基于自助扩充法的数控机床可靠性建模研究

随着数控机床可靠性的提高,想获得大量的故障数据变得愈来愈困难。针对故障数据缺乏的问题,提出了改进的Bootstrap抽样方法。通过对7台某型号数控机床进行为期半年的故障监测得到故障数据,将数据分别用于改进的Bootstrap抽样方法和直接应用经典统计学法中,并对比分析计算结果。其结果表明改进的Bootstrap抽样方法的相对误差明显小于经典建模法的相对误差,证明了改进的Bootstrap抽样方法在可靠性建模中的可行性。     

数控机床电气驱动系统可靠性研究

针对数控机床故障频出,以及为提高数控机床运行可靠性的需要,提出一种基于故障树建模的数控机床电器控制与驱动系统可靠性评估方法。以数控机床中的电器控制与驱动系统为例,首先阐述了其工作原理;其次基于数控机床电气驱动系统的特性,对某型机床电气控制与驱动系统的关键单元——主传动控制系统构建故障树,找到导致其失效的关键因素;然后利用贝叶斯网络模型对上述模型进行求解,得到系统各个工作单元的失效概率。通过上述研究,得出主传动控制系统中关键单元工作状态的概率,为数控机床整体运行的可靠性奠定了基础。     

无故障数据下的数控机床可靠性分析

随着数控机床可靠性水平的不断提高,对其可靠性试验时经常会出现在试验周期内无故障发生的情况,尤其是对于某些高可靠性的部件.此时应用经典方法估计其可靠性特征量会引入较大误差.针对数控机床的定时截尾试验,提出基于无故障数据的可靠性分析方法.假设部件的故障时间服从指数分布,在先验分布为伽马分布时,给出了多层Bayes估计方法.最后,结合数控机床的主轴系统进行计算.     

民用飞机液压能源系统可靠性分析

国内对民用飞机液压能源系统可靠性分析缺乏系统的分析方法,针对民用飞机液压能源系统的特点,提出采用威布尔分布分析民机液压能源系统的失效率方法。从能源配置、元部件失效率、单套液压能源系统可靠性和整套液压能源系统可靠性四个方面,对民机液压能源系统的可靠性作了分析,获得到飞机液压能源系统的可靠度和结构重要度等数据,并对比分析了A320和B737可靠性。     

三轴数控机床加工精度可靠性及灵敏度分析

将以三轴数控机床为研究对象,建立相应的误差模型,推导出数控机床运行误差表达式,依据数控机床运行误差表达式分别建立单轴、平面和空间加工精度的可靠性功能函数,并运用改进一次二阶矩法和Monte Carlo法对其精度可靠性及灵明度进行分析计算。以上分析对提高机床加工精度具有重要指导意义和参考价值。     

数控机床主轴自动松拉刀结构分析

数控机床主轴是高精度自动化装备,其中松拉刀系统更是关键,机床主轴松拉刀设计要合理以满足主轴的使用可靠性、精度和寿命.文中对德国OTT-JAKOB公司的SK50型号的刀具松拉刀系统和国内机床厂家常用的液压松拉刀系统进行了分析研究.     

改善数控机床主轴系统热特性有限元分析精度的方法

提出了一种根据数控机床主轴系统实测温度数据来调整有限元模型热载荷的方法,给出了基于实测数据调整有限元分析关键参数的方法。以数控螺纹磨床主轴系统有限元模型校准为例,通过仿真实验方法说明了所提出方法的应用步骤,并证明了其有效性。     

基于蒙特卡罗法数控机床液压系统可靠性分析

为了能够提高数控机床液压系统可靠性,研究了蒙特卡罗法在其中的应用.首先,分析了基于蒙特卡罗法可靠性分析的基本原理;接着,讨论了基于蒙特卡罗法数控机床液压系统的可靠性分析的算法;最后,利用MATLAB软件进行了数控机床液压系统的可靠性仿真,获得了系统可靠度和失效概率分布曲线,并且讨论了温升和压力对系统可靠度的影响规律.     

