鐘匡民

（西華大學(xué)，四川 成都 610039）

數(shù)控機(jī)床的可靠性預(yù)計(jì)

鐘匡民

（西華大學(xué)，四川 成都 610039）

就目前情況而言，我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造水平和國(guó)外先進(jìn)水平還有一定的差距，這些差距集中體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的可靠性和故障率上。所以，要提高我國(guó)數(shù)控機(jī)床的可靠性，必須從數(shù)控機(jī)床的可靠性預(yù)計(jì)著手。本文從對(duì)可靠性預(yù)計(jì)的解讀入手，首先分析了數(shù)控機(jī)床可靠性預(yù)計(jì)的方法，然后研究了數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)可靠性預(yù)計(jì)方法比較，為數(shù)控機(jī)床可靠性預(yù)計(jì)的研究提供了可參考的意見(jiàn)。

數(shù)控機(jī)床；可靠性預(yù)計(jì)；比較

1 對(duì)可靠性預(yù)計(jì)的解讀

可靠性預(yù)計(jì)是一種預(yù)測(cè)方法，它是根據(jù)產(chǎn)品的可靠性結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合同類型產(chǎn)品在使用過(guò)程中的相關(guān)資料，然后預(yù)測(cè)該產(chǎn)品在今后的使用中實(shí)際能達(dá)到的可靠性水平。同時(shí)，可靠性預(yù)計(jì)也可以預(yù)測(cè)產(chǎn)品在使用中符合功能的概率?？偟脕?lái)說(shuō)，可靠性預(yù)計(jì)是一個(gè)整體性的過(guò)程，需要從小方面到大方面的綜合性考慮。

可靠性預(yù)計(jì)可以為設(shè)計(jì)提供決策依據(jù)，所以可靠性預(yù)計(jì)也需要相應(yīng)的及時(shí)性，在設(shè)計(jì)決策之前，提供可參考的數(shù)據(jù)。可靠性預(yù)計(jì)也有自身的局限性存在，它的局限性主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)累計(jì)達(dá)不到有效的程度和無(wú)法反映工藝可靠性的影響上。一般來(lái)說(shuō)，可靠性預(yù)計(jì)要實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，需要達(dá)到以下幾點(diǎn)：

（1）審核可靠性指標(biāo)。可靠性預(yù)計(jì)需要將預(yù)測(cè)結(jié)果與要求的可靠性指標(biāo)對(duì)比，審核設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)是否能夠達(dá)到。

（2）最優(yōu)選擇。可靠性預(yù)計(jì)可以為決策提供參考數(shù)據(jù)，所以在設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)可靠性預(yù)計(jì)選擇最優(yōu)的方法。

（3）改進(jìn)設(shè)計(jì)缺陷?？煽啃灶A(yù)計(jì)可以根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不足，據(jù)此改進(jìn)設(shè)計(jì)中的缺陷。

2 數(shù)控機(jī)床可靠性預(yù)計(jì)的方法

數(shù)控機(jī)床可靠性預(yù)計(jì)的方法有多種，在不同的設(shè)計(jì)階段可以選擇不同的方法。總的來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床可靠性預(yù)計(jì)的方法主要有上下限法、應(yīng)力分析法、相似功能法、元件計(jì)數(shù)法、相似設(shè)備法、相似功能法和布爾真值法等。下文將具體的分析幾種常用的數(shù)控機(jī)床可靠性預(yù)計(jì)方法。

2.1 元件計(jì)數(shù)法

元件計(jì)數(shù)法是根據(jù)設(shè)備中所需元件的數(shù)量和其基本失效率來(lái)估算產(chǎn)品的可靠性。采用這種方法預(yù)測(cè)數(shù)控機(jī)床的可靠性，首先要確定設(shè)計(jì)方案中各種元件的種類，然后根據(jù)《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》計(jì)算各種元件的失效率，最后將所有元件的失效率乘積取和，從而得到整個(gè)系統(tǒng)的失效率。

元件計(jì)數(shù)法可以快速的進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)，這是其最大的優(yōu)點(diǎn)。所以，元件計(jì)數(shù)法可以在第一時(shí)間提供參考數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果分析設(shè)計(jì)方案是否滿足要求。但是其預(yù)測(cè)結(jié)果的精確性較差，只適用于方案設(shè)計(jì)論證的初期階段。

