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1、 网络教育学院网络教育学院 本科生毕业大作业本科生毕业大作业题目题目：数控机床可靠性研究进展及趋势学习中心：学习中心：奥鹏远程教育沈阳学习中心（直属）32VIP层次：层次： 专科起点本科 专业：专业： 机械设计制造及其自动化 年级：年级： 20132013 年秋季 学号：学号： 张威东 学生：学生： 201305624876 指导教师：指导教师： 于昊 完成日期：完成日期： 2015 年 6 月 28 日 数控机床可靠性研究进展及趋势I内容摘要我国数控机床制造水平与国外先进水平相比很多差距，主要反映在可靠性差、故障率至上。由于随着我国数控机床市场的不断扩大，许多国外品牌大量进入中国，国内企业要
2、想和这些国外品牌的竞争的话，必须提高国产数控机床的可靠性可靠性理论和技术的发展及推广应用是当今科学研究、工业中的一项重要内容，尤其在高科技产品和机电产品的研制中，可靠性保证构成了产品质量保证的一个重要组成部分。可靠性是衡量数控机床质量的标准，也是数控行业发展的重要环节。数控机床是装备制造业的工作母机，其可靠性技术目前已成为制约行业发展的关键共性技术。主要对我国数控机床可靠性技术的研究进展进行综合评述。论述数控机床的可靠性建模技术、故障模式、影响和危害度分析技术、可靠性试验技术、可靠性评价指标、可靠性增长技术等的研究历程和技术进展。对刀库及自动换刀装置的可靠性相关研究进行了深入探讨。在肯定数控机
3、床可靠性技术取得明显进展的基础上，分析指出研究工作存在的问题和不足，并对数控机床可靠性技术研究的动态和热点进行论述。从产品可靠性技术自身的发展规律和行业需求的角度对数控机床可靠性的技术发展愿景进行了展望。关键词：数控机床；可靠性；刀库及自动换刀装置数控机床可靠性研究进展及趋势II目录内容摘要.I前言.11 数控机床可靠性的技术进展.22 数控机床可靠性建模.43 数控机床故障分析.63.1 数控机床的 FMECA.63.2 数控机床的 FTA.74 数控机床可靠性试验.84.1 可靠性试验的前期准备.84.2 可靠性试验内容.94.3 数控机床的故障分类、判别及计数准则.94.4 故障数据的记
4、录与整理.114.5 可靠性考核指标及其评价方法研究.115 可靠性增长技术.135.1 基于故障分析的可靠性增长技术及其具体应用方法研究.135.2 设计、制造、装配、外协、调试等阶段的具体增长可靠性的方法.135.2.1 可靠性设计改进措施.135.2.2 制造阶段的可靠性保证措施.145.2.3 使用过程中的可靠性保证措施.166 机床可靠性技术研究存在的问题.176.1 数控机床可靠性数据积累薄弱.176.2 数控机床故障机理研究不足.186.3 重机床整机、轻功能部件.18参考文献.20数控机床可靠性研究进展及趋势1前言数控机床的可靠性差，性能稳定性差，直接影响着我国数控机床的销售和
5、发展。为改变我国机床工业的现状，实现民族装备制造业的振兴，“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项实施方案经过多次论证，最终将目标落在重点解决我国数控机床与基础制造装备行业自主开发能力薄弱，功能部件发展滞后，产品自动化水平低，可靠性、精度保持性差等突出问题上。所周知，在机床设计中选用高性能、高可靠性的数控系统、伺服驱动装置和优质的配套元部件可使国产数控机床的可靠性大大提高。由于同类型的数控机床选用的也是同类型的数控系统，因此国产机床在精度和性能方面与进口数控机床相比，差距并不太大，而且在售后服务和价格上还占有一定的优势，但两者在用户心目中的信誉却不相同。这是摆在国内数控机床制造厂面前亟待解决
6、的问题。究其原因是多方面的，其关键还在源头，即国内数控机床制造厂的设计、服务和管理水平。随着我国数控机床市场的不断扩大，许多国外品牌大量进入中国，国内企业要想和这些国外品牌竞争的话，必须提高国产数控机床的可靠性。数控机床可靠性的提高可以直接减少机床生产厂家的售后服务费用和三包费用以及机床使用厂家的停机损失、机床维修费用。国产数控机床可靠性的提高还可以抵制进口，扩大出口，增加外汇收入。所以此项研究的经济效益十分显著。数控机床可靠性研究进展及趋势21 数控机床可靠性的技术进展20 世纪 70 年代中期，随着数控机床在工业发达国家的普及和先进功能的不断增加，机床的故障问题开始引起行业的关注。早在 2
7、0 世纪 70 年代，前苏联的一些研究人员根据数控机床在结构、功能、外载荷等一些方面的特殊性，利用机床工作损耗中故障与可靠性这一矛盾点，运用现代物理学、现代数学、现代工程科学等新理论，对数控机床故障模型、可靠性模型和工艺可靠性进行了研究，建立了机床可靠性研究技术的最初基本理论，为今后的可靠性研究指明了方向，并且发表了许多数控机床可靠性方面的专著，为可靠性研究奠定了基础。另外，前苏联的学者还提出了机床早期故障消除的可靠性试验的方法和进行工艺试运转。欧洲等工业发达国家对数控机床的可靠性研究开始于 20 世纪 80 年代，最初是企业与高校合作，从理论与实践两方面同时开展对数控机床可靠性的研究，通过收
8、集数控机床现场试验数据建立数据库，并且开发了能够自动分析处理可靠性数据的软件，通过对数据分析找出数控机床的故障分布规律和机床薄弱部分。比如英国布拉德福大学的 KellerA.Z 等人运用模糊数学理论处理数控机床故障数据，从而达到定量处理模糊不确定性的问题。英国伯明翰大学的研究人员通过跟踪监测，采集了 35 台数控机床数据，分析得出数控机床整机的故障时间分布服从威布尔分布，并且得到了分布模型形状参数。此项研究为后来的可靠性评价提供了理论依据，在可靠性评估中得到了广泛应用。从 20 世纪 80 年代中期开始，日本的一些专家学者开始研究数控机床的故障模式和故障原因，试图找出提高可靠性的方法。日本新泻
9、大学的研究人员通过跟踪数控机床加工现场试验，分析评估其可靠性指标，发现所有故障中机床本体占了一半，机床本体是机床可靠性的薄弱环节，并且对故障原因提出了相应的可靠性改进意见，对机床可靠性水平的提高起到了重要作用。近年来，俄罗斯的研究人员对数控机床所受载荷大小与机床的可靠性之间的关系进行了广泛的研究，找出可靠性如何分配才能达到经济利益最大化。此外，俄罗斯学者通过对数控机床故障分类，提出了许多预防故障的有效方法。数控机床的可靠性受到世界各国越来越多的重视，在可靠性设计、可靠性评估、可靠性管理、可靠性预测等方面都新提出了很多理论和方法，使数控机床今后的发展更为可靠、智能、协调。数控机床可靠性研究进展及趋势3我国对数控机床可靠性的研究晚于西方国家，起步于 20 世纪 80 年代。1989年起开始对国内部分数控机床进行了可靠性考核。对数控机床的可靠性数据分析处理，考核了平均无故障间隔时间 MTBF、平均修复时间 MTTR 等可靠性主要指标。20 世纪 90 年代以来，国家将数控机床可靠性研究放入了重点科技攻关项目中。通过“七五”公关和“八五”公关，制定了一系列可靠性标准，并组
