大工論文-數(shù)控機(jī)床可靠性研究進(jìn)展及趨勢(shì)(模板)(答辯類論題)

PAGE大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）模板PAGEPAGEII網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)大作業(yè)題目：數(shù)控機(jī)床可靠性研究進(jìn)展及趨勢(shì)數(shù)控機(jī)床可靠性研究進(jìn)展及趨勢(shì)數(shù)控機(jī)床可靠性研究進(jìn)展及趨勢(shì)PAGEI內(nèi)容摘要數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，其可靠性技術(shù)目前已成為制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)。本文主要對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜合評(píng)述。論述數(shù)控機(jī)床的可靠性建模技術(shù)、故障模式、影響和危害度分析技術(shù)、可靠性試驗(yàn)技術(shù)、可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)、可靠性增長(zhǎng)技術(shù)等的研究歷程和技術(shù)進(jìn)展。對(duì)刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置的可靠性相關(guān)研究進(jìn)行了深入探討。在肯定數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)取得明顯進(jìn)展的基礎(chǔ)上，分析指出研究工作存在的問(wèn)題和不足，并對(duì)數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)研究的動(dòng)態(tài)和熱點(diǎn)進(jìn)行論述。從產(chǎn)品可靠性技術(shù)自身的發(fā)展規(guī)律和行業(yè)需求的角度對(duì)數(shù)控機(jī)床可靠性的技術(shù)發(fā)展愿景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；可靠性；刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置目錄內(nèi)容摘要 I前言 11數(shù)控機(jī)床可靠性的技術(shù)進(jìn)展 32數(shù)控機(jī)床可靠性建模 53數(shù)控機(jī)床故障分析 83.1數(shù)控機(jī)床的FMECA 83.2數(shù)控機(jī)床的FTA 94數(shù)控機(jī)床可靠性試驗(yàn) 104.1可靠性試驗(yàn)的前期準(zhǔn)備 104.2可靠性試驗(yàn)內(nèi)容 104.3數(shù)控機(jī)床的故障分類、判別及計(jì)數(shù)準(zhǔn)則 104.4故障數(shù)據(jù)的記錄與整理 124.5可靠性考核指標(biāo)及其評(píng)價(jià)方法研究 125可靠性增長(zhǎng)技術(shù) 135.1基于故障分析的可靠性增長(zhǎng)技術(shù)及其具體應(yīng)用方法研究 135.2設(shè)計(jì)、制造、裝配、外協(xié)、調(diào)試等階段的具體增長(zhǎng)可靠性的方法 135.2.1可靠性設(shè)計(jì)改進(jìn)措施 135.2.2制造階段的可靠性保證措施 145.2.3使用過(guò)程中的可靠性保證措施 146機(jī)床可靠性技術(shù)研究存在的問(wèn)題 156.1數(shù)控機(jī)床可靠性數(shù)據(jù)積累薄弱 156.2數(shù)控機(jī)床故障機(jī)理研究不足 156.3重機(jī)床整機(jī)、輕功能部件 16結(jié)論 17參考文獻(xiàn) 18PAGE2前言裝備制造業(yè)的主要工具就是數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床水平的高低與一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)制造水平息息相關(guān)。我國(guó)從2002年開始已經(jīng)連續(xù)10多年位列機(jī)床消費(fèi)和進(jìn)口的超級(jí)大國(guó)[1]。隨著科技的不斷進(jìn)步和成熟，國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床在技術(shù)和耐久性上都得到了顯著的提高，但是在機(jī)床可靠性方面與發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍存在很大的差距。數(shù)控機(jī)床作為一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，零部件數(shù)量眾多，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床在使用過(guò)程中故障模式種類繁多，故障表現(xiàn)形式與產(chǎn)生原因之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。在故障修復(fù)過(guò)程中，很難將系統(tǒng)修復(fù)到最完美的狀態(tài)。對(duì)機(jī)床而言，相同的維修活動(dòng)對(duì)機(jī)床各組成級(jí)別的影響是不同的。當(dāng)研究對(duì)象是系統(tǒng)中發(fā)生故障的零部件或元器件時(shí)，它被視為不可修的，更換的維修策略相當(dāng)于“修復(fù)如新”。但是，當(dāng)可靠性研究的對(duì)象是數(shù)控機(jī)床整機(jī)時(shí)，更換或者維修一個(gè)零部件或元器件，卻很難使整個(gè)機(jī)床達(dá)到“如新”的狀態(tài)。而在進(jìn)行可靠性研究時(shí)，大多數(shù)研究者假設(shè)整機(jī)能“修復(fù)如新”，這與工程實(shí)際有一定的差異[2]。工程實(shí)際中，機(jī)床的可靠度函數(shù)是隨著運(yùn)行時(shí)間不斷降低的，即使是發(fā)生故障后采取更換的維修措施，但其他非故障部位卻已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的劣化，因此整機(jī)的可靠度很難通過(guò)維修活動(dòng)使其恢復(fù)到機(jī)床剛投入使用時(shí)的水平?？煽啃缘褪菄?guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，特別是中高檔數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)占有率低的主要原因，已成為國(guó)內(nèi)機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，引起了行業(yè)和學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。