2.2 上下限法

上下限法是把整個(gè)數(shù)控機(jī)床分為不同的串聯(lián)系統(tǒng)，然后求出局部系統(tǒng)的可靠性上限和下限，由此逐步求出整個(gè)系統(tǒng)可靠性的精確值。在具體的應(yīng)用中，上下限法先假設(shè)數(shù)控機(jī)床的部分串聯(lián)系統(tǒng)可靠性為1，忽略其他元件對(duì)可靠性預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，這樣就得到了系統(tǒng)可靠性的上限。如果全部作為串聯(lián)處理，得到的就是系統(tǒng)可靠性的下限。最后根據(jù)數(shù)據(jù)的特征，進(jìn)行上下限的修正，最終得到系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì)值。

上下限法最大的優(yōu)點(diǎn)是適用于組成復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，它不要求系統(tǒng)的相互獨(dú)立性，同時(shí)該方法也適用于多種目的和多階段工作的系統(tǒng)。

2.3 數(shù)學(xué)模型法

數(shù)學(xué)模型法是按照概率運(yùn)算法則預(yù)測(cè)系統(tǒng)的可靠性，該方法是以組成系統(tǒng)各單元間的可靠性數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的，是一種經(jīng)典的數(shù)控機(jī)床可靠性預(yù)計(jì)方法。這種方法在應(yīng)用上較為簡(jiǎn)單，首先是建立系統(tǒng)的可靠性邏輯框圖，然后利用相應(yīng)的公式計(jì)算系統(tǒng)的可靠性。

數(shù)學(xué)模型法在使用中的優(yōu)點(diǎn)是其計(jì)算較為精確，其缺點(diǎn)是計(jì)算較為復(fù)雜，還需要系統(tǒng)的邏輯框圖作為預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。

3 數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)可靠性預(yù)計(jì)方法比較

數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的可靠性預(yù)計(jì)方法是有所不同的，在適用的階段、適用對(duì)象和數(shù)據(jù)信息等方面有一定的差異。以元件計(jì)數(shù)法和應(yīng)力分析法為例，前者適用的是數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)的初期，為的是給設(shè)計(jì)提供一定的參考數(shù)據(jù)，后者使用的是設(shè)計(jì)的詳細(xì)階段，需要提供精確的信息。兩者的分析快慢也有所不同，需要根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選擇。

在具體的數(shù)控機(jī)床可靠性預(yù)計(jì)中，應(yīng)在產(chǎn)品的各個(gè)階段反復(fù)迭代進(jìn)行，還需要盡早進(jìn)行。實(shí)際的應(yīng)用中需要根據(jù)機(jī)床的設(shè)計(jì)指標(biāo)分類重復(fù)進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)，以便為數(shù)控機(jī)床的可靠性預(yù)計(jì)提供最有效的預(yù)測(cè)結(jié)果。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向就在其可靠性的提高上，所以針對(duì)性的研究其可靠性的預(yù)測(cè)可以在生產(chǎn)的初期就得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，最后根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果修改相應(yīng)的設(shè)計(jì)，提高數(shù)控機(jī)床的可靠性。數(shù)控機(jī)床可靠性預(yù)計(jì)的方法較多，需要根據(jù)數(shù)控機(jī)床的功能和種類做出選擇，使預(yù)測(cè)的結(jié)果更符合實(shí)際的需要。

［1]郝慶波，楊兆軍，陳傳海，陳菲，李國(guó)發(fā). 基于區(qū)間層次分析法的數(shù)控機(jī)床可靠性預(yù)計(jì)［J］. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2012，04：845～850.

［2]于捷，朱志偉，申桂香，賈亞洲，孫立大. 可靠性預(yù)計(jì)在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］. 機(jī)床與液壓，2011，15：144～145.

［3]陳炳錕. 數(shù)控機(jī)床可靠性試驗(yàn)設(shè)計(jì)及評(píng)估方法研究［D］. 吉林大學(xué)，2011.

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Reliability prediction of CNC machine tools

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.02.034

鐘匡民（1995-），西華大學(xué)2012級(jí)機(jī)械電子工程本科生，研究方向?yàn)閿?shù)控機(jī)床。

2015-11-20