發(fā)布時間：2017-05-11 08:22

第 1 章 緒論

由圖 1.1、圖 1.2、圖 1.3 知：2015 年，中國機床消費、生產及進口排名均世界第一。在消費方面，中國的機床消費甚至比排名第二位至第六位國家的總和還多；在生產方面，中國機床生產總額是排名第二的日本的 1.6 倍；然而，在出口方面，中國只排在了第四位，并且只是排名第一位國家德國機床出口額的 36%左右。和德國、日本有較大差距。由此說明，雖然我國機床行業(yè)得到了飛速發(fā)展，但處于大而不強的局面�！吨袊�制造 2025》更是一針見血的指出了我國數控機床目前發(fā)展的瓶頸：國內機床大部分性能指標都可以與國外先進機床相媲美，但國內數控機床可靠性和精度保持性差[7]。目前，國外數控機床整機的 MTBF 普遍高于 2000 小時，而 2009 年我國確立的國家科技重大專項“高檔數控機床與基礎制造裝備”的目標在十二五末 MTBF 才能達到 1500多小時，差距較大。因此，提高國產數控機床可靠性水平是當前機床發(fā)展急需解決的問題。

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第 2 章 數控機床用戶現場可靠性試驗數據采集與可靠性評估

2.1 引言

用戶現場可靠性試驗按試驗截尾方式不同可分為可靠性定數截尾試驗與可靠性定時截尾試驗�？煽啃远〝到匚苍囼炓�求試驗進行到事先確定的故障個數即停止試驗。定數截尾試驗獲得的故障數是固定的，便于試驗數據的統計分析，但其試驗周期是隨機不可控的，使試驗人員無法預估試驗費用和試驗周期等，造成試驗計劃制訂困難。可靠性定時截尾試驗是指試驗進行到事先規(guī)定的時間即停止試驗，其試驗周期是可控的，能夠使試驗人員易于控制可靠性試驗的進程，能夠對試驗費用、資源等預先調配，使試驗有序、有計劃的進行與管控。對于數控機床用戶來說，為了盡可能降低可靠性試驗對企業(yè)正常生產的影響，更希望可靠性試驗有明確的可靠性試驗周期。因此用戶現場可靠性試驗一般采用定時截尾試驗方法。

2.2 數控機床用戶現場可靠性試驗數據采集

數控機床可靠性試驗數據是指在各種可靠性活動中能夠描述數控機床可靠性水平和狀況的各種相關數據，可以是文字、符號、數字、圖表等。準確收集數控機床可靠性試驗數據能夠為產品的改進設計、生產提供信息，為管理人員提供生產決策，為提高可靠性、改進維修性提供依據。數控機床可靠性試驗數據具有以下特點：（1）隨機性，即數控機床故障的發(fā)生是隨機的，可以用隨機變量來表示，以數理統計理論進行分析；（2）有價性，數控機床試驗數據的收集需要大量的人力、物力和財力支持，數據的收集的成本較高；（3）時效性，試驗采集的數據與數控機床所處的全生命周期階段的特點是相對應的，同時，數控機床技術也在不斷發(fā)展，在經歷較長時間后，原來的試驗數據就不能完全反應現有數控機床的特點了，因此試驗數據具有時效性。（4）時間性，即數控機床試驗數據的采集通常用時間來描述，這里的時間指的是廣義的時間，如換刀時間、換刀次數、生產時間、故障時間等[85]。

第 3 章 考慮工況差異的數控機床可靠性建模.........33

3.1 引言...........33
3.2 考慮工況差異的數控機床可靠性建模.........33
3.3 實例分析.............47
3.4 本章小結............60
第 4 章 考慮定時截尾數據的數控機床可靠性 Bootstrap 區(qū)間估計...........61
4.1 前言.......61
4.2 數控機床定時截尾試驗時的故障時間數據............61
4.3 數控機床可靠性模型.......63
4.4 模型參數的點估計..............63
第 5 章 數控機床可靠性評估試驗的試驗周期設計........85
5.1 數控機床可靠性試驗計劃分析...........85
5.2 可靠性試驗周期設計判據..........87
5.3 基于 Bootstrap 方法的數控機床可靠性試驗周期設計............. 89
5.4 實例分析........93

第 5 章 數控機床可靠性評估試驗的試驗周期設計

5.1 數控機床可靠性試驗計劃分析

在數控機床可靠性試驗前應該制定詳細的可靠性試驗計劃，擬定試驗樣品抽取、試驗程序制定、故障判據、試驗周期、試驗條件、試驗數據處理等各項試驗原則[171]�？煽啃栽囼炗媱澲饕�包括以下內容：（1）確定被試數控機床規(guī)定的可靠性指標通常以被試機床的 MTBF 的點估計和區(qū)間估計作為數控機床可靠性的評價指標。（2）確定被試數控機床可靠性試驗的條件數控機床可靠性試驗條件通常包括：可用于試驗的數控機床數量、型號、數控機床能夠用于可靠性試驗的時間、數控機床所處的應力環(huán)境、維修條件等。不同的試驗目的對試驗條件的要求是不同的。例如，當試驗以檢測數控機床安全性為試驗目的時，試驗條件應是在使用條件下應力最大的情況，這里的使用條件一般在數控機床使用說明書中有明確規(guī)定。（3）確定試驗中對數控機床性能的檢測要求及指標數控機床性能一般由各子系統的性能來體現，如主軸系統、自動換刀裝置、進給系統、電氣裝置、冷卻潤滑裝置等子系統的性能。在試驗前要確定對這些性能的檢測方法、檢測工裝以及檢測要求，要達到的相應的具體的指標。對于要檢測的性能，要制定監(jiān)測點以及監(jiān)測周期、檢測的手段等。

5.2 可靠性試驗周期設計判據

產品進行可靠性試驗時，合理的可靠性試驗周期設計不僅應使試驗費用盡可能低，而且也應使可靠性試驗評估精度達到預先設定的精度要求。在實際的產品可靠性試驗中，，由于產品可靠性試驗目的不同或被試產品類型的差異，其可靠性試驗周期設計方法往往也是不同的。無論是什么樣的試驗周期設計方法，其試驗周期的確定都有一個判定規(guī)則——判據�？煽啃栽囼炛芷谠O計判據也可以解釋為：確定可靠性試驗進行到特定時間停止的依據。不同的試驗周期設計方法，其判據也是不同的。（1）平均故障間隔工作時間 MTBF 的瞬時值---可靠性增長試驗的試驗周期確定方法
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第 6 章 總結與展望

本文結合國家科技重大專項課題，以國產數控機床為研究對象，研究并制定了數控機床用戶現場可靠性定時截尾試驗時工況信息采集流程和方法，提出了一種考慮工況差異的數控機床可靠性建模方法；進一步提出了一種基于 Bootstrap 重抽樣的數控機床可靠性的區(qū)間估計方法；研究并給出了一種數控機床可靠性試驗周期設計方法。本文主要研究成果如下：（1）在分析數控機床用戶現場可靠性試驗特點的基礎上，提出了數控機床工況信息采集流程和方法。設計了故障信息與工況信息記錄的對應標識方法，使現場試驗得到的故障信息與工況信息準確對應。以用戶現場可靠性試驗不能影響用戶正常生產為前提條件，提出了切削力、換刀次數、切削液等工況信息的采集與數據分析方法。對用戶現場定時截尾試驗獲得的故障數據進行了未考慮工況差異的數控機床可靠性建模與評估。

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參考文獻（略）

本文編號：356791