基于梯形模糊数的数控磨床砂轮架系统故障树分析

数控磨床砂轮架系统故障树分析中的一大难点是确定基本事件的发生概率,基本事件的发生情况存在模糊性且由于时间和成本的限制往往无法通过实验获得足够的可靠性数据。为了解决这一问题,引入模糊集合论,用梯形模糊数来描述故障树分析中的基本事件和顶事件的发生概率。首先对数控磨床砂轮架系统的结构层次进行分析,建立砂轮架系统的故障树。然后以砂轮架系统主轴振动异响为例进行模糊故障树分析,求解顶事件发生概率的梯形模糊数;并类比传统故障树分析中"临界重要度"的概念,定义适用于模糊故障树分析的"模糊临界重要度"。最后根据求解的模糊临界重要度对基本事件进行排序,确定危害程度较高的基本事件,结果与企业的实际情况相符合。结果表明该方法能够有效解决数控磨床故障树分析中基本事件难于准确赋值的问题,为企业提高机械系统的可靠性提供了一种定量依据。     

基于元动作单元的数控机床运动精度映射

为使数控机床精度设计有定量的理论数值供参考,从运动的角度出发,建立了基于元动作单元的数控机床运动精度映射模型. 采用“功能(Function)-运动(Motion)-动作(Action), FMA”的结构化分解方法得到元动作单元,并结合多体系统理论对数控机床拓扑结构进行了描述；运用旋量理论对数控机床误差建模,建立数控机床空间运动误差模型,并用螺旋理论得到空间运动误差综合值；以制造成本、空间运动误差螺距及其大小为设计准则,构建了运动精度映射模型,并应用NSGA-Ⅱ遗传算法对数控机床运动精度进行映射. 对某国产加工中心进行运动精度映射求解,说明了该模型的可行性和有效性.     

考虑性能依赖的元动作单元多态可靠性分析

为研究单元之间相互作用所引起的性能依赖给多态系统可靠性造成的影响.利用功能-运动-动作(FMA)分解理论将多态系统分解成多个元动作,以元动作单元为研究对象,运用非齐次马尔科夫模型描述元动作单元的多状态演变过程;通过设定状态转移系数将状态转移率与依赖特性相关联,构建新的状态转移矩阵,再运用Kolmogorov微分方程求得多态单元处于各状态的概率,并利用向量通用发生函数建立考虑单元性能依赖特性的多态系统可靠性分析模型,讨论了不同依赖情形下的模型特点;以国内某卧式加工中心的分度转台系统为例验证了单元依赖特性对系统可靠性的影响.结果表明:具有依赖特性单元的状态转移率会随着对应自立单元的性能退化而改变;与单元相互独立的多态系统相比,在单元处于高性能状态时,具有单元依赖特性的多态系统可靠度更高;在单元处于低性能状态时,具有单元依赖特性的多态系统可靠度更低.研究结果可为机械系统可靠性设计和产品维修周期设计提供相应的理论依据.     

精度保持性定量评价与精度退化机理分析

针对精度保持性定量评价难题，提出了精度退化率评价指标结合精度寿命的精度保持性定量评价方法；在精度退化机理分析方面，首先建立了影响元动作精度及精度保持性的制造及装配误差项的标准化分析流程，然后基于松动、磨损、形变、老化等典型精度退化原因所致制造及误差项变化机理，提出了精度退化机理分析的通用化三阶段分析方法，并定义了剩余精度寿命及精度寿命周期。以元动作为研究对象对所提评价和分析方法进行说明，以残余应力致精度退化为应用实例证明了方法的可行性。该评价及分析方法为机械产品精度相关质量特性的研究提供了新的思路和参考。     

