本章研宄了一種混合編程方法，用戶以及企業(yè)通過該方法能夠直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采 集的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行建模與分析，并且能夠直觀的觀測(cè)由于數(shù)據(jù)的變化而導(dǎo)致的模 型參數(shù)與圖形的變化。
Matlab是集數(shù)值分析、矩陣分析、信號(hào)處理以及圖形處理的高性能的編程軟 件，其計(jì)算以及圖形生成能力較強(qiáng)，但是Matlab的可視化界面功能比較弱，不 能及時(shí)的觀察由于數(shù)據(jù)的變化而導(dǎo)致的參數(shù)以及模型的變化，只能根據(jù)數(shù)據(jù)的變 化被動(dòng)從新運(yùn)行程序求取參數(shù)，然后根據(jù)參數(shù)求取模型。
在可靠性數(shù)據(jù)中，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是對(duì)數(shù)量更多的產(chǎn)品進(jìn)行收集，能更真實(shí)地的反 應(yīng)刀庫(kù)及機(jī)械手的狀況，因此現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果更權(quán)威的對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造 給予評(píng)價(jià)，能夠更真實(shí)地反應(yīng)產(chǎn)品趨于成熟期的可靠性水平。由此可見，現(xiàn)場(chǎng)數(shù) 據(jù)是很重要的可靠性數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行收集也是必不可少的。
裝備制造業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)，其發(fā)展水平體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)化水平，是 國(guó)家綜合實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的主要象征，具有極其重要的戰(zhàn)略意義[1]。而裝備制 造業(yè)的基礎(chǔ)則是精工機(jī)床，精工機(jī)床發(fā)展水平的高低直接決定著裝備制造業(yè)整個(gè) 行業(yè)的水平。一個(gè)國(guó)家精工機(jī)床業(yè)的水平己經(jīng)成為衡量該國(guó)制造業(yè)水平、工業(yè)現(xiàn) 代化程度和國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志，直接關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防安全及 戰(zhàn)略地位[2][3]。
現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是產(chǎn)品的可靠性研究的基礎(chǔ)，但由于研發(fā)周期短、試驗(yàn)成本高，企 業(yè)難以獲得足夠的可靠性數(shù)據(jù)[1()][49]，導(dǎo)致試驗(yàn)單位獲得數(shù)據(jù)的難度增大，不能 從研發(fā)企業(yè)中直接獲得大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。這就要求試驗(yàn)單位在產(chǎn)品出廠后派人進(jìn) 行時(shí)時(shí)跟蹤記錄，從生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)到用戶企業(yè)采集故障數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)。圓 盤式刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)作為加工中心的關(guān)鍵功能部件之一，其可靠性水平是影響 機(jī)床整機(jī)的可靠性水平的主要因素之一。但是考慮到加工中心現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況： 加工時(shí)間包括換刀時(shí)間和工步持續(xù)時(shí)間這兩部分，換刀時(shí)間比較短，一般在 5s~10s之間，工步持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，一般在3min~2h之間，故相對(duì)于工步持續(xù) 時(shí)間，換刀時(shí)間比較短，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)故障周期拉長(zhǎng)，采集效率不高。這就要求除了 在現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)外，試驗(yàn)單位應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)室的條件下，對(duì)其進(jìn)行加速試驗(yàn)，快速 激發(fā)其潛在故障，使故障在短時(shí)間內(nèi)暴露出來，提高故障數(shù)據(jù)采集效率。
