發(fā)布時(shí)間：2021-07-21 13:22

　　數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代機(jī)床的“大腦”,由于能控制機(jī)床的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以在整個(gè)產(chǎn)品中有著舉足輕重的作用。隨著我國工業(yè)的發(fā)展以及“中國制造2025”的戰(zhàn)略規(guī)劃要求,機(jī)床行業(yè)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)要求越來越高。然而國內(nèi)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)全壽命周期的認(rèn)知較為貧乏,導(dǎo)致關(guān)鍵部件的辨識(shí)不夠明確,優(yōu)化效果不明顯等問題,這成為了我國數(shù)控系統(tǒng)走向國際高端市場(chǎng)的絆腳石,因此對(duì)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)換代刻不容緩。本文依托國家《高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備》科技重大專項(xiàng)“面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)典型零部件制造的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)換腦工程”（項(xiàng)目號(hào):2017ZX04011013）,針對(duì)國內(nèi)某企業(yè)GNC60型號(hào)的數(shù)控系統(tǒng)為研究對(duì)象,在TRIZ理論的相關(guān)進(jìn)化法則指導(dǎo)下,提出了一種基于全壽命周期故障數(shù)據(jù)分析的進(jìn)化設(shè)計(jì)方法。首先,通過全壽命周期的分析方法,確定了數(shù)控系統(tǒng)的薄弱子系統(tǒng);其次,基于決策與實(shí)驗(yàn)室方法和優(yōu)劣解距離法（DEMATEL-TOPSIS）,得到了數(shù)控系統(tǒng)薄弱子系統(tǒng)的關(guān)鍵部件;最后,應(yīng)用遺傳算法和數(shù)值模擬的方法對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行了散熱設(shè)計(jì)。該研究方法對(duì)故障數(shù)據(jù)較多、壽命周期較長、關(guān)鍵部件不明確的系統(tǒng)同樣適用。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:（1）TRIZ理... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

全壽命周期故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文20圖3.3全壽命周期故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)根據(jù)圖3.3可知，數(shù)控系統(tǒng)中故障原因發(fā)生最高的壽命周期階段是使用階段，其次是設(shè)計(jì)階段，制造階段和報(bào)廢階段。因此，針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)使用階段的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)劃分為5個(gè)子系統(tǒng)[55]，并進(jìn)行故障部位統(tǒng)計(jì)，如表3.2所示。表3.2子系統(tǒng)使用階段的故障統(tǒng)計(jì)表子系統(tǒng)故障次數(shù)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)52PLC裝置系統(tǒng)53CNC裝置系統(tǒng)10檢測(cè)裝置系統(tǒng)17I/O設(shè)備系統(tǒng)5為了直觀、形象的描述表3.2中的子系統(tǒng)故障部位，這里將用柱狀圖來代替統(tǒng)計(jì)表，如圖3.4所示。圖3.4故障部位統(tǒng)計(jì)由圖3.4可知，數(shù)控系統(tǒng)使用階段故障部位發(fā)生故障頻率最高的為PLC裝置系統(tǒng)，其次是伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，檢測(cè)裝置系統(tǒng)，CNC裝置系統(tǒng)和I/O設(shè)備系統(tǒng)。3.3.2子系統(tǒng)重要性計(jì)算根據(jù)上一節(jié)中的圖3.4故障部位統(tǒng)計(jì)，PLC裝置系統(tǒng)的故障次數(shù)最高，如果就這樣認(rèn)為PLC裝置系統(tǒng)為薄弱子系統(tǒng)，很明顯依據(jù)不夠。因?yàn)樗欧?qū)動(dòng)系統(tǒng)跟PLC裝

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文22表3.4子系統(tǒng)重要性計(jì)算結(jié)果（續(xù)表）BsI(4,p)0.00059teBsI(5,p)0.00031te在3.3.1節(jié)中是以使用階段進(jìn)行分析，因此取2000h的使用運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。用MATLAB軟件計(jì)算出運(yùn)行時(shí)間2000h的重要性測(cè)度圖3.5所示。圖3.5子系統(tǒng)重要性測(cè)度運(yùn)行圖根據(jù)圖3.5分析可知，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（y1）重要性是最高的，第二是PLC裝置系統(tǒng)（y2），第三是檢測(cè)裝置系統(tǒng)（y3），然后是CNC裝置系統(tǒng)（y4）和I/O設(shè)備系統(tǒng)（y5）。通過子系統(tǒng)重要性計(jì)算，可以明顯看出伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重要性高于PLC裝置系統(tǒng)。其原因是PLC裝置系統(tǒng)的故障模式中，失調(diào)的故障模式居多，維修時(shí)間較短，對(duì)系統(tǒng)的影響較小，維修費(fèi)用比較低，對(duì)工作人員和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境安全影響也不大。而伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)檢修繁瑣復(fù)雜，維修時(shí)間較長，因此PLC裝置系統(tǒng)的重要性低于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與工程實(shí)際相符合。由此可以發(fā)現(xiàn)，故障頻率高的系統(tǒng)不一定比故障頻率低的重要性高。此模型彌補(bǔ)了FMECA中頻率統(tǒng)計(jì)的不足。因此，可以得出數(shù)控系統(tǒng)的薄弱子系統(tǒng)為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。3.3.3伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重要故障統(tǒng)計(jì)進(jìn)一步分析薄弱子系統(tǒng)，得到子系統(tǒng)的重要故障模式。具體分析流程如圖3.6所示。

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