概率语言环境下考虑专家心理行为的QFD方法

为解决传统质量功能展开(QFD)在实际运用过程中存在关于顾客需求和工程技术之间的关系评估,顾客需求权重的确定和工程技术的优先级排序等方面的固有缺陷,提出一种概率语言环境下考虑专家心理行为的QFD方法. 运用概率语言连乘层次分析法(PL-MAHP)确定顾客需求初始权重,针对顾客需求之间的关联关系,运用模糊认知图(FCM)对顾客需求进行推理分析并获取其最终权重；为有效地处理QFD团队专家评估信息中的模糊性和不确定性,使用概率语言术语集(PLTS)表征顾客需求和工程技术之间的关联强度,并将交互式多属性决策(TODIM)拓展到概率语言环境中,依据各个工程技术的全局占优度来最终确定工程技术的重要度,充分考虑了专家心理行为对工程技术的优先级排序的影响.在电动汽车产品开发实例中运用本文方法结果表明,该方法能合理有效地确定最终重要度. 与现有其他方法对比分析,验证了本文方法的优越性.     

面向动作层的三维质量屋优化模型

为解决数控机床多关键质量特性的复杂控制问题,以元动作理论为基础,对传统的二维质量屋(House of Quality,HOQ)进行拓展,建立一种基于影响因素维、元动作单元维以及关键质量特性维的三维质量屋(Three-dimensional House of Quality,THOQ)优化模型.采用蚁群聚类算法(Ant Colony Clustering Algorithms,ACCA)对动作层关键质量特性的影响因素进行筛选,并结合证据推理递归理论(Evidence Reasoning Recursive Theory,ERRT)建立了影响因素自相关矩阵、各个元动作单元关键质量特性与影响因素之间的关联矩阵和元动作单元性能耦合矩阵,基于质量控制成本约束和开发时间约束建立以关键质量特性波动度为目标函数的优化模型,优化得到影响因素的最优值,使动作层关键质量特性波动值最小.以某数控机床的分度转台运动为例进行优化,并通过实验对比验证了该模型的合理性和有效性.     

数控机床可靠性试验中关键功能部件的提取研究

在数控机床可靠性试验中,由于人力物力等因素的限制,并不能对所有部件进行试验,一般仅对整机及其关键功能部件进行试验。针对目前数控机床可靠性试验中关键功能部件的提取缺乏理论依据和方法的问题,提出了一种基于三参数区间灰数的综合提取方法。该方法综合考虑了数控机床各功能部件的故障频率、危害性、维修性、复杂性、技术水平、费效比6个评价指标及各指标之间的关系,先将现场数据与专家经验相结合,再由投影指标函数法对各功能部件进行综合评估,然后通过Pareto原则提取出数控机床可靠性试验中的关键功能部件。最后以某国产卧式加工中心为例,验证了该方法的有效性。     

基于模糊物元的小批量生产典型工序能力分析

社会科技的进步和市场竞争的白热化,以及以顾客为中心的市场导向,都使得多品种、小批量生产成为了目前制造业的主流趋势,然而由于加工数据的缺乏,多品种、小批量生产过程的质量控制和分析却成为了一个棘手的问题。为了破解这个难题,提出一种基于模糊物元的小批量生产“典型工序”能力分析方法。采用模糊物元分析的方法,将一个工序看作是一个模糊物元,根据工序能力影响因素构造出工序相似条件并判定出与原始工序相似的工序,利用这些工序组成一个新的含有大批量样本数据特征的“典型工序”;针对构建出的“典型工序”进行工序能力分析,判断出该“典型工序”的工序能力水平并进行相应控制;最后用实例验证了该方法的正确性和可行性。     

模糊物元在元动作单元可靠性分析中的应用

动作是机电产品的基本运动单元,为了保障整机的可靠性,首先必须保障基本动作单元的可靠性,本文基于模糊物元法提出一种对产品最小动作单元进行可靠性分析的方法?基于模糊物元的元动作单元可靠性分析方法.首先按照"功能?运动?动作"对整机功能进行结构化分解得到最基本的元动作单元;通过模糊物元分析方法提取出相似的元动作单元,并构建出用于元动作单元可靠性分析的失效数据;然后选用三参数威布尔分布模型对失效数据建模和可靠性分析,并利用K?S检验方法对元动作单元的失效数据分布进行检验,以判断选用的分析模型是否合理.以某加工中心数控转台的回转油缸活塞移动元动作单元为例进行分析,验证了本文方法的合理性与可行性.结果表明该元动作单元的失效数据服从三参数威布尔分布模型.