模糊多态贝叶斯网络在冗余液压系统可靠性分析中的应用

为解决传统方法在状态多样化且精确故障率难以获得的复杂冗余系统的可靠性分析中的局限性,提出一种改进的基于模糊多态贝叶斯网络的可靠性分析方法。该方法基于二态故障树来构建多态贝叶斯网络结构,利用模糊数描述根节点故障率,结合工程经验构造出体现冗余系统及单元多态性和多态节点故障间不确定逻辑关系的条件概率表。通过理论推算得到系统故障概率与可靠度、后验概率计算及根节点重要度的分析过程,并将其应用到船舶推进器液压系统可靠性分析实例中,结果表明该方法能较好地满足冗余系统可靠性评估、已知当前状态时的系统故障预测和实施关键单元可靠性增长的实际需要,对类似系统可靠性研究具有参考价值。     

加工中心主轴系统重要度BDD分析

数控机床各部件的重要度计算是其可靠性优化设计、资源优化配置的基础,对提高系统可靠性、降低优化成本具有重要意义。针对传统故障树模型定量分析时难以求取不交化割集、重要度值计算复杂的弊端,探讨了故障树模型向BDD结构转化的方法,给出了在BDD技术下的4种重要度计算方法,求得了加工中心主轴系统重要组件重要度值和薄弱环节,可为确定系统可靠性分配的权重值提供参考依据。     

数控机床传动机构精度可靠性优化研究

针对数控机床误差溯源不充分导致精度低、可靠性差等问题,对数控机床误差建模、精度可靠性分析、精度优化设计等方面进行了研究。基于多体系统理论建立了数控机床空间几何误差模型,分别对数控机床各方向传动机构进行了结构分析,建立了多层映射误差传递模型;基于数控机床传动机构精度可靠性函数,应用一次二阶矩法对含混合不确定性的数控机床传动机构开展了精度可靠性分析;以可靠性分析结果作为精度性能判断标准,结合灵敏度分析结果,建立了以制造成本最低为优化目标、满足精度要求为约束的精度分配优化模型,并利用遗传算法和蒙特卡洛法进行了数控机床传动机构的精度分配优化。研究结果表明:经过精度分配优化后,某数控机床传动机构精度可靠性由96. 89%提高到99. 87%,制造成本降低34. 74%。     

考虑不同失效相关性的系统可靠性分配方法

为考虑系统组成单元间不同失效相关性对系统可靠性分配结果的影响,将影响系统可靠性分配的因素分为直接和间接两类,提出将复杂度和失效危害度作为直接影响因素,用于确定组成单元可靠性分配权重的相对大小。将工作环境、技术水平、改进成本等归为间接影响因素,引入相对分散性描述系统组成单元失效相关性,提出基于相对分散性的复杂度和危害度计算方法。基于Vine Copula函数建立考虑组成单元间不同失效相关性的串联系统可靠性分配模型,最后以某型数控机床主轴系统为例,进行不考虑相关性和考虑相关性两种情况下的系统可靠性分配结果对比分析,结果表明不考虑失效相关性得到的分配结果过于保守,增加产品研制费用。使用Vine Copula函数建立的系统可靠性分配模型能够考虑组成单元间不同的失效相关性,分配结果与传统多元Copula函数的分配结果相比更为合理。     

某型民机方向舵系统可靠性建模与评估

采用马尔科夫可靠性分析方法,对某型民机方向舵系统进行了可靠性建模与评估。在选定方向舵系统关键航线可更换组件LRU(line replaceable unit)的基础上,对相应关键设备重要故障模式进行了分类和分析,进而建立方向舵系统马尔科夫可靠性模型,并完成了方向舵系统平均寿命(mean time to failure,MTTF)估计、系统体系结构评估和其他可靠性因素分析。这一建模评估与分析过程简单实用,不但可以为方向舵系统可靠性与故障容错设计提供帮助,也可以扩展至其他系统,为关键系统可靠性设计与评估提供技术支持。     

基于支持向量机工具的性能劣化建模方法

针对基于故障数据的数控装备可靠性研究中的小样本问题,提出了建立基于支持向量机的性能劣化模型.在研究支持向量机的建模理论和参数优化方法的基础上,将最小二乘法支持向量机工具LSSVM.M应用于性能退化数据处理,提出一种改进的参数选择方法,以提高拟合和预测准确性.通过实例,验证了该方法的可行性,并建立了数控机床加工精度的性能劣化模型,为可靠性评估奠定了基础.     

