数控加工中心的可靠性分析与增长研究

数控加工中心是现代机床制造业中进行复杂型面等快速高质加工的关键装备,可靠性存在于数控加工中心的全寿命周期的各个阶段,提高其可靠性显得尤为重要.针对国产数控装备可靠性不足的问题,以某系列立式数控加工中心为研究对象,对其长期所记录整理的故障数据进行了可靠性建模分析,通过故障模式、影响及危害度分析(FMECA)方法对其可靠性薄弱环节进行了研究,针对其中影响整个数控加工中心可靠性的关键部位,提出了可实现其增长的改进措施.     

刀库故障重要度分析与可靠性改进设计

刀库系统的可靠性水平是衡量卧式加工中心先进性的重要指标。为有效提升刀库系统的可靠性水平,引进重要度和结构优化相结合的新方法。以某型号卧式加工中心刀库系统为研究对象,根据现场试验采集的35条故障数据信息,建立了刀库系统的故障树,通过故障树分析计算出了基本事件的重要度,并根据重要度值进行重要度排序。针对故障重要度大的基本事件,结合具体的换刀过程和故障原理,提出了结构优化可靠性设计,该设优化计方案经刀库系统设计人员验证具有可行性。     

基于机电建模的加工中心轴间耦合问题

加工中心加工精度与其整机结构特性和各轴控制特性密切相关。考虑进给轴间的动态激励响应,研究加工中心整机在特定频率范围内的各向动柔度,对辅助机床设计具有重要意义。该文结合有限元建模和相关实验方法,分析了某双驱进给平台的结构动柔度,重点研究其机械系统的轴间耦合问题。提出了一种用传递函数组等效机械结构特性的整机机电联合仿真建模方法,并以此研究了某卧式加工中心机电系统的轴间耦合问题。研究结果表明:当加工中心存在某些模态振型同时影响刀具或工件在多方向的变形时,其机械系统和机电系统的轴间耦合在整机动柔度研究和控制环参数选择时必须予以考虑。     

基于ISM与FMECA的加工中心故障分析

故障分析是实现加工中心可靠性水平增长的重要环节,因此提高故障分析的准确性至关重要.鉴于此,本文首先充分考虑加工中心故障子系统间影响关系,基于ISM法构建递阶结构模型,使得关联故障子系统间复杂影响关系层次化,以求得深层故障子系统,确定可靠性改进薄弱环节.其次对所得薄弱环节进行FMECA分析,进而确定关键故障模式,为提高加工中心可靠性奠定基础.最后以某系列加工中心现场故障数据为研究对象进行实例研究,证明了ISM和FMECA法在加工中心故障分析中的准确有效性.     

ADS-B系统的故障模式、影响及危害度分析FMECA

针对空中交通管制领域使用的ADS-B这种新兴设备和技术,根据该系统5年的的故障数据,利用故障模式、影响及危害度分析（FMECA）分析方法,对故障模式进行了统计、分类、原因分析和危害度计算,制定了系统FMECA工作表,指出了该系统的可靠性薄弱环节,为可靠性设计和分析并制定可靠性保障措施提供了依据。     

基于Bayes理论的五轴加工中心MTBF指标预测方法

根据量产的相似机床产品的历史失效数据确定某五轴加工中心MTBF的先验分布,应用Wilcoxon-Mann-Whitney秩和检验法对先验信息与现场数据进行相容性检验,利用Bayes方法融合先验信息和该加工中心小子样现场失效数据对其进行实时可靠寿命预测.研究表明:该加工中心的故障时间满足β=1.909 3,α=919.495 1的两参数Weibull分布;加工中心MTBF的点估计值为815.80(h),区间估计结果为[576.70(h),1 232.42(h)].所述方法适用于小子样情况,对特种机械产品的可靠寿命预测与评估具有普遍意义.     

