盘式刀库机械手多应力可靠性加速试验方法研究
发布时间：2021-02-03 18:52
数控机床是现代装备制造业的“工业母机”,代表了一个国家制造业的发展水平。近些年来,我国数控机床经历了突飞猛进的发展,但在中高档数控机床领域,国产机床市场份额要远低于进口机床,其主要原因之一是国产数控机床在可靠性方面与进口机床相比差距明显。因此,在《国家中长期科技发展规划纲要》和“中国制造2025”中均将高档数控机床列入重点支持领域,并提出“以提升质量和可靠性”为该领域的重要发展目标。而提高数控机床可靠性的关键在于提高关键功能部件的可靠性,盘式刀库机械手是加工中心功能重要、故障率高、维修困难的关键功能部件之一,对其进行可靠性研究对于提高加工中心整机的可靠性具有重要意义。可靠性研究要依赖于可靠性试验,可靠性试验是获取机床及功能部件故障数据的主要技术途径,但由于对常规应力下的可靠性试验周期长、获取数据较少,所以本文采用加速试验的方法对盘式刀库机械手进行可靠性研究。本文的主要研究内容如下:1)根据用户现场试验所采集的故障数据对盘式刀库机械手进行FMEA分析,找出对盘式刀库机械手影响较大的故障原因及故障机理,为后续加速试验加速应力的筛选提供依据。2)搭建盘式刀库机械手可靠性试验系统和状态信号监测...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
恒定应力加速试验示意图（×为故障发生）
吉林大学硕士学位论文4数据来自于不同的应力水平，因此将故障数据中的寿命信息进行统一性的处理成为对步进应力试验数据分析的关键，根据Nelson原理[20]，产品的剩余寿命仅与已损耗寿命和当前应力水平有关，而与寿命损耗方式无关，这使得使试验样品所产生的故障数据可以在不同加速应力水平下进行相互折算，从而进行统计分析。Bhat-tachargga提出了步进应力试验的损伤失效模型[21]，LC和YS针对Nelson原理提出了线性累积失效模型（LCEM），并研究其在步进应力试验中的应用[22]。茆诗松等给出了指数分布场合步进应力试验的统计分析方法[23]。葛广平等对步进应力试验的最大似然估计（MLE）统计分析方法进行改进，使分析过程步骤流程化[24~26]。徐晓岭等得出了寿命分布为Weibull分布且加速模型为逆幂律时，以定数截尾方式进行步进应力加速寿命试验所得到故障数据的点估计和区间估计[27]。图1.1恒定应力加速试验示意图（×为故障发生）图1.2步进应力加速试验示意图（×为故障发生）国内学者第一次接触到加速试验是在70年代初，立即成为可靠性研究领域的热点。目前国防科大、北航、中国航天科技集团等院校及企业已经在航天航空、汽车、电子、武器装备等领域取得了一定的可靠性研究成果[28~33]。雷刚[34]对Weibull分布的参数估计在完全样本下的情况进行了研究。在双应力交叉步加寿命试验场合下，孙天宇[35]等研究了Weibull的贝叶斯方法。陈文华、程依明、李新翼、葛
9第2章盘式刀库机械手结构及工作原理与故障模式分析盘式刀库机械手作为加工中心的重要组成部分，也是加工中心同数控铣床的最大区别所在，由于其能够实现自动换刀，很大程度上提高了加工中心的工作效率和精度，与此同时，盘式刀库的可靠性很大程度上决定了加工中心的可靠性水平。盘式刀库作为典型的机、电、液一体化的复杂产品，其复杂程度也导致了盘式刀库的故障率居高不下，故此，开展对盘式刀库的结构及工作原理和故障模式的深入研究和分析工作，对提高盘式刀库以及加工中心的可靠性水平具有重大意义和价值。2.1盘式刀库机械手的结构与工作原理刀库的作用是储存多把刀具，使得一次装夹工件就可完成一整套工序的加工。它的容量从几把刀到上百把刀，加工中心刀库的形式很多，结构也各不相同。常见的刀库有盘式刀库、斗笠式刀库和链式刀库，三种刀库在结构与换刀方式上有所不同，但其工作原理都是选出目标刀具，并通过换刀机械手将目标刀具送入主轴。本文针对国产YP40-24型号盘式刀库进行研究分析，如图2.1所示，其基本性能指标见表2.1。该盘式刀库刀具容量24把，刀具规格为BT40，该刀库主要由刀盘电机带动圆柱分度凸轮搭配单杆滚子轴承使其刀盘转动，由机械手电机带动弧面凸轮进行机械手抓刀、拔刀、插刀等一系列动作，由气动装置实现其倒刀和回刀过程。图2.1YP40-24型盘式刀库机械手
【参考文献】：
期刊论文
[1]两参数对数正态分布与威布尔分布的近似极大似然估计[J]. 顾蓓青,徐晓岭,王蓉华. 统计与决策. 2019(03)
