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基于故障相关的刀架系统维修策略研究

谷东伟  
【摘要】:数控机床的快速发展对功能部件提出更高的要求。刀架系统是实现数控车床刀具储备、夹持刀具切削及换刀的重要功能部件,是集机、电、液等于一体的复杂可修系统,其功能的先进性与保持性直接影响到整机性能的发挥。因此,进行刀架系统功能保持性即可靠性与维修性的研究具有重要意义。 维修是为保持或恢复工程系统到规定的技术或使用状态所进行的全部活动,是提高设备使用率,保证企业生产,提高企业效益的重要手段。制定合理的维修策略和适宜的维修间隔时间,对企业的生产具有重要的影响。本文以刀架系统为研究对象,综合考虑故障相关性,随机性和故障原因影响,对刀架系统的维修策略和预防维修间隔时间等进行研究。 首先,进行基于Bayes理论的刀架子系统建模。利用Minitab对四种可靠性分布进行趋势检验以确定最优分布;综合考虑子系统数据的小样本特点,融合Bayes理论进行子系统可靠性建模,保证参数估计的准确性;采用Gibbs理论通过Matlab编程在满条件分布中抽样,进行可靠性模型参数估计,避免了数值积分计算量大,对维数和复杂度过分依赖的缺点;通过拟合优度检验和异方差检验,验证模型假设的正确性。 其次,进行故障相关子系统相关系数的计算。通过对刀架系统的故障数据进行故障分析,确定存在故障相关的子系统;将Copula函数引入到可靠性理论中,选取不同的阿基米德族Copula函数作为连接函数,利用子系统可靠度函数建立相关子系统之间的相关系数函数;采用具有良好的克服局部极值、取得全局极值能力的人工鱼群算法确定故障相关子系统之间的相关系数;通过D检验、平均累积误差检验和均方误差检验,确定最优的Copula连接函数。 再次,研究刀架系统在故障相关下的预防维修策略。基于两部件系统在故障相关下的故障率和可靠度变化,建立刀架系统在故障相关下的可靠度模型;根据以可靠性为中心的维修理论确定系统可靠度阈值,制定刀架系统的预防维修策略,通过仿真分析确定刀架系统的预防维修间隔时间;对比分析故障独立和故障相关下刀架预防维修间隔时间的变化,研究可靠度和相关系数变化对刀架系统预防维修间隔时间的影响。 最后,进行刀架系统维修策略混合多属性方案优选。融合理想解法和灰关联度决策方法,建立一种新的组合相对贴近度,从位置接近程度和形状相似程度上考察待选维修策略,使评价更客观全面;同时,为全面反映各属性的重要性并考虑专家的经验判断力,将主观权重和熵权获得的客观权重相结合来获取综合权重;采用投影寻踪法构造投影指标函数,利用具有全局优化能力的人工鱼群算法进行组合评价法中组合偏好系数的求解,避免人为选取的主观性,使评价结果更具有科学性和客观性。 通过进行刀架系统故障相关下的维修策略研究,使刀架系统能够进行及时有效的维修,对提高刀架功能保持性,保证企业连续生产,增加企业经济效益具有重要的指导意义。


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