机械系统可靠性理论与工程实践中若干关键问题的思考(上)

针对目前机械系统可靠性理论和实践中存在的主要问题,从全新的视角出发对机电产品中机械系统的可靠性理论和方法进行了系统的思考并给出一些新的概念,目的是促进我国机电产品中机械系统可靠性的研究和应用。主要内容如下:首先讨论了关于机械系统可靠性的几个相关概念,包括:站在用户的角度对机械系统的可靠性进行了重新定义;提出“当量故障次数”的概念,在此基础上给出考虑了故障严酷度的平均故障间隔时间(MTBFS)的可靠度计算新方法;讨论了有助于消解“乘积负效应”的可靠性分配和预计方法;接着讨论了关于机械系统故障的几个相关概念,包括:提出一种适合机械系统可靠性分析的故障新定义,提出性能故障是机械产品系统重要故障模式的新观点,从机械系统运动的角度出发从理论上系统分析了机械系统所有可能的故障模式(全故障模式),从元动作的运动故障模式出发系统地讨论了组成元动作单元的结构方面的故障原因;最后,讨论了关于多学科综合复杂机电产品可靠性的系统工程方法论,包括:从机械传动系统/机械结构系统/流体驱动系统三个分系统的角度讨论了多学科综合复杂机电产品可靠性工程的系统性分析方法,介绍了一种基于元动作的机械系统可靠性新理论。为了促进学术研究和交流,在每个新概念后都附有笔者认为有进一步研究价值的研究课题,供读者参考。

机床加工数字化车间建设研究

为满足机床加工车间大量定制化产品,且多以小批量、多品种模式为主所带来的提升现场管理水平、提高生产安排合理性、提升生产效率和能源利用率、降低运营成本、产品不良率和设备故障率等迫切需求,文章对机床加工数字化车间建设的技术进行研究。针对机床加工数字化车间的数据互联互通问题,在分析数字化车间建设目标、整体性能需求和建设内容的基础上,建立了机床加工数字化车间总体架构设计模型,并对机床加工数字化车间数据的互联互通和各信息化系统的集成给出建设内容和遵循原则。为机械加工行业数字化车间总体架构模型的建模、数字化车间信息化系统功能和系统集成要求提供依据。

数控机床加工一致性评价方法研究

根据加工一致性的内涵,文章提出了运用技术指标波动度评价数控机床加工一致性的方法,对绝对波动法和相对波动法进行了详细推导和计算。首先,针对实际加工精度包含多项指标的情况,建立了多指标评价模型,运用CRITIC赋值法进行无量纲化处理,计算相关系数矩阵和信息量,确定各指标的客观权重,然后将各指标波动度加权求和,获取综合一致性评价结果。然后为验证所研究评价方法的可行性,对某数控机床进行一致性研究,选取了典型加工件多项关键精度指标,评估了单项指标的波动度及多项指标的综合一致性,提出了面向不同精度指标的不同适用方法。最后总结了数控机床加工一致性评价规则,为评价同类型机床产品加工一致性的水平提供了统一的定量评价方法。

基于ANSYS的国产数控机床高速电主轴的仿真分析

为了研究国产数控机床高速电主轴的静、动态性能,通过ANSYS分析软件建立了电主轴的简化有限元模型,对电主轴的静、动态特性参数进行了数值仿真分析;并采用实验模态测试技术验证了有限元模型的有效性和准确性;在此基础上,分析了电主轴支撑跨距对电主轴动态性能的影响规律,确定了电主轴跨距的最优范围.结果表明,有限元仿真与实验模态测试结合,能有效分析电主轴的动态性能,并实现结构的优化.

数控加工中心高速电主轴运行状态测试

采用阶次分析和试验模态测试相结合的方法对电主轴运行状态进行振动测试与分析,研究导致高速电主轴高速运行中振动加剧的原因,确定高速电主轴及机床结构在设计、制造与部件缺陷等方面存在的导致振动异常的多种原因。研究结果表明,阶次分析和试验模态测试相结合是一种有效的用于数控加工中心状态监测与诊断的测试分析方法。

基于OPCUA的数控机床制造数字化车间信息交互模型

为了实现数控机床制造数字化车间的信息互联互通,针对数控机床数字化制造过程中相关生产信息在各层级之间的网络化信息传递,提出了一种基于OPC统一架构(unified architecture,UA)的信息交互工单定义格式(worksheet definition format,WDF)文件模型,对其文件结构和功能节点模型进行了描述和定义,给出了建模示例,并对WDF的信息交互机制进行了说明.基于提出的WDF文件模型,可以实现数控机床制造数字化车间内各层级间信息交互的开放式共享,解决信息异构问题.