[2]步进应力加速寿命试验数据处理方法在产品定寿试验中的应用[J]. 谭勇,周堃,罗天元,赵方超,周彩元,刘伟. 装备环境工程. 2017(01)
[3]基于多应力加速试验方法的智能电表寿命评估[J]. 查国清,黄小凯,康锐. 北京航空航天大学学报. 2015(12)
[4]中国制造业的核心能力、功能定位与发展战略——兼评《中国制造2025》[J]. 黄群慧,贺俊. 中国工业经济. 2015(06)
[5]Weibull分布竞争失效产品简单步加试验的优化设计[J]. 陈漠,师义民. 火力与指挥控制. 2015(02)
[6]航天InGaAs短波红外探测器步进应力加速寿命试验研究[J]. 朱宪亮,张海燕,龚海梅. 半导体光电. 2014(06)
[7]广义指数分布场合下简单步进应力加速寿命试验的最优设计[J]. 李新翼,郑海鹰. 温州大学学报(自然科学版). 2013(04)
[8]光纤陀螺步进应力加速寿命试验研究[J]. 王宇燕. 中北大学学报(自然科学版). 2013(04)
[9]Weibull分布下双应力交叉步加试验的可靠性分析[J]. 孙天宇,师义民,谢奇. 机械强度. 2013(03)
[10]Weibull分布步进应力加速寿命试验的Bayes估计[J]. 武东,汤银才. 应用数学学报. 2013(03)
博士论文
[1]基于加速试验的可靠性验证理论与方法研究[D]. 罗巍.国防科学技术大学 2013
[2]数控系统开关电源加速寿命试验方法研究[D]. 贺青川.浙江理工大学 2013
[3]步降应力加速寿命试验的理论和方法[D]. 张春华.国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]混合分布下加速寿命试验统计分析[D]. 高薇薇.西南交通大学 2018
[2]基于载荷谱的加工中心ATC系统加速寿命试验[D]. 王剑.吉林大学 2017
[3]圆盘式刀库状态监控系统研制[D]. 张欢欢.吉林大学 2015
[4]某装置发射阀的磨损加速寿命试验和可靠性评估[D]. 刘剑峰.电子科技大学 2014
[5]刀库及自动换刀装置可靠性研究[D]. 李南.大连理工大学 2012
[6]链式刀库及机械手自动换刀装置可靠性试验台研究[D]. 朱振华.南京理工大学 2012
[7]圆盘式刀库机械手自动换刀系统可靠性试验台研究[D]. 咸博.吉林大学 2011
[8]数控机床故障分析与可靠性评价技术的研究[D]. 罗巍.吉林大学 2011
[9]多元Weibull分布加速寿命试验的最优设计[D]. 陈露佳.华东师范大学 2010
[10]电连接器贮存可靠性加速寿命试验的研究[D]. 刘俊俊.浙江理工大学 2010
本文编号：3016994
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
恒定应力加速试验示意图（×为故障发生）
吉林大学硕士学位论文4数据来自于不同的应力水平，因此将故障数据中的寿命信息进行统一性的处理成为对步进应力试验数据分析的关键，根据Nelson原理[20]，产品的剩余寿命仅与已损耗寿命和当前应力水平有关，而与寿命损耗方式无关，这使得使试验样品所产生的故障数据可以在不同加速应力水平下进行相互折算，从而进行统计分析。Bhat-tachargga提出了步进应力试验的损伤失效模型[21]，LC和YS针对Nelson原理提出了线性累积失效模型（LCEM），并研究其在步进应力试验中的应用[22]。茆诗松等给出了指数分布场合步进应力试验的统计分析方法[23]。葛广平等对步进应力试验的最大似然估计（MLE）统计分析方法进行改进，使分析过程步骤流程化[24~26]。徐晓岭等得出了寿命分布为Weibull分布且加速模型为逆幂律时，以定数截尾方式进行步进应力加速寿命试验所得到故障数据的点估计和区间估计[27]。图1.1恒定应力加速试验示意图（×为故障发生）图1.2步进应力加速试验示意图（×为故障发生）国内学者第一次接触到加速试验是在70年代初，立即成为可靠性研究领域的热点。目前国防科大、北航、中国航天科技集团等院校及企业已经在航天航空、汽车、电子、武器装备等领域取得了一定的可靠性研究成果[28~33]。雷刚[34]对Weibull分布的参数估计在完全样本下的情况进行了研究。在双应力交叉步加寿命试验场合下，孙天宇[35]等研究了Weibull的贝叶斯方法。陈文华、程依明、李新翼、葛