基于改进FMECA方法气吸鸭嘴滚筒式排种器的可靠性分析

针对采用传统故障模式、影响及危害性分析(FMECA)方法存在主观性太强、只能进行定性分析而难以定量分析的问题,本文在FMECA方法的基础上引入模糊理论法,提出基于模糊综合评判的改进FMECA方法,将定性分析问题予以定量化,介绍该方法的具体步骤,并应用改进FMECA方法对气吸鸭嘴滚筒式排种器进行可靠性分析,计算出排种器各故障模式的危害等级排序,得出排种器可靠性改进的重点。分析结果表明:该方法可以降低故障发生率,提高气吸鸭嘴滚筒式排种器的可靠性水平,可为排种器后期改进设计提供理论依据,并能对排种器可能出现的故障进行事前检查。     

基于系统因素分析法和优劣解距离法的全寿命周期故障排序

根据数控机床的故障数据特征,从全寿命周期角度,提出了一种基于系统因素分析法和优劣解距离法(DEMATEL权重-TOPSIS法)的评价方法。该方法是将设计故障模式、影响度及危害性分析(FMECA)的风险优先数法(RPN)计算值与过程FMECA的RPN计算值的关系值作为系统因素分析法(DEMATEL)的输入数据得到优劣解距离法(TOPSIS)所需的权重值,再应用改进的TOPSIS距离公式对故障模式进行排序。利用这种方法对伺服驱动系统故障进行分析,并与传统的RPN法相比,克服了传统RPN的数学缺陷,确定了伺服驱动系统的薄弱部件。通过计算分析表明,该方法的评价结果符合伺服驱动系统的实际情况,具有一定的实用性和可行性。     

德士古煤气化工艺及装置的长周期安全运行分析

针对德士古煤气化系统运行周期短的问题,提出了危险与可操作性分析(HAZOP)方法,依据拟定的引导词,选取6个分析节点,得到煤气化系统可能的故障原因及失效后果.与传统安全分析方法相比,所提方法的优势在于:将HAZOP与失效模式、效应和危害度分析(FMECA)方法结合起来,建立了工艺与设备相结合的综合分析方法.应用该方法,对煤气化操作工艺失常状态及设备的长周期运行可靠性进行了深入分析,确定了引起煤气化装置非正常运行状态的关键因素和设备故障的危害度.研究表明,气化炉(燃烧室、激冷室)是整个系统易发生故障的薄弱环节.     

精密进给系统热误差的协同训练支持向量机回归建模与补偿方法

针对精密进给系统热误差的数据稀缺且获取成本高的问题,提出了一种基于协同训练支持向量机回归算法(COSVR)的精密进给系统热误差建模与补偿方法。通过整合标记数据(温度和热误差)及未标记温度数据建立热误差模型,利用基于西门子840D数控系统开发的补偿方法进行补偿。以精密镗床双驱动滚珠丝杠进给系统X轴为研究对象,进行热特性实验,获取24 m/min进给速度下的标记数据和12 m/min进给速度下的未标记温度数据,利用COSVR整合所有数据建立热误差模型,并通过遗传算法优化的支持向量机回归算法(GA-SVR)仅选用标记数据建立对照模型,获取18 m/min进给速度下的标记数据用于模型性能测试。结果表明:与GA-SVR模型相比,COSVR模型的均方根误差减少了34.14%,且在100 min和520 min时的误差范围分别减小了62.62%和55.85%。COSVR模型具有更好的预测性能且能更有效地降低热误差,进一步提高了精密进给系统热误差的建模精度。     

Failure Modes of Machining Center in Test Run

To analysis the early failures of machining centers,the failure mode effect and criticality analysis（ FMECA） method was used. Based on the failure data collected from production lines in test run,all the failure modes of machining centers were summarized and criticality of all subsystems is figured out. And the process of FMECA was improved. The most critical subsystem was manipulator subsystem. The most critical failure mode was impacted manipulator. Reasons and effect of some important failure modes were analyzed. And some suggestions to solve failures were given.     

