[發(fā)明專利]一種基于FMEA分析的數(shù)控機床可靠性綜合分配方法

有效

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• 申請日: 2015-06-24
• 公開（公告）號: CN104992011B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張義民;楊周;朱云鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

本發(fā)明一種基于FMEA分析的數(shù)控機床可靠性綜合分配方法，屬于機械系統(tǒng)可靠性分析領(lǐng)域，本發(fā)明基于FMEA三階轉(zhuǎn)換函數(shù)及Copula函數(shù)進行系統(tǒng)可靠性的綜合分配，解決現(xiàn)有的機床可靠性分配方法的考慮因素單一及只能調(diào)節(jié)高嚴(yán)重度或失效頻率的可靠性區(qū)分度等問題；該方法的轉(zhuǎn)換函數(shù)形式簡單，易于理解及操作，同時涵蓋了傳統(tǒng)指數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)的優(yōu)勢，并拓展了FMEA分析結(jié)果低區(qū)間及中區(qū)間的可靠性區(qū)分度調(diào)節(jié)能力；該方法同時考慮了多種分配指標(biāo)的影響及故障相關(guān)性的作用，具有集成性好，便于工程應(yīng)用的特點，通過該方法分析得到的子系統(tǒng)可靠性與傳統(tǒng)方法相比更低，能夠更好地降低制造及加工成本要求，具有十分重要的工程價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械系統(tǒng)可靠性分析領(lǐng)域，具體涉及一種基于FMEA分析的數(shù)控機床可靠性綜合分配方法。

背景技術(shù)

機械可靠性分配是根據(jù)一定的原則和方法，將整機系統(tǒng)可靠性指標(biāo)自上而下逐級分配到下屬各級產(chǎn)品，最終達到整機系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的過程，機械系統(tǒng)的可靠性在一定程度上取決于設(shè)計初期可靠性指標(biāo)分配過程的合理性；

數(shù)控車床作為制造業(yè)的主要設(shè)備，其可靠性程度對制造業(yè)的發(fā)展起到關(guān)鍵作用；由于數(shù)控車床結(jié)構(gòu)復(fù)雜且故障模式繁多，其設(shè)計初期的可靠性分配結(jié)果常出現(xiàn)不合理或可信度不足的現(xiàn)象，進而影響機床的使用效率及壽命；因此，討論如何合理地對數(shù)控車床進行分配或再分配十分重要；

數(shù)控機床可以看作是一種典型的串聯(lián)系統(tǒng)，針對串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性分配，目前主要有平均分配法、基于FMEA的直接分配法、基于FMEA的指數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)分配法、綜合分配法、基于模糊理論的可靠性分配方法等；然而，不同的理論均有其各自的優(yōu)勢與不足；例如，相比于基于FMEA的平均分配法，基于FMEA的指數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)分配法雖然增強了高嚴(yán)重度及高失效頻率的可靠性區(qū)分度，但是在工程實際中，大部分子系統(tǒng)的嚴(yán)重度及失效頻率均分布在中區(qū)間內(nèi)(FMEA評價值為5-8)，該方法并不能很好地適用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于FMEA分析的數(shù)控機床可靠性綜合分配方法，以達到根據(jù)工程實際需要調(diào)節(jié)可靠性分配所關(guān)注的嚴(yán)重度區(qū)間，調(diào)節(jié)子系統(tǒng)可靠性的區(qū)分度，在子系統(tǒng)分配較低可靠度的同時使整個系統(tǒng)達到要求的可靠度，以達到降低加工制造成本的目的。

一種基于FMEA分析的數(shù)控機床可靠性綜合分配方法，包括以下步驟：

步驟1、設(shè)置目標(biāo)數(shù)控機床的目標(biāo)可靠度，并確定目標(biāo)數(shù)控機床所包括的子系統(tǒng)，及每個子系統(tǒng)的可靠性評價指標(biāo)和失效模式；

步驟2、判斷可靠性評價指標(biāo)中是否包含子系統(tǒng)相關(guān)失效嚴(yán)重度，即是否考需要考慮故障相關(guān)性的影響，若是，則執(zhí)行步驟3，否則執(zhí)行步驟4；

步驟3、根據(jù)目標(biāo)數(shù)控機床子系統(tǒng)的失效概率，獲得子系統(tǒng)相關(guān)失效嚴(yán)重度；

步驟4、結(jié)合實際情況，采用FMEA分析方法確定每個子系統(tǒng)中不同失效模式的FMEA評價值，包括不同失效模式的失效嚴(yán)重度和不同失效模式的失效頻率，根據(jù)上述失效嚴(yán)重度和失效頻率，進一步獲得所有子系統(tǒng)的相對失效嚴(yán)重度平均值和相對失效頻率平均值；

步驟5、將FMEA分析方法中的嚴(yán)重程度和失效程度進行分區(qū)，包括低、中、高三區(qū)；

步驟6、判斷每個子系統(tǒng)的相對失效嚴(yán)重度平均值和相對失效頻率平均值所屬分區(qū)，并設(shè)定該分區(qū)內(nèi)子系統(tǒng)的可靠性分區(qū)度；

步驟7、根據(jù)不同分區(qū)所設(shè)定的子系統(tǒng)的可靠性分區(qū)度和三階轉(zhuǎn)換函數(shù)，將每個子系統(tǒng)的嚴(yán)重度和失效率有線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為非線性關(guān)系；

步驟8、根據(jù)轉(zhuǎn)換后獲得的每個子系統(tǒng)失效嚴(yán)重度和失效頻率，及其他可靠性評價指標(biāo)，獲得每個子系統(tǒng)在不同可靠性評價指標(biāo)下的分配系數(shù)和不同可靠性評價指標(biāo)的分配權(quán)重，進而獲得子系統(tǒng)分配向量；

步驟9、根據(jù)獲得的子系統(tǒng)分配向量，獲得最終每個子系統(tǒng)的可靠度，具體如下：