[發明專利]基于歷史運行故障數據的數控機床可靠性預估方法

在審

• 申請號: 201810329171.7
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108388202A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 遲玉倫;李郝林;聞章
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G05B19/4063
• 分類號: G05B19/4063
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉;劉國華

本發明提供一種基于歷史運行故障數據的數控機床可靠性預估方法。基于以往數控機床的歷史運行故障數據的采集與管理以及產品的失效分析，歷史運行故障數據包括系統運行故障數據以及部件運行故障數據，通過威布爾分布對數控機床的系統壽命進行三參數威布爾分布建模并對其參數進行估計，進而得出以往數控機床的系統故障間隔時間和系統失效率；再采用評分分配法并根據部件運行故障數據得出待評數控機床的每個部件的失效率分配系數k_i，進而得出待評數控機床的每個部件的部件失效率，并根據部件失效率對部件的可靠性進行評價，提出可能采取的預防改進措施，以提高產品質量和可靠性。

技術領域

本發明屬于機械系統可靠性分析技術領域，具體涉及一種基于歷史運行故障數據的數控機床可靠性預估方法。

背景技術

數控機床的設計方法主要是以經驗為主的設計規范，可靠性通過這種設計規范的實施予以保證。通過可靠性試驗及使用信息反饋，不斷改進，達到可靠性增長。隨著大量新技術、新材料、新工藝的應用，缺乏實用經驗，特別是使用工況和環境嚴酷、系統復雜的部件與零件，需要應用可靠性技術幫助設計人員對數控機床的可靠性進行預估。

然而，數控機床屬于多品種、小批量的產品，且由于高額的成本，不可能進行昂貴的全壽命周期試驗和破壞性試驗，這樣就無法獲得大量的可靠性試驗數據，這就為后續的可靠性預估帶來了困難。因此，缺乏足夠的可靠性數據成為數控機床可靠性預估的瓶頸。

發明內容

本發明是為了解決現有數控機床的試驗數據有限而導致無法進行可靠性預估的問題而進行的，基于以往數控機床的現場使用數據的收集和反饋以及失效分析，確定數控機床可靠性預估指標及分配方法，對待評數控機床的各部件進行可靠性預估，提出可能采取的預防改進措施，以提高產品質量和可靠性。本發明的目的在于提供一種基于歷史運行故障數據的數控機床可靠性預估方法。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供一種基于歷史運行故障數據的數控機床可靠性預估方法，用于根據多個以往數控機床的歷史運行故障數據來對待評數控機床的多個部件的可靠性進行評價，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，采集多個以往數控機床的歷史運行故障數據，該歷史運行故障數據包括系統運行故障數據以及部件運行故障數據；

步驟二，對系統運行故障數據進行處理并得到多個以往數控機床的系統故障間隔時間；

步驟三，對以往數控機床的系統壽命進行三參數威布爾分布建模并對其參數進行估計，是根據以下過程實現：

三參數威布爾分布的失效分布函數F(t)以及概率密度函數f(t)分別為

公式(1)和公式(2)中，t為時間變量，t≥0，θ為尺度參數，θ>0，α為位置參數，α≥0，β為形狀參數，β>0，

通過步驟二得到的系統故障間隔時間并利用公式(1)和公式(2)求出θ、α以及β的估計值；

步驟四，將步驟三得到的θ、α以及β的估計值代入公式(3)得到所有的以往數控機床的系統平均故障間隔時間(MTBF_s)：

公式(3)中，Γ為伽馬分布，

則以往數控機床的系統失效率λ_s為：

步驟五，采用評分分配法并根據部件運行故障數據得出待評數控機床的每個部件的失效率分配系數k_i，是根據以下步驟實現：