Prioritizing Maintenance Spare Parts Based on Supportability Analysis and Neural Network

In order to facilitate spare parts management,an integrated approach of BP neural network and supportability analysis(SA)was proposed to evaluate the criticality of spare parts as well as to prioritize spare parts.Influential factors of prioritizing spare parts were detailedly analyzed.Framework of the integrated method was established.The modelling process based on BP neural network was presented.As the input of the neural network,the values of influential factors were determined by supportability analysis data.Based on the presented method,spare parts could be automatically prioritized after supportability analysis for a new system.A case study results showed that the new method was applicable and effective.     

石化旋转机械基于风险的维修决策研究

为了有效地利用有限的维修资源,在传统的以可靠性为中心的维修(RCM)中,引入了基于风险的故障模式重要度评价,建立了适合石化旋转机械的故障模式风险评价准则和风险矩阵,根据故障模式的风险评价结果,提出了针对常见故障原因的维修方式逻辑决断方法。为了验证该方法的有效性,以中石化某乙烯装置旋转机械为实例,进行了风险评价,提出了维修和监/检测建议。结果表明,该方法可为石化旋转机械的维修决策提供依据。     

功率信息互相关法的刀具破损在线监测

为了在数控机床加工中对刀具破损进行有效监测以避免对工件及机床造成损坏,提出了一种利用机床加工功率特征信息和互相关算法的刀具破损在线监测方法。该方法通过Mallat多分辨分析小波算法提取工件正常加工时的主轴功率变化特征序列作为监测刀具状态的特征参考模板,在工件批量加工时采用改进的实时小波算法提取在加工工件的特征向量序列并与特征参考模板序列进行局部实时广义互相关系数计算,当刀具发生破损失效时,与正常情况相比在采样点计算时窗内的两特征向量子序列的相关性显著降低,将表征序列相关性的广义互相关系数定义为刀具状态系数(Tool Condition Index,TCI),对该系数设定合理的门限值即可监测刀具状态的异常。该方法在几种典型刀具破损的在线监测中均能准确识别刀具失效,实验结果表明其具有一定的实用性。     

建筑企业融资方案模糊多目标评价研究

针对建筑企业融资方案的评价与选择问题,提出了一种基于三角模糊数的多目标综合评价方法。在相关文献的基础上建立了建筑企业融资方案评价的指标体系, 由专家直接给出指标权重语言评价值和不同方案不同指标的语言评价值,并转化成相应的三角模糊数,利用分层评价和群决策理论建立了多目标决策模型, 最后通过一个算例证明了这种方法的可行性和易用性。     

基于改进FMEA的医疗器械人因可靠性评估与应用

针对失效模式与影响分析(FMEA)在医疗器械人因可靠性评估中存在的两个缺陷——风险因素的评价与权重分配问题,本文提出了一种结构化的医疗器械人因可靠性评估方法.本方法在改进的模糊集理论与有序加权几何平均(OWGA)算子基础上,引入情境参数优化了风险失误模式排序.通过将提出方法应用于实际医疗场景,验证了提出方法的有效性与可行性,并通过与传统FMEA的比较证明了本方法的优越性.所提方法解决了传统RPN数值重复问题与权重分配问题,降低了评价误差,有助于找到关键的失效模式,减少医疗不良事件的发生.     

面向STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法智能决策

为提升复杂零件工艺规划的集成化和智能化,提出一种基于混合算法面向STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法智能决策方法.首先,构建了面向STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法决策BP神经网络模型.然后,基于自适应视野策略、自适应步长策略和混沌算法给出了改进的人工鱼群算法,并与BP神经网络相融合设计了用于STEP-NC自由曲面特征加工操作方法决策的混合算法.并利用归一化的零件加工信息实现了STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法高效智能决策.最后,通过实例验证了该方法的有效性和可行性.