隨著國(guó)際貿(mào)易的不斷推進(jìn)，數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)范圍不斷的增大，大量的國(guó)外知名品牌進(jìn)入中國(guó)，給國(guó)內(nèi)的數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)產(chǎn)生了很大的競(jìng)爭(zhēng)壓力，國(guó)內(nèi)企業(yè)要想在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，必須不斷的提高自身生產(chǎn)機(jī)床的可靠性。數(shù)控機(jī)床可靠性提高后可以降低生產(chǎn)廠家在售后以及三包等方面的眾多的損失，降低維護(hù)的成本。同時(shí)國(guó)內(nèi)的數(shù)控機(jī)床技術(shù)提高后，可以顯著的增加機(jī)床的銷售量，減少進(jìn)口的數(shù)量，增加出口的數(shù)量，因此具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益[3]?；诖吮疚闹饕菍?duì)數(shù)控機(jī)床的可靠性問(wèn)題進(jìn)行研究和論述，主要包含以下幾部分內(nèi)容，第一部分?jǐn)?shù)控機(jī)床可靠性的技術(shù)進(jìn)展，主要是從國(guó)內(nèi)外兩個(gè)方面指出數(shù)控機(jī)床的發(fā)展問(wèn)題。第二部分?jǐn)?shù)控機(jī)床可靠性建模，對(duì)數(shù)控機(jī)床可靠性模型的建立定義及依據(jù)等進(jìn)行論述。第三部分?jǐn)?shù)控機(jī)床故障分析，主要包括數(shù)控機(jī)床的FMECA以及數(shù)控機(jī)床的FTA。第四部分?jǐn)?shù)控機(jī)床可靠性試驗(yàn)，主要論述了可靠性試驗(yàn)的前期準(zhǔn)備、可靠性試驗(yàn)內(nèi)容、數(shù)控機(jī)床的故障分類、判別及計(jì)數(shù)準(zhǔn)則和4.4故障數(shù)據(jù)的記錄與整理以及可靠性考核指標(biāo)及其評(píng)價(jià)方法研究。第五部分可靠性增長(zhǎng)技術(shù)，主要包括基于故障分析的可靠性增長(zhǎng)技術(shù)及其具體應(yīng)用方法研究、設(shè)計(jì)、制造、裝配、外協(xié)、調(diào)試等階段的具體增長(zhǎng)可靠性的方法。第六部分機(jī)床可靠性技術(shù)研究存在的問(wèn)題，主要分析了數(shù)控機(jī)床可靠性數(shù)據(jù)積累薄弱、數(shù)控機(jī)床故障機(jī)理研究不足以及重機(jī)床整機(jī)、輕功能部件等問(wèn)題。PAGE41數(shù)控機(jī)床可靠性的技術(shù)進(jìn)展20世紀(jì)70年代中期，隨著數(shù)控機(jī)床在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的普及和先進(jìn)功能的不斷增加，機(jī)床的故障問(wèn)題開始引起行業(yè)的關(guān)注。隨后，俄羅斯的科研人員在繼承前蘇聯(lián)的研究基礎(chǔ)上又對(duì)機(jī)床的可靠性研究進(jìn)行挖掘。他們更關(guān)注機(jī)床在使用過(guò)程中的成本問(wèn)題，把經(jīng)濟(jì)成本的評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)置為技術(shù)使用系數(shù)，并跟據(jù)機(jī)床的使用情況得出了它的概率模型，得出數(shù)控機(jī)床的可靠性分配與預(yù)計(jì)需要在合理的經(jīng)濟(jì)效益上進(jìn)行。同時(shí)，他們還在其他方面取得了卓越的成果。例如，通過(guò)參考?xì)W洲企業(yè)在數(shù)控機(jī)床出廠前分析故障數(shù)據(jù)排除早期故障的方法，他們分類統(tǒng)計(jì)分析了機(jī)床的故障部位、原因、時(shí)間等信息和維修時(shí)間、技術(shù)水平等信息，找到了如何減少故障的發(fā)生和機(jī)床如何維護(hù)的方法[4]。從20世紀(jì)80年代開始，英國(guó)、德國(guó)等歐洲工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)讓高校等科研機(jī)構(gòu)、機(jī)床制造工廠和機(jī)床使用工廠相互合作，集研發(fā)、生產(chǎn)和使用于一體的方式對(duì)數(shù)控機(jī)床的可靠性進(jìn)行了理論和實(shí)踐兩方面的研究。他們著重對(duì)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)場(chǎng)可靠性信息進(jìn)行了收集，以此為基礎(chǔ)，建立了可以儲(chǔ)存產(chǎn)品各方面可靠性信息和統(tǒng)一管理信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。為了充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息，他們還研發(fā)了可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘進(jìn)而評(píng)價(jià)可靠性的軟件。隨后，他們對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行了整理和分析，并利用可靠性分析軟件分析得到了機(jī)床的故障在各零部件所占比重，找出了機(jī)床最需要改進(jìn)的環(huán)節(jié)，為機(jī)床的改進(jìn)提供了支持。綜上所述，世界上的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)數(shù)控機(jī)床的可靠性如何提高的研究越來(lái)越重視，經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)對(duì)可靠性的研究，國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的可靠性都很高，其中整機(jī)MTBF都達(dá)到了2000h。在學(xué)術(shù)研究方面，國(guó)外的科研人員對(duì)可靠性設(shè)計(jì)、可靠性管理和評(píng)價(jià)、故障分析、可靠性試驗(yàn)等方面都進(jìn)行了深入的研究，提出了許多有意義的新技術(shù)、新方法、新理論，引領(lǐng)了數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)控機(jī)床向著更智能、更環(huán)保、更協(xié)調(diào)、更可靠的方向發(fā)展。與國(guó)外相比，我國(guó)直到上世紀(jì)80年代末期才開始對(duì)數(shù)控機(jī)床的可靠性進(jìn)行研究，主要是對(duì)當(dāng)時(shí)部分?jǐn)?shù)控機(jī)床的可靠性進(jìn)行調(diào)查，來(lái)摸底和考核我國(guó)機(jī)床的可靠性水平。隨后我國(guó)開始重視數(shù)控機(jī)床的可靠性研究，并把它列入國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，從此它的研究水平成為評(píng)價(jià)我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展水平的指標(biāo)之一。