统计情况作 比较,验证了该方法的可行性和准确性。     

元动作装配单元误差源及误差传递模型研究

机械产品装配误差源和误差传递规律分析,是装配精度预测与控制的前提工作。在对数控机床进行结构化分解至元动作的基础上,提出了元动作装配单元的概念。针对元动作装配单元层面影响装配质量的因素,将装配过程的误差源分为位置误差、形状误差、装配位置误差等五类误差源;建立各类误差源及其误差评价的统计模型;分析误差在零件间、零件内两特征间的传递和相互作用,构建误差传递链图、误差传递网络对五种误差源与配合误差进行形象化表达。综合误差传递链接图,建立面向整个产品误差传递及装配功能表达的装配误差网络图模型,为方便误差传递网络图中各类误差传递模型的计算与存储,又进一步构建了面向整个产品装配误差传递的链接矩阵。以某加工中心连续分度转台蜗杆转动元动作装配单元装配为例,验证误差源表达和误差传递模型的有效性。     

“数控机床可靠性技术”专题(九) 可靠性驱动的装配工艺

为了在装配阶段保证产品的可靠性,必须将可靠性控制措施融入到装配工艺方案中。针对传统装配工艺方案更多关注装配精度而忽视装配可靠性的问题,提出可靠性驱动的装配工艺方案。首先,在对产品进行结构化分解的基础上,得到元动作及其装配单元;然后,针对元动作装配单元,运用故障树分析方法,找出故障原因及对应的可靠性控制点;进而,针对可靠性控制点制定相应的控制措施;最后将可靠性控制措施融入到装配工艺方案中。以数控转台蜗杆转动装配单元为例,具体说明了该方法的可行性。