[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

说明书

本发明一种基于FMEA分析的数控机床可靠性综合分配方法，属于机械系统可靠性分析领域，本发明基于FMEA三阶转换函数及Copula函数进行系统可靠性的综合分配，解决现有的机床可靠性分配方法的考虑因素单一及只能调节高严重度或失效频率的可靠性区分度等问题；该方法的转换函数形式简单，易于理解及操作，同时涵盖了传统指数转换函数的优势，并拓展了FMEA分析结果低区间及中区间的可靠性区分度调节能力；该方法同时考虑了多种分配指标的影响及故障相关性的作用，具有集成性好，便于工程应用的特点，通过该方法分析得到的子系统可靠性与传统方法相比更低，能够更好地降低制造及加工成本要求，具有十分重要的工程价值。

技术领域

本发明属于机械系统可靠性分析领域，具体涉及一种基于FMEA分析的数控机床可靠性综合分配方法。

背景技术

机械可靠性分配是根据一定的原则和方法，将整机系统可靠性指标自上而下逐级分配到下属各级产品，最终达到整机系统可靠性指标的过程，机械系统的可靠性在一定程度上取决于设计初期可靠性指标分配过程的合理性；

数控车床作为制造业的主要设备，其可靠性程度对制造业的发展起到关键作用；由于数控车床结构复杂且故障模式繁多，其设计初期的可靠性分配结果常出现不合理或可信度不足的现象，进而影响机床的使用效率及寿命；因此，讨论如何合理地对数控车床进行分配或再分配十分重要；

数控机床可以看作是一种典型的串联系统，针对串联系统的可靠性分配，目前主要有平均分配法、基于FMEA的直接分配法、基于FMEA的指数转换函数分配法、综合分配法、基于模糊理论的可靠性分配方法等；然而，不同的理论均有其各自的优势与不足；例如，相比于基于FMEA的平均分配法，基于FMEA的指数转换函数分配法虽然增强了高严重度及高失效频率的可靠性区分度，但是在工程实际中，大部分子系统的严重度及失效频率均分布在中区间内(FMEA评价值为5-8)，该方法并不能很好地适用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于FMEA分析的数控机床可靠性综合分配方法，以达到根据工程实际需要调节可靠性分配所关注的严重度区间，调节子系统可靠性的区分度，在子系统分配较低可靠度的同时使整个系统达到要求的可靠度，以达到降低加工制造成本的目的。

一种基于FMEA分析的数控机床可靠性综合分配方法，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：