在“八五”和“九五”期間，北京機(jī)床研究所、吉林大學(xué)等諸多企業(yè)和高校對(duì)數(shù)控機(jī)床可靠性進(jìn)行了基礎(chǔ)研究和刻苦鉆研，通過(guò)大量收集數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)場(chǎng)信息，對(duì)它的故障模式和原因進(jìn)行了分析，建立了故障數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研數(shù)控車床加工不同產(chǎn)品的檔位變化等建立了它的載荷譜；并根據(jù)以上分析進(jìn)行了可靠性增長(zhǎng)等可靠性研究，做出了相關(guān)貢獻(xiàn)。比如，我國(guó)機(jī)床科研人員制定了《數(shù)控機(jī)床可靠性考核辦法（試用稿）》，并對(duì)我國(guó)部分代表性企業(yè)使用的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了較系統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)和評(píng)價(jià)，研究結(jié)果表明：進(jìn)口加工中心的MTBF均值約為277h，某些產(chǎn)品可達(dá)到365h，而國(guó)產(chǎn)加工中心的MTBF只能達(dá)到145h，差距明顯。因?yàn)閲?guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的可靠性過(guò)低，我國(guó)把數(shù)控機(jī)床可靠性工程研究中的可靠性增長(zhǎng)技術(shù)以及工程應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)列入到《數(shù)控技術(shù)與裝備工程化的研究》。為了提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床可靠性，該重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目明確要求：北京第一機(jī)床廠等承擔(dān)該項(xiàng)目的企業(yè)，在2000年底生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床的MTBF要超過(guò)400h[5]。這些企業(yè)聯(lián)合吉林大學(xué)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行了可靠性評(píng)價(jià)和故障模式影響及危害度分析。到達(dá)截止日期時(shí)，這些數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)MTBF均超過(guò)了400h。PAGE72數(shù)控機(jī)床可靠性建?？煽啃越Ｊ沁M(jìn)行數(shù)控機(jī)床可靠性評(píng)估與分析和可靠性設(shè)計(jì)的前提。數(shù)控組合機(jī)床任務(wù)可靠性分配需要設(shè)定一個(gè)分配目標(biāo)，而任務(wù)可靠性分配的目標(biāo)值，需要根據(jù)數(shù)控組合機(jī)床具體加工任務(wù)而定，因此需要對(duì)數(shù)控組合機(jī)床加工任務(wù)進(jìn)行可靠性建模和求解，根據(jù)可靠性函數(shù)求得相應(yīng)的可靠性分配目標(biāo)值。數(shù)控機(jī)床作為一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，零部件數(shù)量眾多，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床在使用過(guò)程中故障模式種類繁多，故障表現(xiàn)形式與產(chǎn)生原因之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。在故障修復(fù)過(guò)程中，很難將系統(tǒng)修復(fù)到最完美的狀態(tài)。對(duì)機(jī)床而言，相同的維修活動(dòng)對(duì)機(jī)床各組成級(jí)別的影響是不同的。當(dāng)研究對(duì)象是系統(tǒng)中發(fā)生故障的零部件或元器件時(shí)，它被視為不可修的，更換的維修策略相當(dāng)于“修復(fù)如新”。但是，當(dāng)可靠性研究的對(duì)象是數(shù)控機(jī)床整機(jī)時(shí)，更換或者維修一個(gè)零部件或元器件，卻很難使整個(gè)機(jī)床達(dá)到“如新”的狀態(tài)。而在進(jìn)行可靠性研究時(shí)，大多數(shù)研究者假設(shè)整機(jī)能“修復(fù)如新”，這與工程實(shí)際有一定的差異。工程實(shí)際中，機(jī)床的可靠度函數(shù)是隨著運(yùn)行時(shí)間不斷降低的，即使是發(fā)生故障后采取更換的維修措施，但其他非故障部位卻已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的劣化，因此整機(jī)的可靠度很難通過(guò)維修活動(dòng)使其恢復(fù)到機(jī)床剛投入使用時(shí)的水平。通常情況下，系統(tǒng)維修活動(dòng)僅涉及部分零部件時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性在故障發(fā)生前后是相同的，稱這樣的維修為“最小維修”。因此，本文首先將數(shù)控機(jī)床的維修程度視為“修復(fù)如舊”，在“最小維修”假設(shè)下對(duì)數(shù)控機(jī)床整機(jī)進(jìn)行可靠性分析，為數(shù)控機(jī)床整機(jī)可靠性建模開拓了一條新的思路。目前，研究可修系統(tǒng)可靠性的方法主要有馬爾可夫過(guò)程和隨機(jī)點(diǎn)過(guò)程。馬爾可夫過(guò)程主要針對(duì)可修系統(tǒng)所存在的多狀態(tài)問(wèn)題，通過(guò)描述多種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移概率來(lái)獲得系統(tǒng)的可靠性水平[6]。隨機(jī)點(diǎn)過(guò)程關(guān)注系統(tǒng)的故障間隔運(yùn)行時(shí)間，忽略維修或者恢復(fù)的時(shí)間。隨機(jī)點(diǎn)過(guò)程相對(duì)于馬爾可夫過(guò)程較為簡(jiǎn)單，只研究系統(tǒng)的運(yùn)行和故障兩種狀態(tài)，更新過(guò)程、齊次泊松過(guò)程代表“修復(fù)如新”的維修類型，而非齊次泊松過(guò)程則代表了“最小維修”的過(guò)程。對(duì)于只研究數(shù)控機(jī)床的兩種狀態(tài)的情況，可以選擇隨機(jī)點(diǎn)過(guò)程對(duì)可靠性進(jìn)行建模。機(jī)械系統(tǒng)是指由若干個(gè)機(jī)械零部件相互有機(jī)地組合起來(lái)，為完成某一特定功能的綜合體。因此機(jī)械系統(tǒng)的可靠性模型既與機(jī)械零件可靠度有關(guān)，又與機(jī)械零件相互之間的組合方式有關(guān)。而每個(gè)機(jī)械零件又可能存在多失效模式，且各個(gè)機(jī)械零件的失效模式可能相互獨(dú)立，也可能相互之間具有相關(guān)性。因此，想要建立一個(gè)完整精確的機(jī)械系統(tǒng)可靠性模型，就必須全面考慮上述問(wèn)題。