[发明专利]基于历史运行故障数据的数控机床可靠性预估方法

说明书

本发明提供一种基于历史运行故障数据的数控机床可靠性预估方法。基于以往数控机床的历史运行故障数据的采集与管理以及产品的失效分析，历史运行故障数据包括系统运行故障数据以及部件运行故障数据，通过威布尔分布对数控机床的系统寿命进行三参数威布尔分布建模并对其参数进行估计，进而得出以往数控机床的系统故障间隔时间和系统失效率；再采用评分分配法并根据部件运行故障数据得出待评数控机床的每个部件的失效率分配系数k_i，进而得出待评数控机床的每个部件的部件失效率，并根据部件失效率对部件的可靠性进行评价，提出可能采取的预防改进措施，以提高产品质量和可靠性。

技术领域

本发明属于机械系统可靠性分析技术领域，具体涉及一种基于历史运行故障数据的数控机床可靠性预估方法。

背景技术

数控机床的设计方法主要是以经验为主的设计规范，可靠性通过这种设计规范的实施予以保证。通过可靠性试验及使用信息反馈，不断改进，达到可靠性增长。随着大量新技术、新材料、新工艺的应用，缺乏实用经验，特别是使用工况和环境严酷、系统复杂的部件与零件，需要应用可靠性技术帮助设计人员对数控机床的可靠性进行预估。

然而，数控机床属于多品种、小批量的产品，且由于高额的成本，不可能进行昂贵的全寿命周期试验和破坏性试验，这样就无法获得大量的可靠性试验数据，这就为后续的可靠性预估带来了困难。因此，缺乏足够的可靠性数据成为数控机床可靠性预估的瓶颈。

发明内容

本发明是为了解决现有数控机床的试验数据有限而导致无法进行可靠性预估的问题而进行的，基于以往数控机床的现场使用数据的收集和反馈以及失效分析，确定数控机床可靠性预估指标及分配方法，对待评数控机床的各部件进行可靠性预估，提出可能采取的预防改进措施，以提高产品质量和可靠性。本发明的目的在于提供一种基于历史运行故障数据的数控机床可靠性预估方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供一种基于历史运行故障数据的数控机床可靠性预估方法，用于根据多个以往数控机床的历史运行故障数据来对待评数控机床的多个部件的可靠性进行评价，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，采集多个以往数控机床的历史运行故障数据，该历史运行故障数据包括系统运行故障数据以及部件运行故障数据；

步骤二，对系统运行故障数据进行处理并得到多个以往数控机床的系统故障间隔时间；

步骤三，对以往数控机床的系统寿命进行三参数威布尔分布建模并对其参数进行估计，是根据以下过程实现：

三参数威布尔分布的失效分布函数F(t)以及概率密度函数f(t)分别为

公式(1)和公式(2)中，t为时间变量，t≥0，θ为尺度参数，θ>0，α为位置参数，α≥0，β为形状参数，β>0，

通过步骤二得到的系统故障间隔时间并利用公式(1)和公式(2)求出θ、α以及β的估计值；

步骤四，将步骤三得到的θ、α以及β的估计值代入公式(3)得到所有的以往数控机床的系统平均故障间隔时间(MTBF_s)：

公式(3)中，Γ为伽马分布，

则以往数控机床的系统失效率λ_s为：

步骤五，采用评分分配法并根据部件运行故障数据得出待评数控机床的每个部件的失效率分配系数k_i，是根据以下步骤实现：