加工中心链式刀库及机械手可靠性试验方法研究

【摘要】数控机床是组成和装备现代制造系统的物质和技术基础,是具有高科技含量的工作母机。目前国内研发的数控机床在精度、速度、大型化和多轴联动方面己经取得了明显进展,但在机床的可靠性方面却存在明显差距,采用国产功能部件的机床其差距更为巨大,导致国产中高档数控机床所采用的关键功能部件80%左右被进口产品占领。国产加工中心可靠性低的最主要原因是国产关键功能部件的可靠性明显低于国际水平,提高国产加工中心可靠性的关键在于提高功能部件尤其是国产刀库及机械手的可靠性,而开展可靠性试验是提高产品可靠性的主要技术途径。本文结合国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题“关键功能部件的可靠性设计与试验技术”(2010ZX04014-011)研究,以国产的链式刀库及机械手为研究对象,研制了链式刀库及机械手可靠性试验系统,开展了链式刀库及机械手的现场可靠性试验和实验室可靠性试验,并采用了威布尔分布方法对试验结果进行分析,找到了国产链式刀库及机械手的设计缺陷或薄弱环节,提高了国产链式刀库及机械手的可靠性水平,以达到提高加工中心整机可靠性水平的目的。本文的主要研究内容如下：(1)以国产链式刀库及机械手为研究对象,研制了链式刀库及机械手可靠性试验系统。分析了试验系统的功能,根据链式刀库及机械手的工作模式,设计了试验系统的机械系统、控制程序,包括试验系统硬件设计、控制程序设计、结构强度分析、PLC程序设计、人机界面设计等。对搭建试验系统所需的电气元件进行了选型。(2)根据JB/T10791.1-2007等相关国家标准,规范了链式刀库及机械手实验室试验和现场试验数据收集方法。制定了进行链式刀库及机械手实验室试验和现场试验的试验流程,包括试验的前期准备、试验要求、试验内容等,并制定了链式刀库及机械手故障判定与计数准则。绘制了链式刀库及机械手实验室试验所需的运行记录表和故障记录表,以及现场试验所需的运行记录表、故障记录表、加工工序记录表等。(3)分析了链式刀库及机械手现场可靠性试验数据,得出了所服从的威布尔分布模型,其中∥=1.006,a=2105.62,得到了链式刀库及机械手在现场试验时的可靠性水平,TBT=2100.3h。引用了WinBUGS软件对链式刀库及机械手实验室可靠性试验数据进行分析处理,得出β=0.9646,α=2105.0,得到了链式刀库及机械手的可靠性水平,MTBFF=2138.8h.并通过对实验室试验数据和现场试验数据处理结果的对比分析,得到了在排除早期故障的前提下,实验室试验可以近似代替现场试验的结论。
【作者】焦大蒙；
【导师】陈菲；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】链式刀库及机械手；可靠性试验；可靠性试验系统；WinBUGS；

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