機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)械子系統(tǒng)或機(jī)械零件的可靠性模型能定量地預(yù)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)械子系統(tǒng)或機(jī)械零件的可靠性，能為機(jī)械設(shè)計(jì)人員提供正反饋信息。對(duì)一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)前，需要根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)先對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)零部件進(jìn)行可靠性分配。如果缺少機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)械子系統(tǒng)或機(jī)械零件的可靠性模型，那么可靠性設(shè)計(jì)就無(wú)法從系統(tǒng)層面往下繼續(xù)實(shí)施，更無(wú)法讓機(jī)械設(shè)計(jì)人員將可靠性納入設(shè)計(jì)工作中。所以，機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)械子系統(tǒng)或機(jī)械零件的可靠性模型是機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)，可以根據(jù)以下幾個(gè)步驟來(lái)建立它的可靠性模型：（1）確定機(jī)械系統(tǒng)可靠的定義一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，往往具有完成多種功能的能力，而某一機(jī)械零部件的失效，也不一定會(huì)影響所有功能的實(shí)現(xiàn)。因此，針對(duì)完成功能的不同，其可靠性模型也各不相同，所以是建立只實(shí)現(xiàn)某單一功能的機(jī)械系統(tǒng)可靠性模型還是建立包含所有功能的可靠性模型需要在建模之前確定。（2）確定機(jī)械系統(tǒng)的故障（或失效）判據(jù)故障（或失效）判據(jù)是指影響機(jī)械系統(tǒng)完成規(guī)定功能的故障（或失效）判定依據(jù)。找出影響機(jī)械系統(tǒng)功能和導(dǎo)致機(jī)械系統(tǒng)某功能完全故障（或失效）的性能參數(shù)及參數(shù)界限，定量化故障（或失效）判據(jù)更有助于問(wèn)題的解決。（3）確定機(jī)械系統(tǒng)的工作環(huán)境條件機(jī)械系統(tǒng)可以在不同的工作環(huán)境條件下使用，但不同的使用環(huán)境條件又會(huì)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)完成功能的程度產(chǎn)生較大影響。在建立機(jī)械系統(tǒng)可靠性模型時(shí)可以采用以下方法來(lái)考慮工作環(huán)境條件的影響。1）同一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)用于多種工作環(huán)境條件下的情況。此時(shí)該機(jī)械系統(tǒng)的可靠性框圖不變，可僅用不同的環(huán)境因子去修正其故障（或失效）率。2）當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)需階段性地經(jīng)歷不同環(huán)境條件以完成其規(guī)定的功能時(shí)，則可對(duì)每個(gè)工作階段都建立可靠性模型并做出預(yù)計(jì)，然后再綜合到機(jī)械系統(tǒng)的可靠性模型中。（4）建立機(jī)械系統(tǒng)可靠性框圖在確定機(jī)械系統(tǒng)的情況后，應(yīng)明確機(jī)械系統(tǒng)中所有機(jī)械子系統(tǒng)（或機(jī)械零件）間功能關(guān)系，即建立機(jī)械系統(tǒng)可靠性框圖。機(jī)械系統(tǒng)可靠性框圖是完成機(jī)械系統(tǒng)功能時(shí)所有參與的機(jī)械子系統(tǒng)（或機(jī)械零件）的邏輯關(guān)系圖，每一個(gè)方框都代表機(jī)械子系統(tǒng)（或機(jī)械零件）的功能及可靠性值。在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)可靠性分析時(shí)，需把每一方框都考慮進(jìn)去。（5）建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型方框的數(shù)學(xué)模型是對(duì)機(jī)械零部件可靠度或者失效模式失效概率的數(shù)學(xué)描述。根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)可靠性框圖所代表的邏輯關(guān)系，將方框所代表的數(shù)學(xué)模型統(tǒng)一融合，建立對(duì)應(yīng)機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，也就是機(jī)械系統(tǒng)可靠性模型。機(jī)械系統(tǒng)可靠性模型表示了機(jī)械系統(tǒng)可靠性與機(jī)械零部件可靠性（或失效模式失效概率）之間的函數(shù)關(guān)系，可用于預(yù)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)可靠性或進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)。綜上所述，數(shù)控機(jī)床可靠性建模的研究經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從假設(shè)“修復(fù)如新”到“修復(fù)如舊”，從時(shí)間靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的過(guò)程，使得模型不斷接近工程實(shí)際，為數(shù)控機(jī)床的可靠性設(shè)計(jì)和分析提供了依據(jù)。PAGE93數(shù)控機(jī)床故障分析故障分析是實(shí)施數(shù)控機(jī)床可靠性增長(zhǎng)的必要措施。國(guó)內(nèi)外主要采用故障模式影響及其危害性分析(Failuremode，effectsandcriticalityanalysis，F(xiàn)MECA)和故障樹分析(Faulttreeanalysis，F(xiàn)TA)等兩種方法。3.1數(shù)控機(jī)床的FMECAFMECA的主要目的是辨認(rèn)產(chǎn)品的各種故障模式和評(píng)價(jià)其對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響，為消除或減少故障的發(fā)生提供依據(jù)。在進(jìn)行FMECA時(shí)，如不進(jìn)行危害性分析則為故障模式及影響分析(Failuremodeandeffectsanalysis，F(xiàn)MEA)。故障模式影響及危害性分析是一種定量的故障分析方法，它是在FMEA的基礎(chǔ)上增加一項(xiàng)致命度的分析任務(wù)。其目的是為了事先發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計(jì)弱點(diǎn)，即弄清楚系統(tǒng)中的關(guān)鍵子系統(tǒng)并將其分級(jí)，提出減少關(guān)鍵子系統(tǒng)危害性的措施和設(shè)計(jì)更改的建議。