高速主轴动平衡及其在线控制技术研究

正装备制造行业正朝着高速、高精度方向发展,这需要精准的数字装备予以支撑。高档数控机床是数字装备最高技术水平的载体之一,而高速主轴系统是高档数控机床的核心功能部件。由于装配工艺、变工况以及磨损等因素,主轴通常处于不平衡状态。机床主轴工作速度较高,不平衡引起的主轴振动尤为明显,这会直接影响加工质量,甚至导致主轴组件损坏。因此,如何控制主轴不平衡振动是一个非常关键的问题。针对主轴振动信号测试与特征提取问题,论文分析了主轴回转误差分离原理,研究了三点法误差分离技术中谐波抑制补偿及优化方法,提高了回转误差分离精度;其次,分析了不同圆度轮廓截面对全息谱的影响,提出一种基于误差分离技术     

考虑认知不确定性的多状态系统Birnbaum重要度分析方法

重要度分析是辨识复杂系统可靠性薄弱环节的有效手段。但现有的重要度分析方法均假设系统及组成部件的退化规律是完全精确已知的,即系统和部件的退化或失效模型是可以被精确估计的。针对实际工程中由于小样本、失效数据不足且难以获取、失效或退化机理不明确等因素所产生的退化模型参数认知不确定性,提出一种考虑认知不确定性的多状态系统Birnbaum重要度分析新方法,利用证据理论和马尔科夫模型分别开展认知不确定性量化和多状态系统可靠性建模,从而有效地量化部件退化参数的认知不确定性对系统可靠度和重要度的影响。该方法被应用在重型数控车床的刀具进给控制系统的可靠性分析中,以阐明认知不确定性对部件重要度分析和排序的作用与影响。     

基于状态的数控机床主轴可靠性评估

数控机床主轴的健康状态直接关系到加工产品的质量和企业的安全生产。根据数控机床主轴的状态监测数据,建立了一个基于多观测序列隐Markov模型的可靠性评估模型。该模型提出了Spearman权重分析方法,通过对多性能指标观测序列及设备健康状态的Spearman秩相关分析获得各性能指标的定量权重,体现了各性能指标在设备健康评价中的贡献。并利用矢量量化及加权分析将多性能观测序列转换为单观测序列,通过隐Markov模型获得设备状态变迁概率,从而实现对设备的可靠性评估。最后将上述模型应用于某型数控机床主轴的可靠性评估,模型评价结果与现场数据比较吻合,证明了该模型的有效性。     

基于三角模糊数TOPSIS法的数控机床危害性分析

为提高数控机床经典危害性分析的准确度,提出了基于三角模糊数与TOPSIS法的数控机床危害性分析方法。综合考虑故障的频率、故障对系统的影响、探测度、停机时间及维修的难易程度等影响因素,建立数控机床的三角模糊数评价决策矩阵,并基于TOPSIS法,计算子系统各评价指标与正理想解和负理想解的相对贴近度,给出各子系统的危害性排序。通过对多台XK7132型数控机床的故障现象进行分析,结果表明,主轴系统的危害性最高;与经典危害性分析方法进行对比,文中方法更加科学、合理,为提高数控机床的可靠性水平提供了理论依据。     

国产数控机床可靠性现状及其改善对策研究

数控机床已成为制造业和经济建设的基础装备.通过数据分析国产数控机床可靠性现状,剖析了国产数控机床可靠性偏低的原因,指出了系统可靠性设计、零部件选型、制造与装配工艺、机床使用与维护等是影响机床可靠性的主要因素.企业应在战略上重视可靠性,从设计源头上把握产品的可靠性,并注重故障数据的统计分析,这样才能实现数控机床的可靠性增长.     

基于性能劣化的可靠性预测与系统开发

为了给数控装备可靠性预测提供更丰富、更精确、更及时的信息源,探讨了运用数控装备使用过程中的性能劣化数据对数控装备可靠性进行预测的方法与工具。给出基于性能状态监测的性能劣化建模与可靠性预测原理,并提出一种基于非平稳自回归积分滑动平均模型的数控装备性能劣化建模方法,以监测与分析数控装备关键性能参数的时变特性;提出基于隐马尔科夫链模型的数控装备可靠性预测方法,以揭示数控装备使用过程中的性能状态变化特征及其可靠性变动情况。在此基础上,开发了数控装备可靠性预测原型软件系统。该系统对于提高数控装备利用率、减少数控装备维修费用以及延长数控装备使用寿命等具有重要的意义。