9第2章盘式刀库机械手结构及工作原理与故障模式分析盘式刀库机械手作为加工中心的重要组成部分，也是加工中心同数控铣床的最大区别所在，由于其能够实现自动换刀，很大程度上提高了加工中心的工作效率和精度，与此同时，盘式刀库的可靠性很大程度上决定了加工中心的可靠性水平。盘式刀库作为典型的机、电、液一体化的复杂产品，其复杂程度也导致了盘式刀库的故障率居高不下，故此，开展对盘式刀库的结构及工作原理和故障模式的深入研究和分析工作，对提高盘式刀库以及加工中心的可靠性水平具有重大意义和价值。2.1盘式刀库机械手的结构与工作原理刀库的作用是储存多把刀具，使得一次装夹工件就可完成一整套工序的加工。它的容量从几把刀到上百把刀，加工中心刀库的形式很多，结构也各不相同。常见的刀库有盘式刀库、斗笠式刀库和链式刀库，三种刀库在结构与换刀方式上有所不同，但其工作原理都是选出目标刀具，并通过换刀机械手将目标刀具送入主轴。本文针对国产YP40-24型号盘式刀库进行研究分析，如图2.1所示，其基本性能指标见表2.1。该盘式刀库刀具容量24把，刀具规格为BT40，该刀库主要由刀盘电机带动圆柱分度凸轮搭配单杆滚子轴承使其刀盘转动，由机械手电机带动弧面凸轮进行机械手抓刀、拔刀、插刀等一系列动作，由气动装置实现其倒刀和回刀过程。图2.1YP40-24型盘式刀库机械手
【参考文献】：
期刊论文
[1]两参数对数正态分布与威布尔分布的近似极大似然估计[J]. 顾蓓青,徐晓岭,王蓉华. 统计与决策. 2019(03)
[2]步进应力加速寿命试验数据处理方法在产品定寿试验中的应用[J]. 谭勇,周堃,罗天元,赵方超,周彩元,刘伟. 装备环境工程. 2017(01)
[3]基于多应力加速试验方法的智能电表寿命评估[J]. 查国清,黄小凯,康锐. 北京航空航天大学学报. 2015(12)
[4]中国制造业的核心能力、功能定位与发展战略——兼评《中国制造2025》[J]. 黄群慧,贺俊. 中国工业经济. 2015(06)
[5]Weibull分布竞争失效产品简单步加试验的优化设计[J]. 陈漠,师义民. 火力与指挥控制. 2015(02)
[6]航天InGaAs短波红外探测器步进应力加速寿命试验研究[J]. 朱宪亮,张海燕,龚海梅. 半导体光电. 2014(06)
[7]广义指数分布场合下简单步进应力加速寿命试验的最优设计[J]. 李新翼,郑海鹰. 温州大学学报(自然科学版). 2013(04)
[8]光纤陀螺步进应力加速寿命试验研究[J]. 王宇燕. 中北大学学报(自然科学版). 2013(04)
[9]Weibull分布下双应力交叉步加试验的可靠性分析[J]. 孙天宇,师义民,谢奇. 机械强度. 2013(03)
[10]Weibull分布步进应力加速寿命试验的Bayes估计[J]. 武东,汤银才. 应用数学学报. 2013(03)
博士论文
[1]基于加速试验的可靠性验证理论与方法研究[D]. 罗巍.国防科学技术大学 2013
[2]数控系统开关电源加速寿命试验方法研究[D]. 贺青川.浙江理工大学 2013
[3]步降应力加速寿命试验的理论和方法[D]. 张春华.国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]混合分布下加速寿命试验统计分析[D]. 高薇薇.西南交通大学 2018
[2]基于载荷谱的加工中心ATC系统加速寿命试验[D]. 王剑.吉林大学 2017
[3]圆盘式刀库状态监控系统研制[D]. 张欢欢.吉林大学 2015
[4]某装置发射阀的磨损加速寿命试验和可靠性评估[D]. 刘剑峰.电子科技大学 2014
[5]刀库及自动换刀装置可靠性研究[D]. 李南.大连理工大学 2012
[6]链式刀库及机械手自动换刀装置可靠性试验台研究[D]. 朱振华.南京理工大学 2012
[7]圆盘式刀库机械手自动换刀系统可靠性试验台研究[D]. 咸博.吉林大学 2011
[8]数控机床故障分析与可靠性评价技术的研究[D]. 罗巍.吉林大学 2011
[9]多元Weibull分布加速寿命试验的最优设计[D]. 陈露佳.华东师范大学 2010
[10]电连接器贮存可靠性加速寿命试验的研究[D]. 刘俊俊.浙江理工大学 2010
本文编号：3016994
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