故障模式、影響及危害性分析（FMECA）是針對(duì)產(chǎn)品所有可能的故障，并根據(jù)對(duì)故障模式的分析，確定每種故障模式對(duì)產(chǎn)品工作的影響，找出單點(diǎn)故障，并按故障模式的嚴(yán)酷度及其發(fā)生概率確定其危害性。所謂單點(diǎn)故障指的是引起產(chǎn)品故障的，且沒(méi)有冗余或替代的工作程序作為補(bǔ)救的局部故障。FMECA包括故障模式及影響分析（FMEA）和危害性分析（CA）。故障模式是指元器件或產(chǎn)品故障的一種表現(xiàn)形式。一般是能被觀察到的一種故障現(xiàn)象。如材料的彎曲、斷裂、零件的變形、電器的接觸不良、短路、設(shè)備的安裝不當(dāng)、腐蝕等[7]。危害性分析（CA）是把FMEA中確定的每一種故障模式按其影響的嚴(yán)重程度類別及發(fā)生概率的綜合影響加以分析，以便全面地評(píng)價(jià)各種可能出現(xiàn)的故障模式的影響。CA是FMEA的繼續(xù)，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及可靠性數(shù)據(jù)的獲得情況，CA可以是定性分析也可以是定量分析。FMECA（potentialfailuremodeandeffectcriticalityanalysis）分析方法可用于整個(gè)系統(tǒng)到零部件任何一級(jí)，I類（災(zāi)難性故障），它是一種會(huì)造成人員死亡或系統(tǒng)（如飛機(jī)）毀壞的故障。故障模式發(fā)生的概率等級(jí)一般可分為：A級(jí)（經(jīng)常發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生的概率是很高的，即一種故障模式發(fā)生的概率大于總故障概率的0.2.B級(jí)（很可能發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率為中等，即一種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.1—0.2.C級(jí)（偶然發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障是偶然的，即一種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.01—0.1.D級(jí)（很少發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率是很小的，即一種故障模式發(fā)生的概率為總故障概率的0.001—0.01.E級(jí)（極不可能發(fā)生），產(chǎn)品在工作期間發(fā)生故障的概率接近于零，即一種故障模式發(fā)生的概率小于總故障概率的0.001填寫FMEA表，并繪制危害性矩陣，如果需要進(jìn)行定量FMECA，則需填寫CA表。如果僅進(jìn)行FMEA，則繪制危害性矩陣不必進(jìn)行。3.2數(shù)控機(jī)床的FTAFTA是采用特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖對(duì)產(chǎn)品的故障原因進(jìn)行分析的方法。通過(guò)FTA，可以知道可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障(故障樹的頂事件)的基本原因(故障樹的底事件)，用于判明潛在故障和進(jìn)行故障診斷，并通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)、故障監(jiān)測(cè)和預(yù)防性維修等措施降低故障的發(fā)生概率。1961年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室在導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)的可靠性研究中首先應(yīng)用了FTA，并取得成效。由此，F(xiàn)TA方法在國(guó)際上得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。FTA是由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Watson等提出和發(fā)展的一門用于系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)和故障分析技術(shù)[8]。它將系統(tǒng)故障形成原因由總體到局部按樹狀進(jìn)行逐級(jí)細(xì)化，圍繞一個(gè)或一些特定的故障模式，層層分析，從而在清晰的故障樹下表達(dá)系統(tǒng)故障事件的內(nèi)在聯(lián)系，指出系統(tǒng)故障與單元故障之間的邏輯聯(lián)系，找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，確定故障發(fā)生原因，進(jìn)而排除故障。PAGE124數(shù)控機(jī)床可靠性試驗(yàn)可靠性試驗(yàn)是產(chǎn)品可靠性保障的基礎(chǔ)性工作，是獲取故障數(shù)據(jù)、建立可靠性模型、進(jìn)行故障分析和可靠性設(shè)計(jì)的客觀依據(jù)。數(shù)控機(jī)床的可靠性試驗(yàn)主要分為整機(jī)的機(jī)床用戶現(xiàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)和功能部件的實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架可靠性試驗(yàn)。4.1可靠性試驗(yàn)的前期準(zhǔn)備根據(jù)前面用戶實(shí)際使用的數(shù)據(jù)，加之試驗(yàn)前各種信息、專家主觀判斷、歷史數(shù)據(jù)等，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)篩選有效數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)回歸分析與假設(shè)檢驗(yàn)，給出產(chǎn)品性能可靠性的評(píng)估與預(yù)測(cè)。對(duì)整機(jī)進(jìn)行可靠性綜合評(píng)估。包括：①建立可靠性框圖；②確定評(píng)定模型及估計(jì)方法；③獲取用戶使用數(shù)據(jù)信息；④利用評(píng)定模型對(duì)可靠性特性進(jìn)行估計(jì)，確定可能的置信區(qū)間。主要研究?jī)?nèi)容有：各類用戶機(jī)床使用的具體內(nèi)容、方法、加工對(duì)象、技術(shù)要求、數(shù)據(jù)采集和處理方法、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果判定準(zhǔn)則等。4.2可靠性試驗(yàn)內(nèi)容可靠性加速試驗(yàn)（帶刀具負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)）就是試驗(yàn)數(shù)控機(jī)床能否承受設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)載的能力以及其在負(fù)載的條件下進(jìn)行連續(xù)工作的可靠性。HALT（高加速壽命試驗(yàn)）是一個(gè)研制工具，而HASS（高加速應(yīng)力篩選）是一個(gè)篩選工具。它們常?；ハ嗦?lián)合使用。這是兩種相對(duì)較新的方法，與傳統(tǒng)的加速試驗(yàn)方法不同。