國(guó)內(nèi)對(duì)可靠性這門學(xué)科的研宄可以追溯到20世紀(jì)五十年代，相對(duì)于美國(guó)、 德國(guó)、日本、加拿大等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的可靠性研宄起步晚，但在國(guó)際發(fā)展 的大環(huán)境下，我國(guó)對(duì)可靠性的研宄突飛猛進(jìn)。20世紀(jì)80年代，我國(guó)相繼成立了 部級(jí)和*********可靠性機(jī)構(gòu)：1981年成立了中國(guó)電子產(chǎn)品可靠性信息交換中心， 1985年成立了航空設(shè)備可靠性信息通信網(wǎng)，1987年成立了中國(guó)機(jī)械工業(yè)可靠性 技術(shù)研究中心，1988年成立了國(guó)防科工委質(zhì)量與可靠性中心與信息交換網(wǎng)，1989 年成立了中國(guó)軍用電子產(chǎn)品可靠性委員會(huì)，1990年成立了中國(guó)質(zhì)協(xié)可靠性專業(yè) 委員會(huì)，1994年國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)出關(guān)于加強(qiáng)產(chǎn)品可靠性工作的若干意見的通 知mnw?，F(xiàn)今，國(guó)家高度重視可靠性在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，將可靠性技術(shù)應(yīng)用到 產(chǎn)品的研發(fā)、制造以及使用的各個(gè)階段。在精工機(jī)床領(lǐng)域，國(guó)家將精工裝備的可 靠性技術(shù)研究列為科技重大專項(xiàng)，針對(duì)精工機(jī)床的可靠性預(yù)測(cè)、預(yù)警、設(shè)計(jì)以及 可靠性的建模、評(píng)估和分配方法等方面展開了深入的研究。
試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)主要包括兩部分：1.下位機(jī)PLC控制。2.上位機(jī)VB程序控 制。PLC通過控制繼電器線圈的得電與失電來控制繼電器觸電（常開觸點(diǎn)閉合, 常閉觸點(diǎn)斷開），進(jìn)而控制試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械系統(tǒng)，以此完成自動(dòng)換刀的動(dòng)作。上位 機(jī)VB程序通過RS232串口實(shí)現(xiàn)與PLC通訊的，通過HostLink模式來直接給PLC 賦值以及讀取PLC返回來的數(shù)據(jù)。上位機(jī)具有時(shí)時(shí)顯示刀庫(kù)運(yùn)行狀態(tài)以及記錄 刀庫(kù)運(yùn)行數(shù)據(jù)的能力。
本章針對(duì)不同類型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方法進(jìn)行了研宄。從整體上來講，試驗(yàn) 數(shù)據(jù)分為兩種類型：一種為盤式刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)。根據(jù)樣本量的不 同，實(shí)驗(yàn)室故障數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)故障數(shù)據(jù)采用不用的建模分析方法，前者由于樣本量 小，一般采用貝葉斯分布模型，后者由于樣本量大，一般采用常用分布模型；另 一種為自動(dòng)換刀系統(tǒng)換刀頻率。根據(jù)采集數(shù)據(jù)的難易程度，實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)頻率數(shù) 據(jù)分布采用直接計(jì)算法和近似求取法。通過實(shí)驗(yàn)室換刀頻率與現(xiàn)場(chǎng)換刀頻率的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室換刀頻率要比現(xiàn)場(chǎng)換刀頻率高，有利于在短時(shí)間內(nèi)激發(fā)自動(dòng) 換刀系統(tǒng)的潛在故障，暴露換刀系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。
本文搭建了鏈?zhǔn)降稁?kù)及機(jī)械手可靠性試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了鏈?zhǔn)降稁?kù)及機(jī)械手實(shí) 驗(yàn)室可靠性試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了鏈?zhǔn)降稁?kù)的頻繁換刀，暴露了鏈?zhǔn)降稁?kù)及機(jī)械手設(shè)計(jì)缺 陷或薄弱環(huán)節(jié)，并在接下來的文章中對(duì)鏈?zhǔn)降稁?kù)及機(jī)械手實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 分別制定了試驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)收集方法，制定了數(shù)據(jù)收集所需的運(yùn)行記錄表、故障 記錄表、加工工序記錄表等，并在文章第五章對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了建模分析, 得出了服從的分布模型，并分析出了系統(tǒng)的薄軟環(huán)節(jié)，得出了鏈?zhǔn)降稁?kù)及機(jī)械手 的可靠性水平，為精工機(jī)床整機(jī)可靠性的提高提供了依據(jù)。
國(guó)外對(duì)可靠性技術(shù)的研宄可以追溯到二戰(zhàn)時(shí)期，當(dāng)時(shí)的軍方高層對(duì)軍用物品 如戰(zhàn)斗機(jī)、炮彈以及槍械等的高故障率十分關(guān)注，可靠性由此而產(chǎn)生。美國(guó)軍部 在上個(gè)世界五十年代開始系統(tǒng)的從事可靠性研宄，1952年美國(guó)成立AGREE小組， 即電子設(shè)備可靠性咨詢，拉開了可靠性研宄的序幕。到1957年，AGREE報(bào)告首 次比較完整的闡述了可靠性的理論與研宄方向[12]。從此，可靠性工程發(fā)展為一門 獨(dú)立的工程學(xué)科[13]。這時(shí)的可靠性研究主要是針對(duì)電子產(chǎn)品，其他領(lǐng)域涉獵的很 少，還很空白。
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