[发明专利]一种基于FMEA分析的数控机床可靠性综合分配方法

权利要求书

1.一种基于FMEA分析的数控机床可靠性综合分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、设置目标数控机床的目标可靠度，并确定目标数控机床所包括的子系统，及每个子系统的可靠性评价指标和失效模式；

步骤2、判断可靠性评价指标中是否包含子系统相关失效严重度，即是否考需要考虑故障相关性的影响，若是，则执行步骤3，否则执行步骤4；

步骤3、根据目标数控机床子系统的失效概率，获得子系统相关失效严重度；

步骤3-1、统计目标数控机床子系统的失效概率；

步骤3-2、采用极大似然估计法获得任意两个子系统的相关系数；

步骤3-3、建立目标数控机床子系统的相关系数矩阵；

步骤3-4、根据相关系数矩阵计算获得子系统相关失效严重度；

步骤4、结合实际情况，采用FMEA分析方法确定每个子系统中不同失效模式的FMEA评价值，包括不同失效模式的失效严重度和不同失效模式的失效频率，根据上述失效严重度和失效频率，进一步获得所有子系统的相对失效严重度平均值和相对失效频率平均值；步骤5、将FMEA分析方法中的严重程度和失效程度进行分区，包括低、中、高三区；

步骤6、判断每个子系统的相对失效严重度平均值和相对失效频率平均值所属分区，并设定该分区内子系统的可靠性分区度；

步骤7、根据不同分区所设定的子系统的可靠性分区度和三阶转换函数，将每个子系统的严重度和失效率有线性关系转换为非线性关系；

步骤8、根据转换后获得的每个子系统失效严重度和失效频率，及其他可靠性评价指标，获得每个子系统在不同可靠性评价指标下的分配系数和不同可靠性评价指标的分配权重，进而获得子系统分配向量；

步骤9、根据获得的子系统分配向量，获得最终每个子系统的可靠度，具体如下：

当可靠性评价指标中不包括子系统相关失效严重度时，具体如下：

步骤9-1、将步骤1所设定的目标可靠度转换为目标失效率，根据子系统分配向量和目标失效率，获得每个子系统的失效率；

步骤9-2、将每个子系统的失效率转换为可靠度，即获得最终每个子系统的可靠度；

当可靠性评价指标中包括子系统相关失效严重度时，具体如下：

步骤9-a、根据子系统分配向量，获得子系统失效率比值；

步骤9-b、根据步骤1所设定的目标可靠度、子系统的相关系数、子系统的故障相关关系和子系统失效率比值，获得每个子系统的失效率；

步骤9-b所述的根据步骤1所设定的目标可靠度、子系统的相关系数、子系统的故障相关关系和子系统失效率比值，获得每个子系统的失效率，具体公式如下：

其中，R_s^*(t)表示设定的目标可靠度，m表示具有相关性的子系统个数，s表示相互独立的子系统个数，n表示子系统的个数，R_i(t)表示相关第i子系统的可靠度，λ_i表示第i个子系统失效率比值，a_i表示分配向量的第i个元素，a₁表示分配向量的第1个元素，t表示时间，表示不相关第子系统的可靠度，表示具有故障相关性的子系统序数；表示具有故障独立的子系统序数；θ表示相关系数；

步骤9-c、将每个子系统的失效率转换为可靠度，即获得最终每个子系统的可靠度；

步骤10、根据所获得的每个子系统的可靠度，设计目标机床。

2.根据权利要求1所述的基于FMEA分析的数控机床可靠性综合分配方法，其特征在于，步骤4所述的根据上述失效严重度和失效频率，进一步获得所有子系统的相对失效严重度平均值和相对失效频率平均值，具体为：在每个子系统不同失效模式的失效严重度中选择最大值作为相对失效严重度，再获得所有子系统的相对失效严重度平均值；在每个子系统不同失效模式的失效频率中选择最大值作为相对失效频率，再获得所有子系统的相对失效频率平均值。

3.根据权利要求1所述的基于FMEA分析的数控机床可靠性综合分配方法，其特征在于，步骤5所述的低区取值范围为1～3级，中区取值范围为4～7级，高区取值范围为8～10级。