HAL與THASS的具體目標(biāo)是改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，將制造偏差和環(huán)境效應(yīng)對(duì)產(chǎn)品性能和可靠性的影響減至最小。通常定量的壽命或可靠性預(yù)計(jì)與高加速試驗(yàn)沒(méi)有聯(lián)系。HASS（高加速應(yīng)力篩選）試驗(yàn)。HASS是加速環(huán)境應(yīng)力篩選的一種形式。它代表了產(chǎn)品所經(jīng)歷的最嚴(yán)酷的環(huán)境，但通常持續(xù)很有限的一段時(shí)間。HASS是為達(dá)到"技術(shù)的根本極限"而設(shè)計(jì)的。此時(shí)應(yīng)力的微小增加就會(huì)導(dǎo)致失效數(shù)的大量增加。這種根本極限的一個(gè)例子是塑料的軟化點(diǎn)。4.3數(shù)控機(jī)床的故障分類、判別及計(jì)數(shù)準(zhǔn)則隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，生產(chǎn)流程中中的任何故障都有可能引起全線停產(chǎn)。作為工作母機(jī)的數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)中具有不可替代的支柱作用，一旦發(fā)生故障不能及時(shí)維修，企業(yè)生產(chǎn)將面臨巨大的停產(chǎn)損失。所以數(shù)控機(jī)床備件的可用性是確保生產(chǎn)正常運(yùn)行、提高生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性和有效性的重要因素，但是過(guò)量?jī)?chǔ)備不必要的備件也將造成投資浪費(fèi)，因此備件數(shù)量的確定是關(guān)乎生產(chǎn)和成本的重要內(nèi)容。我國(guó)數(shù)控機(jī)床的維修策略采用的是故障后維修，對(duì)備件的需求存在著很強(qiáng)的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，因此對(duì)數(shù)控機(jī)床的備件數(shù)量的預(yù)測(cè)是維修管理工作中非常必要的。（1）裝配：由于零部件間的配合精度沒(méi)有達(dá)到系統(tǒng)正常運(yùn)動(dòng)的要求，造成其中某一配合零部件運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)軌跡不符合要求，不良的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響了與其相配合的部件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（2）工作載荷：由于某一零部件在工作過(guò)程中承受了過(guò)大的載荷，導(dǎo)致其尺寸變形或者運(yùn)動(dòng)軌跡偏差影響到了相互配合零部件的可靠性和安全性。（3）設(shè)計(jì)：子系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段由于強(qiáng)度設(shè)計(jì)不足，發(fā)生故障時(shí)承受的載荷部分轉(zhuǎn)移到與其相鄰部件，造成相鄰部件故障率上升。（4）制造：子系統(tǒng)或零部件由于制造精度不合格或者精度偏于下限，零部件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不良，對(duì)其配合部件產(chǎn)生撞擊、研磨等干擾，致使被影響零部件運(yùn)行狀態(tài)惡化或者發(fā)生故障。此外如工作環(huán)境，操作人員的技術(shù)水平等均可以是相互干擾故障的誘因。為了便于研究，本文做如下定義：對(duì)其它子系統(tǒng)產(chǎn)生相關(guān)作用的子系統(tǒng)，處于主動(dòng)地位的稱之為影響子系統(tǒng)，反之稱為被影響子系統(tǒng)。影響子系統(tǒng)對(duì)被影響子系統(tǒng)的作用形式有兩種：（1）即速干擾故障：故障前零部件間相互獨(dú)立，處于主動(dòng)的影響子系統(tǒng)故障發(fā)生即刻會(huì)引起處于被動(dòng)的被影響子系統(tǒng)的故障發(fā)生[9]。（2）一般退化干擾故障：故障前子系統(tǒng)間相互獨(dú)立，某個(gè)零部件工作性能隨著時(shí)間而退化，這造成了被影響子系統(tǒng)不良運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的惡化，加速了該零部件原有的故障機(jī)理過(guò)程。同時(shí)被影響子系統(tǒng)的故障率的增加也加速了影響子系統(tǒng)的故障率，形成了相互影響的故障鏈類型，影響子系統(tǒng)與被影響子系統(tǒng)間在相互干擾過(guò)程中工作狀態(tài)獲得了一個(gè)新的平衡，或者最終失效。無(wú)論哪種作用形式，相互干擾故障加速了被影響零部件的故障進(jìn)程，使其故障率升高。對(duì)于一個(gè)子系統(tǒng)來(lái)講，沒(méi)有受到其它因素或者其它系統(tǒng)干擾而發(fā)生的故障稱之為獨(dú)立故障，與之對(duì)應(yīng)的故障率稱之為獨(dú)立故障率。而受到相互干擾故障影響的綜合故障率有別于獨(dú)立故障率，通常情況下考慮相關(guān)故障的綜合故障率呈上升趨勢(shì)。故障的計(jì)數(shù)原則：在計(jì)算機(jī)床的可靠性指標(biāo)時(shí)，只計(jì)關(guān)聯(lián)故障。發(fā)生一次關(guān)聯(lián)故障或符合規(guī)定的故障應(yīng)判為一個(gè)故障次數(shù)。停機(jī)監(jiān)測(cè)或試驗(yàn)中止、結(jié)束時(shí)發(fā)現(xiàn)的故障，應(yīng)計(jì)入故障數(shù)中。不計(jì)數(shù)原則：非關(guān)聯(lián)故障不計(jì)數(shù)，但在考核時(shí)應(yīng)作記錄。非關(guān)聯(lián)故障包括：a）安裝不當(dāng)引起的故障；b）誤用故障；c）誤操作故障；d）維修不當(dāng)引起的故障；e）試驗(yàn)裝置故障引起的故障；f）試驗(yàn)條件超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定所造成的故障；g）其他外界因素引起的故障。4.4故障數(shù)據(jù)的記錄與整理試驗(yàn)中出現(xiàn)的每一個(gè)故障，首先必須按關(guān)聯(lián)故障和非關(guān)聯(lián)故障的準(zhǔn)則進(jìn)行分析。若是關(guān)聯(lián)故障，則每一個(gè)故障都要計(jì)數(shù)；若是非關(guān)聯(lián)故障，則不應(yīng)計(jì)數(shù)。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)認(rèn)真填寫刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置可靠性試驗(yàn)的運(yùn)行記錄表、故障記錄表，并找相關(guān)負(fù)責(zé)人簽字，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。