基于IEC62061标准的SRECS风险评估与SIL分配

针对IEC/TC44技术委员会制定的IEC62061功能安全国际标准,着重介绍和讨论了安全控制系统风险评估简化方法与SIL分配应用等问题。

数控系统功能安全标准综述

针对最新发布的我国首部数控系统功能安全GB28526-2012国家强制性标准,介绍了该标准的基本情况、制订背景、主要内容说明等方面内容,并讨论了标准的关键问题等。

数控机床可靠性试验和评估技术分析与研究

首先对我国目前数控机床可靠性试验技术和评估技术的研究现状进行论述和分析,然后从数控机床故障形成规律的特点出发,探讨一种适用于数控机床新产品可靠性评估的快速测评技术,概述了该技术可靠性试验的理论基础和可靠性评估技术基本内容,并提出了基于失效征兆映射关系的数控机床可靠性快速试验原理与评估模型,为数控机床新产品可靠性快速评估技术的研究开拓了新的方向。

面向数控机床可靠性试验的多维力随动加载装置

面向五轴联动数控机床的可靠性试验提出多维力随动加载方法,对五轴联动进给主轴施加多维力载荷,形成复杂进给抗力,部分模拟主轴复杂切削力环境。基于6-PUS并联机构研制多维力随动加载装置,采用模糊PID控制器建立显式力控制系统,比例和积分增益可随加载误差自适应调节。在五轴联动数控机床上开展多维力随动加载实验,结果表明,加载装置能够跟随机床主轴的单轴、三轴联动和五轴联动进给运动,根据期望值对主轴施加三维力,加载误差小于3.2%,在机床执行多种加工轨迹时形成有效进给抗力,为后续引入动态加载模拟复杂切削力提供理论和装备支撑。研究成果可为数控机床可靠性试验提供低成本、可循环的加载方式,有利于测试的规模化和标准化发展,也可为精度保持性、超载试验、跑合试验等机床性能测试提供新的负载模拟思路。

板坯连铸粘结漏钢的原因分析及预防措施

通过对三钢炼钢厂1#板坯连铸机近2年来发生粘结漏钢报警的实际情况进行分析,认为保护护渣性能、液面波动、浸入式水口插入深度、拉速频繁变化、捞渣是造成粘结漏钢的主要原因。并提出相应的改进和预防措施,漏钢粘结率由2016年的0.42次/万t降到2017的0.02次/万t。

加工中心可靠性试验载荷谱的研究

基于对加工中心典型用户的相关切削数据的调研和收集,通过分析与处理构建其分布特性的模型,并进一步对加工中心铣削、钻削、镗削等典型加工工艺的特性进行了分析与研究,建立了加工中心综合功率载荷图谱和转速载荷图谱,确立了加工中心可靠性加速试验所采用的载荷图谱,为开展加工中心可靠性加速测定的仿真试验提供科学的依据。

我国机床产品安全质量状况分析

阐述了机床产品存在的安全隐患以及通过国家监督抽查、产品认证、安全认证等制度和措施的实施,促进了机床安全标准的贯彻,有效的提升了机床产品安全水平。

加工中心可靠性测试电磁环境应力仿真平台的构建

根据加工中心使用环境中的电磁环境应力特性,主要从静电放电、快速瞬变、浪涌电磁骚扰三个方面入手,研究构建加工中心可靠性测试电磁环境应力仿真平台,为开展加工中心可靠性测试提供电磁环境应力模拟测试手段。

一种针对双摆头五轴数控机床的误差辨识方法

针对五轴双摆头数控机床,对机床旋转轴相关误差作出分析;设定机床各轴,运用齐次坐标理论在半球形轨迹上考察各单项误差对综合误差的影响;根据其综合误差曲线规律,运用最小二乘法辨识出单项误差。

IEC62061和ISO13849-1在机械安全相关控制系统设计中的应用

针对机械行业两项重要的功能安全标准IEC62061和ISO13849-1,为了方便技术人员对标准的选择、理解及应用,介绍了这两项标准的主要内容及适用范围等,并对这两项标准在机械安全相关控制系统的设计应用方面进行了简要的对比分析。

数控机床可靠性试验技术发展鉴析

机床是制造机器的机器,被称为“工业母机”,它代表了国家工业发展水平,也是国家综合实力和竞争力的体现。然而,国产机床的可靠性问题,一直是制约着我国机床行业的发展,严重影响国产机床市场竞争力的顽疾。国家对此高度重视,自“八五”以来,通过国家科技攻关项目支持,引导了一批专家学者进入数控机床可靠性技术研究领域,创建了数控机床可靠性技术的试验与检测基地,产出了一批基础性的技术成果,显著提高了国产机床的可靠性水平。但由于我国机床可靠性技术研究起步晚,技术成熟度仍有待提升,加之企业对可靠性试验认识不足,也间接制约着可靠性技术推广应用,目前国产机床可靠性与国际先进水平相比,仍有一定差距。

浅析机床产品安全质量状况

本文阐述了通过国家监督抽查、产品认证、安全认证等制度和措施的实施,促进了机床安全标准的贯彻,有效地提升了机床产品安全水平。

我国机械电气设备安全标准化的现状及展望

本文对机械电气设备的本质安全进行了简要的阐述。通过对机械电气和电子设备及系统安全性的内涵、安全的三要素(人员、机械电气设备以及人员与机械电气设备的关系),以及基本安全技术内容的分析,明确了机械电气设备安全标准化工作的范围与内容。同时,通过分析国内外机械电气设备安全标准的工作现状及发展趋势,指明了SAC／TC231技术委员会今后有关机械电气设备安全标准化的工作发展方向及在我国“十一五”期间的主要任务和目标。