数控机床电气系统的可靠性分析

论文摘要

我国数控机床的可靠性一直是影响其市场信誉度及市场竞争力的主要问题。近年来,数控机床的可靠性指标已有大幅度提高。目前,中国已成为全球最大的机床消费国,也是世界上最大的数控机床进口国。过去只用于航空,汽车工业的数控机床,现在已越来越广泛的成为其他制造行业的必要设备,而且技术发展也相当快速,令人惊叹。但是与世界先进水平相比,国产数控机床的可靠性总体水平仍然偏低。竞争力较差。因此,为了减少高档数控机床进口数量,提高国产高档数控机床的市场占有率,根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的要求设立了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项,其内容的依据是国务院常务会议审议通过的《高档数控机床与基础制造装备科技重大专项实施方案》。本文主要针对沈阳机床集团自主研发制造的VMC650高档数控机床的电气系统进行研究。主要从以下几个方面来分析。（1）分析VMC650数控机床的电气系统,从可靠性功能逻辑关系的角度出发,建立数控机床电气系统以及其各个子系统的可靠性功能逻辑框图。（2）通过查阅《电子设备可靠性预计手册》,结合VMC650数控机床电气系统的实际运行环境,技术水平等因素,确定各元器件的失效率,根据所建立的可靠性功能逻辑框图和可靠性基本理论,计算数控机床各子系统及数控机床电气系统的可靠性指标。（3）对数控机床电气系统进行可靠性分配,并选择液压系统和刀库系统进行了可靠性分配,这样不仅可以指导设计阶段对元器件的选择,以及子系统电气图的设计,还可以验证现有机床电气系统设计是否合理。（4）介绍了基于故障树的蒙特卡罗仿真方法,并选择以刀库系统为例进行了蒙特卡罗仿真,确定了刀库系统失效所服从的分布,并对系统的可靠性特征量进行了仿真。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 机床电气线路的故障概述
• 1.3.1 机床电气控制系统故障分类
• 1.3.2 电气系统的故障特点
• 1.3.3 机床电气常用元件
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第2章 数控机床电气系统可靠性研究的理论基础
• 2.1 可靠性基本理论
• 2.1.1 可靠性定义
• 2.1.2 可靠性的特征量
• 2.2 所涉及的数学模型
• 2.2.1 串联系统
• 2.2.2 并联系统
• 2.2.3 混联系统
• 2.3 静态系统的可靠性重要度参数计算
• 2.4 电子元器件的失效率预计模型
• 2.4.1 基本术语
• 2.4.2 元器件可靠性预计法
• 第3章 数控机床电气系统及其子系统的可靠度计算
• 3.1 可靠性框图的概念
• 3.2 电气系统及其子系统的可靠度计算
• 3.2.1 机床照明系统
• 3.2.2 液压控制电路部分
• 3.2.3 刀库控制电路部分
• 3.2.4 海德汉伺服驱动部分
• 3.2.5 主轴控制电路部分
• 3.2.6 A-轴部分
• 3.2.7 C-轴部分
• 3.2.8 BLUM刀具检测部分
• 3.2.9 机床启动控制部分
• 3.2.10 安全继电器控制部分
• 3.2.11 数控系统控制部分
• 3.2.12 其余子系统的失效率与可靠度
• 3.3. 数控机床电气系统的可靠度计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 电气系统可靠性分配
• 4.1 可靠性分配原则
• 4.2 可靠性分配方法
• 4.2.1 等分配法
• 4.2.2 再分配法
• 4.2.3 比例分配法
• 4.2.4 目标可行性分配法
• 4.3 机床电气系统的可靠性分配
• 4.3.1 机床电气系统的构成
• 4.3.2 VMC650mu型数控机床电气系统的可靠性分配
• 4.4 子系统的可靠性分配
• 4.4.1 液压控制系统的可靠性分配
• 4.4.2 刀库系统的可靠性分配
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于故障树的蒙特卡罗仿真
• 5.1 系统故障树的建立
• 5.1.1 故障树的建立
• 5.1.2 系统故障树分析
• 5.2 蒙特卡罗方法在可靠性分析中的应用
• 5.2.1 蒙特卡罗方法概述
• 5.2.2 蒙特卡罗方法的基本原理
• 5.2.3 随机数的产生方法
• 5.3 系统基于故障树的蒙特卡罗仿真
• 5.3.1 刀库控制电气系统故障树的建立
• 5.3.2 求最小割集
• 5.3.3 确定底事件的失效概率分布
• 5.3.4 刀库系统的蒙特卡罗仿真
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