4.5可靠性考核指標(biāo)及其評(píng)價(jià)方法研究在大量查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于數(shù)控車床可靠性分配的資料的基礎(chǔ)上，并同時(shí)結(jié)合研究對(duì)象ADG系列高速精密數(shù)控車床的具體情況，確定在對(duì)ADG系列高速精密數(shù)控車床進(jìn)行可靠性分配應(yīng)綜合考慮以下6個(gè)影響因素。復(fù)雜度表示組成子系統(tǒng)的基本部件與總系統(tǒng)基本部件總數(shù)的比值。復(fù)雜度是由系統(tǒng)的復(fù)雜程度決定的，由于不同的子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不同，所以其故障率也不相同。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的子系統(tǒng)易發(fā)生故障，提高其可靠度的成本也就相應(yīng)的較高，因此復(fù)雜程度高的子系統(tǒng)應(yīng)分配較低的可靠性指標(biāo)。對(duì)于技術(shù)成熟、加工時(shí)容易保證精度和質(zhì)量的系統(tǒng)，提高其可靠性就越容易。因此加工制造技術(shù)水平高的子系統(tǒng)應(yīng)分配較高的可靠性指標(biāo)。工作時(shí)間越長(zhǎng)的子系統(tǒng)其相應(yīng)的可靠性也就越低，要維持可靠性所需的研發(fā)費(fèi)用與整體造價(jià)也就很高，因此工作時(shí)間較長(zhǎng)的子系統(tǒng)應(yīng)分配較低的可靠性指標(biāo)。環(huán)境條件主要包括：溫度、振動(dòng)和污染等。一般來(lái)說(shuō)，工作環(huán)境條件越好的子系統(tǒng)其可靠性越易保證，因此工作條件好的子系統(tǒng)應(yīng)分配較高的可靠性指標(biāo)。反映子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)對(duì)整體的危害程度。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)危害度大的子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)其后果往往更嚴(yán)重，因此危害度大的子系統(tǒng)應(yīng)分配較高的可靠性指標(biāo)。平均修復(fù)時(shí)間能夠綜合反映各子系統(tǒng)發(fā)生故障后，經(jīng)過(guò)維修恢復(fù)到正常工作狀態(tài)的難易程度，平均修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的子系統(tǒng)應(yīng)分配較高的可靠性指標(biāo)。PAGE145可靠性增長(zhǎng)技術(shù)5.1基于故障分析的可靠性增長(zhǎng)技術(shù)及其具體應(yīng)用方法研究故障分析的最終目的是找出研究對(duì)象的可靠性薄弱部位和關(guān)鍵故障模式，有針對(duì)性的對(duì)薄弱部位和關(guān)鍵故障模式提出增長(zhǎng)措施，最大程度地促進(jìn)研究對(duì)象的可靠性增長(zhǎng)?？煽啃栽鲩L(zhǎng)是保證系統(tǒng)投入使用后滿足規(guī)定的可靠性的一種有效途徑，貫穿于整個(gè)系統(tǒng)壽命周期的各個(gè)階段。產(chǎn)品的可靠性是由設(shè)計(jì)確定的，并通過(guò)制造實(shí)現(xiàn)的。由于產(chǎn)品復(fù)雜性的不斷增加和新技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要有一個(gè)不斷認(rèn)識(shí)、逐步改進(jìn)和完善的過(guò)程。任何產(chǎn)品在研制初期，其可靠性與性能參數(shù)都不可能立即滿足所規(guī)定的指標(biāo)。早期的樣機(jī)存在較多的設(shè)計(jì)和工藝方面的缺陷和問(wèn)題，需要通過(guò)有計(jì)劃地改進(jìn)設(shè)計(jì)和工藝，消除故障產(chǎn)生的原因，從而逐步提高產(chǎn)品的可靠性水平，以滿足規(guī)定的指標(biāo)要求。這種“試驗(yàn)-分析-改進(jìn)”的方法，使產(chǎn)品的可靠性不斷提高，在這個(gè)過(guò)程中，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造工藝、操作方法等不斷地暴露出缺陷，并得到不斷改進(jìn)而趨于完善，從而使產(chǎn)品的可靠性不斷提高，這就是可靠性增長(zhǎng)過(guò)程。實(shí)現(xiàn)可靠性增長(zhǎng)有以下三個(gè)基本要素：通過(guò)試驗(yàn)和分析發(fā)現(xiàn)故障、發(fā)現(xiàn)故障后的反饋和有效的改進(jìn)措施?？煽啃栽鲩L(zhǎng)整個(gè)過(guò)程是一個(gè)閉環(huán)回路過(guò)程，通過(guò)“試驗(yàn)-暴露-改進(jìn)-再試驗(yàn)”以使產(chǎn)品最終滿足規(guī)定的可靠性要求。因此，可靠性增長(zhǎng)的過(guò)程就是從發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)到排除薄弱環(huán)節(jié)的過(guò)程。5.2設(shè)計(jì)、制造、裝配、外協(xié)、調(diào)試等階段的具體增長(zhǎng)可靠性的方法5.2.1可靠性設(shè)計(jì)改進(jìn)措施數(shù)控機(jī)床及其功能部件的可靠性水平是由設(shè)計(jì)決定的，制造和使用等過(guò)程都不能提高加工中心的固有可靠性，只是保證可靠性指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。開展可靠性設(shè)計(jì)是提高可靠性的根本途徑，也是考察數(shù)控機(jī)床可靠性研究水平的重要標(biāo)志?？煽啃栽O(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵循可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是根據(jù)用戶對(duì)數(shù)控機(jī)床使用過(guò)程中反饋的故障信息，進(jìn)行故障模式影響分析后，由研究人員與設(shè)計(jì)人員共同研究，對(duì)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床故障部位進(jìn)行有效改進(jìn)，將提高可靠性的行之有效的經(jīng)驗(yàn)和方法進(jìn)行歸納、總結(jié)，形成具有普遍使用價(jià)值的設(shè)計(jì)原則。它是在可靠性分析的基礎(chǔ)上，選用更可靠的零部件，采用更好的設(shè)計(jì)方法和更好的設(shè)計(jì)布局，以保證產(chǎn)品的可靠性[10]。5.2.2制造階段的可靠性保證措施生產(chǎn)設(shè)備的工藝可靠性與其本身的完善程度、自動(dòng)化水平、工作原理與控制方式等情況有密切聯(lián)系。用來(lái)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度或彌補(bǔ)人類工作能力的生產(chǎn)設(shè)備，因其使用效果取決于工人的技術(shù)熟練程度（如手工操作的電焊機(jī)），則其工藝可靠性控制要由操作工人素質(zhì)（如技術(shù)水平、工作責(zé)任心等）來(lái)保證。