高速冲压机床可靠性试验与增长技术研究

摘要

冲压成型是金属材料成型加工领域的一项重要工艺，相比传统金属切削工艺而言，具有成型效率高、质量好、成本低等优点，在工业领域有着广泛的应用。随着科学技术的发展及日益激烈的市场竞争，用户和企业对冲压设备的性能和可靠性提出了越来越高的要求。本文从故障分析、可靠性加速退化试验设计、可靠性试验平台开发及可靠性增长等方面，对高速冲压机床可靠性试验及增长的一系列关键技术问题进行了深入研究。
　　针对高速冲压机床的特点，分析了其故障模式和失效原因。在高速冲压机床运动原理分析的基础上，对其进行了子系统的划分，确定了高速冲压机床的故障判据及计入规定、故障模式及代码。通过对高速冲压机床的故障部位、故障模式、故障原因及故障原因分类分析，获得了高速冲压机床的初步故障情况。对故障率较高的故障模式进行了失效原因分析，找到了高速冲压机床的薄弱环节。
　　在对可靠性加速试验技术总结和分析的基础上，根据高速冲压机床的特点，选择采用加速退化试验对高速冲压机床进行可靠性加速试验，重点分析了加速退化试验技术理论。基于加速退化试验，对高速冲压机床进行加速性分析，确定了高速冲压机床的加速应力和加速系数。在失效机理保持不变的前提下，建立了基于漂移布朗运动的高速冲压机床可靠性性能退化模型。
　　为了快速发现高速冲压机床的薄弱环节，实现可靠性增长，设计了其关键子系统——主传动系统的可靠性试验平台。首先分析了可靠性试验平台的设计要求、功能需求，确定了试验内容;然后基于开放式架构的思想，以高速冲压机床作为固定机架，进行了可靠性试验平台的硬件设计;最后基于虚拟仪器技术，设计了可靠性试验平台的各个软件系统。在高速冲压机床加速退化试验基本假定的前提下，对高速冲压机床加速退化试验设计的关键问题进行了讨论，最终以此设计了高速冲压机床加速退化试验方案。
　　采用建立的高速冲压机床可靠性试验平台对机床的下死点动态精度、床身振幅和噪声进行了测量，并对测量数据进行了详细深入的分析，验证了高速冲压机床可靠性试验平台的可行性。
　　根据高速冲压机床的特点，确定了高速冲压机床的可靠性评价指标。根据记录的高速冲压机床的故障数据，对其进行了可靠性指标的计算。对高速冲压机床进行了可靠性增长管理的分析，制定了高速冲压机床的可靠性增长流程，并对高速冲压机床的可靠性增长进行了分析。针对高速冲压机床全寿命周期内的不同阶段，分别提出了相应的可靠性增长措施:设计阶段分析了基于有限元分析的高速冲压机床可靠性增长技术;制造阶段重点针对制造工艺、关键配套件质量保证和装配质量提出了相应的可靠性增长措施;使用阶段针对前文的故障分析，对故障率较高的薄弱环节提出了相应的可靠性增长措施。通过实际应用，使得改进后的高速冲压机床MTBF提高了25.4％。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的研究背景和意义

1．2 国内外相关技术研究现状

1．2．1 可靠性技术发展概述

1．2．2 数控机床可靠性研究发展现状

1．2．3 高速冲压机床的故障分析

1．2．4 高速冲压机床可靠性加速试验技术研究现状

1．2．5 可靠性增长技术研究现状

1．2．6 高速冲压机床可靠性研究存在问题及难点

1．3 论文主要研究内容及组织结构

2 高速冲压机床故障分析

2．1 引言

2．2 高速冲压机床简介

2．2．1 高速冲压生产系统

2．2．2 高速冲压机床工作原理

2．3 高速冲压机床故障模式划分

2．3．1 高速冲压机床子系统的划分及代码

2．3．2 故障判据

2．3．3 故障数据采集

2．3．4 故障模式及代码

2．4 高速冲压机床故障分析

2．4．1 故障部位分析

2．4．2 故障模式分析

2．4．3 故障原因分析

2．4．4 故障原因分类分析

2．4．5 故障分析总结

2．5 高速冲压机床失效分析

2．5．1 失效的定义

2．5．2 失效的分类

2．5．3 失效分析

2．6 本章小结

3 高速冲压机床可靠性加速试验技术

3．1 引言

3．2 可靠性加速试验技术理论

3．2．1 可靠性加速试验技术体系

3．2．2 加速退化试验技术

3．3 基于加速性能退化的高速冲压机床可靠性模型

3．3．1 高速冲压机床加速性分析

3．3．2 高速冲压机床加速应力

3．3．3 高速冲压机床加速试验系数

3．3．4 高速冲压机床性能退化模型

3．4 本章小结

4 高速冲压机床可靠性试验平台开发及应用

4．1 引言

4．2 高速冲压机床可靠性试验平台需求分析

4．2．1 高速冲压机床可靠性试验平台设计要求

4．2．2 高速冲压机床可靠性试验平台功能需求分析

4．3 高速冲压机床可靠性试验平台设计

4．3．1 高速冲压机床可靠性试验平台组成

4．3．2 可靠性试验试验台硬件结构设计

4．3．3 试验台软件系统设计

4．4 高速冲压机床可靠性试验平台应用

4．4．1 高速冲压机床加速退化试验方案设计

4．4．2 高速冲压机床动态精度测量分析

4．4．3 高速冲压机床床身振幅测量试验

4．4．4 高速冲压机床噪声测量试验

4．5 本章小结

5 高速冲压机床可靠性增长技术

5．1 高速冲压机床可靠性评价指标及计算

5．1．1 高速冲压机床可靠性评价指标

5．1．2 高速冲压机床可靠性计算

5．2 高速冲压机床可靠性增长分析

5．2．1 高速冲压机床可靠性增长管理

5．2．2 高速冲压机床可靠性增长分析

5．3 高速冲压机床可靠性增长措施

5．3．1 高速冲压机床设计阶段可靠性增长措施

5．3．2 高速冲压机床制造阶段可靠性增长措施

5．3．3 高速冲压机床使用阶段可靠性增长措施

5．4 高速冲压机床可靠性增长应用

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 创新点

6．3 研究展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读博士学位期间参加的科学研究情况