【摘 要】
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可靠性分配是数控机床在设计研发阶段非常重要的一个环节,可靠性分配方法是通过一定的方式将一些可靠性指标科学合理的分配给数控机床的各个子系统,从而让生产出来的产品达到预期的可靠性水平。本文在国家自然科学基金重点项目的支撑下,结合元动作相关理论,提出一种基于Bayes-GO可靠性评估模型的可靠性分配方法和考虑元动作故障相关性的概率语言可靠性分配方法,主要研究内容如下:(1)在对元动作、元动作单元以及元动
【基金项目】
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高档数控机床与基础制造装备科技重大专项“基础制造过程可靠性保障技术研究与应用”(NO.2016ZX04004-005); 国家自然科学基金重点项目“复杂机电产品以元动作可靠性为中心的多元质量特性协同设计技术研究”(项目编号:51835001);
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可靠性分配是数控机床在设计研发阶段非常重要的一个环节,可靠性分配方法是通过一定的方式将一些可靠性指标科学合理的分配给数控机床的各个子系统,从而让生产出来的产品达到预期的可靠性水平。本文在国家自然科学基金重点项目的支撑下,结合元动作相关理论,提出一种基于Bayes-GO可靠性评估模型的可靠性分配方法和考虑元动作故障相关性的概率语言可靠性分配方法,主要研究内容如下:(1)在对元动作、元动作单元以及元动作链等概念进行论述的基础上,以数控转台的分解作为实例,详细阐述了FMA(Function-Motion-Action)分解的原则和分解步骤,并就可靠性相关理论知识及常见可靠性分配方法作了基本介绍,为后面部分的研究分析奠定了理论基础。(2)针对复杂机械产品具有多品种、小批量生产的特点,致使元动作单元可靠性分析数据不足的问题,从动态的角度将复杂机电产品按照“功能-运动-动作”的分解思路对整机功能进行结构化分解。建立与FMA功能分解树对应的GO图模型,并利用GO法对产品进行可靠性定量分析,最终对元动作单元进行故障重要度分析,找出影响产品可靠性的关键薄弱环节,为可靠性指标权重的分配提供决策依据,该方法主要适用于改造旧产品时已有历史数据可供参考的时候。(3)针对传统可靠性分配方法忽略了子系统之间具有故障相关性这一问题,提出了一种考虑元动作故障相关性的数控机床可靠性分配方法。该方法基于FMA结构化分解将数控机床逐级分解为元动作,将元动作作为可靠性指标分配对象,在确定可靠性影响因素时,采用了概率语言术语集以降低专家打分时的主观性。并基于COPRAS求解可靠性分配权重,最后利用Copula函数建立了具有故障相关性的元动作可靠性模型,并结合该模型进行了可靠性指标的分配,该方法主要适用于开发全新产品时而又没有相关数据可供参考的时候。(4)以国产某型号加工中心的数控转台系统和主轴系统为实例,对所提出的两种可靠性分配方法进行应用,并利用粒子群优化算法对所得结果进行优化处理,最后就优化前后结果进行对比分析,从而实现了数据机床可靠性指标的合理分配,验证了所提方法的适用性和有效性。
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