為此，要重視和強(qiáng)化生產(chǎn)操作工人的質(zhì)量意識(shí)教育和業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，制訂與堅(jiān)決實(shí)施先進(jìn)合理的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)人的控制，完成工藝任務(wù)的設(shè)備裝置工藝可靠性。因加工結(jié)果與設(shè)備裝置的調(diào)整及工藝參數(shù)密切相關(guān)，故應(yīng)明確規(guī)定需控制的工藝參數(shù)值，嚴(yán)密監(jiān)控工藝流程或工序，以保證工藝參數(shù)值穩(wěn)定，從而保證這些設(shè)備裝置的工藝可靠性。自動(dòng)控制的生產(chǎn)設(shè)備，則應(yīng)重視和保證傳感器、計(jì)算機(jī)程序等硬、軟件的可靠性，以保證設(shè)備的工藝可靠性。5.2.3使用過(guò)程中的可靠性保證措施據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于用戶使用不當(dāng)造成的故障占總故障的20%左右，因此，必須控制用戶對(duì)數(shù)控機(jī)床的使用。主要內(nèi)容包括：極限運(yùn)行條件控制技術(shù)，主要是預(yù)防用戶對(duì)刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置的超載使用；強(qiáng)制維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)，主要是確保用戶不按規(guī)定保養(yǎng)；運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控技術(shù)，主要監(jiān)控不要超出數(shù)控機(jī)床的正常使用環(huán)境條件（溫度、濕度、灰塵、振動(dòng)等），超出規(guī)定條件就進(jìn)行預(yù)警；維修預(yù)警及維修決策技術(shù)，主要是確定數(shù)控機(jī)床的大修時(shí)間，通過(guò)大修恢復(fù)數(shù)控機(jī)床的精度和可靠性。絕大多數(shù)產(chǎn)品在使用期內(nèi)的失效率與其使用狀況密切相關(guān)。產(chǎn)品的可靠性隨使用條件、使用時(shí)間而變化，如超額使用時(shí)，失效率提高，有效使用期縮短。因此，使用過(guò)程中的可靠性控制就成為可靠性管理十分重要的環(huán)節(jié)了。一般說(shuō)來(lái)，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)品系統(tǒng)在內(nèi)外各種因及使用中所產(chǎn)生的機(jī)械能、熱能、化學(xué)能、電磁能等各種能的影響下可靠性會(huì)降低。不同結(jié)構(gòu)、不同用途的產(chǎn)品系統(tǒng)，其使用周期，指從使用至報(bào)廢為止的整個(gè)產(chǎn)品生命周期相成形式，即工作期、停工期和維修期也不相同。我們按產(chǎn)品工作期內(nèi)特征進(jìn)行分類，并根據(jù)這些特征采取可靠性控制措施，以延長(zhǎng)產(chǎn)品保持正常工作能力的時(shí)間。PAGE176機(jī)床可靠性技術(shù)研究存在的問(wèn)題6.1數(shù)控機(jī)床可靠性數(shù)據(jù)積累薄弱數(shù)控機(jī)床的可靠性數(shù)據(jù)不僅包括故障數(shù)據(jù)，還應(yīng)包括維修數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)。目前數(shù)控機(jī)床的故障和維修數(shù)據(jù)已經(jīng)有了一定的積累，但是其載荷數(shù)據(jù)積累嚴(yán)重不足。已有數(shù)據(jù)只是針對(duì)于某一型號(hào)或某一用戶，未覆蓋量大面廣的數(shù)控車床和加工中心，也未涵蓋不同用戶行業(yè)，不具有普遍性。載荷數(shù)據(jù)積累不足，難以編制數(shù)控機(jī)床整機(jī)、功能部件和關(guān)鍵零件的載荷譜，可靠性設(shè)計(jì)依據(jù)不夠充分，特別是不能進(jìn)行可靠性概率設(shè)計(jì)，造成產(chǎn)品的固有可靠性水平先天不足。系統(tǒng)可靠性工程的的關(guān)鍵是可靠性評(píng)估，因?yàn)樗梢远靠刂坪捅O(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性狀態(tài)。研究數(shù)控機(jī)床的可靠性評(píng)估可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、分析和解決數(shù)控機(jī)床中存在的問(wèn)題，對(duì)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)階段、研制階段和使用階段都具有重大影響。因此，對(duì)數(shù)控機(jī)床的可靠性評(píng)估技術(shù)進(jìn)行研究具有重要意義。但是，針對(duì)高檔數(shù)控機(jī)床在小樣本下的可靠性評(píng)估，傳統(tǒng)大樣本方法已不再適用，而小樣本評(píng)估方法還不成熟。因此，如何對(duì)數(shù)控機(jī)床這種大型復(fù)雜的機(jī)電產(chǎn)品在故障數(shù)據(jù)不足，樣本較小的情況下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確合理的可靠性評(píng)估，已經(jīng)成為當(dāng)前機(jī)床可靠性技術(shù)的重點(diǎn)和亟待解決的難點(diǎn)。6.2數(shù)控機(jī)床故障機(jī)理研究不足故障機(jī)理研究是指針對(duì)故障現(xiàn)象通過(guò)理論與試驗(yàn)分析得到反映產(chǎn)品故障本質(zhì)的物理或化學(xué)原因?，F(xiàn)有研究偏重于在故障獨(dú)立的假設(shè)下，利用機(jī)床的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性建模與評(píng)估和故障模式影響及危害性分析，根據(jù)評(píng)估分析結(jié)果采取更換零部件和改變結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)改進(jìn)措施。但由于故障機(jī)理研究不足，對(duì)產(chǎn)生故障的物理本質(zhì)、故障之間的相關(guān)性和共因故障等問(wèn)題認(rèn)識(shí)不清，往往造成過(guò)度改進(jìn)而增加成本，甚至出現(xiàn)改進(jìn)無(wú)效的情況。加工中心的加工任務(wù)是由多個(gè)子系統(tǒng)共同配合完成的，任何一個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)故障都會(huì)導(dǎo)致加工功能異常。由于功能結(jié)構(gòu)和固有屬性的差異，不同的子系統(tǒng)出現(xiàn)故障所帶的風(fēng)險(xiǎn)也不相同，一些子系統(tǒng)出現(xiàn)故障并不會(huì)給設(shè)備系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的影響，只需要通過(guò)修復(fù)性維修就能讓消除故障；而有些子系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障會(huì)給