數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備，是裝備制造業(yè)發(fā)展的重中之重。目前，由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的性與 水平存在較大差距，導(dǎo)致中 數(shù)控機(jī)床及其數(shù)控系統(tǒng)和關(guān)鍵功能部件主要依賴。性水平已成為嚴(yán)重制約國(guó)產(chǎn)中 數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵因素，提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的性迫在眉睫。
對(duì)于數(shù)控機(jī)床這類(lèi)可產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，不但要求產(chǎn)品少發(fā)生故障，還要在發(fā)生故障后能夠，所以需開(kāi)展既包含性也包含維修性的廣義性研究。開(kāi)展性工作的經(jīng)驗(yàn)表明：要提高產(chǎn)品的性，關(guān)鍵在于做好產(chǎn)品的性設(shè)計(jì)工作。其中，性分配和預(yù)計(jì)作為性設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)性和基礎(chǔ)性工作，需要在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段大量運(yùn)用，從而推動(dòng)各項(xiàng)性設(shè)計(jì)工作開(kāi)展，以設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出滿足規(guī)定性指標(biāo)要求的產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)的機(jī)床企業(yè)雖然開(kāi)展了一些具體的性設(shè)計(jì)工作，但由于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的缺失和方法的不完善，多數(shù)企業(yè)并沒(méi)有開(kāi)展的性分配和預(yù)計(jì)工作，從而導(dǎo)致機(jī)床各組成部分的性要求不明確。分散的性工作花費(fèi)了大量的人力和物力，但是效果卻并不顯著。針對(duì)上述情況，本文結(jié)合 科技重大專(zhuān)項(xiàng)課題“高速/數(shù)控機(jī)床性設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)技術(shù)”的任務(wù)需求，通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)階段應(yīng)開(kāi)展的廣義性(性和維修性)工作進(jìn)行分析，研究制定了數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)階段的性和維修性工作流程，將性建模、故障分析、定量指標(biāo)的制定、性及維修性的分配與預(yù)計(jì)等工作聯(lián)系起來(lái)，并研究了數(shù)控機(jī)床性及維修性的分配和預(yù)計(jì)技術(shù)。論文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面：
(1)根據(jù)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程各個(gè)階段的任務(wù)分析，制定了相應(yīng)的性和維修性設(shè)計(jì)工作流程，歸納了制定數(shù)控機(jī)床性和維修性指標(biāo)時(shí)需要考慮的因素。結(jié)合性工作的特點(diǎn)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了層次劃分，明確了各個(gè)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成，為開(kāi)展故障分析、性分配和預(yù)計(jì)等工作打下了基礎(chǔ)。
(2)分析了性數(shù)據(jù)的來(lái)源，制定了數(shù)控機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收集方法，結(jié)合該方法對(duì)現(xiàn)有同類(lèi)機(jī)床進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)性試驗(yàn)，采集了大量的故障和維修數(shù)據(jù)。基于采集到的故障數(shù)據(jù)建立了故障間隔時(shí)間的分布模型，并通過(guò)圖形法和解析法兩種方法進(jìn)行了模型檢驗(yàn)，得出該批產(chǎn)品故障間隔時(shí)間服從尺度參數(shù)α=563.21，形狀參數(shù)β=1.057的兩參數(shù)威布爾分布。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行FMECA分析，求出了各個(gè)子系統(tǒng)的危害度。
其中進(jìn)給系統(tǒng)是危害度 大的子系統(tǒng)，其次依次為自動(dòng)換刀系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)。在新產(chǎn)品時(shí)應(yīng)分析如何降低這些子系統(tǒng)的故障率。
(3)結(jié)合數(shù)控機(jī)床的層次劃分情況建立了整機(jī)的性框圖及其數(shù)學(xué)模型。為了解決數(shù)控機(jī)床性分配過(guò)程中存在多種影響因素，且有些因素難以定量分析的問(wèn)題，研究了一種將區(qū)間分析、模糊綜合評(píng)判和層次分析法相結(jié)合的數(shù)控機(jī)床性分配方法。綜合考慮了故障頻繁性、故障危害性、維修性、復(fù)雜性、技術(shù)水平、費(fèi)效比等多種影響因素，根據(jù)影響程度的大小給每個(gè)因素賦予相應(yīng)的權(quán)重；綜合利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)信息和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，使用模糊區(qū)間數(shù)代替實(shí)數(shù)表達(dá)不確定信息，建立了數(shù)控機(jī)床性分配模型。使用該方法對(duì)研制對(duì)象進(jìn)行了性分配。結(jié)果表明該方法是可行的，能解決目前數(shù)控機(jī)床性分配中存在的主要問(wèn)題。
(4)針對(duì)傳統(tǒng)相似比較法用于數(shù)控機(jī)床性預(yù)計(jì)時(shí)，預(yù)計(jì)對(duì)象和相似產(chǎn)品之間性水平的差異程度難以準(zhǔn)確評(píng)定的問(wèn)題，提出了一種引入?yún)^(qū)間層次分析的數(shù)控機(jī)床性預(yù)計(jì)方法。 先分析了整機(jī)和子系統(tǒng)的性關(guān)系，建立了整機(jī)的性預(yù)計(jì)模型。在子系統(tǒng)性預(yù)計(jì)過(guò)程中，充分利用了相似產(chǎn)品的性數(shù)據(jù)。建立了性修正因子評(píng)估模型，從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面綜合分析了評(píng)價(jià)對(duì)象和相似產(chǎn)品之間的差異，并通過(guò)使用區(qū)間層次分析法求出了性修正因子，實(shí)現(xiàn)了確定性信息和模糊信息的互補(bǔ)。結(jié)合四臺(tái)相似產(chǎn)品進(jìn)行了主軸部件的性預(yù)計(jì)，驗(yàn)證了該方法的可行性。
(5)針對(duì)傳統(tǒng)的按故障率和設(shè)計(jì)特性的維修性分配法對(duì)所有維修性設(shè)計(jì)特性等同考慮，且這些設(shè)計(jì)特性難以定量分析的問(wèn)題，本文對(duì)這一方法進(jìn)行了改進(jìn)。在傳統(tǒng)方法只考慮故障檢測(cè)方式、可達(dá)性、可 換性、可調(diào)整性四種定性因素的基礎(chǔ)上，增加了復(fù)雜程度和危害程度兩種定量因素。綜合考慮上述因素，建立了維修性加權(quán)因子綜合評(píng)判模型；按各個(gè)因素對(duì)維修性影響程度的大小，采用區(qū)間層次分析法為各個(gè)因素賦予了權(quán)重，使用模糊綜合評(píng)判的方法求出了各個(gè)子系統(tǒng)的加權(quán)因子；結(jié)合各子系統(tǒng)的性分配值和維修性加權(quán)因子計(jì)算出了各個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)分配的維修性指標(biāo)。使用該方法對(duì)研制對(duì)象進(jìn)行了維修性分配，解決了傳統(tǒng)方法存在不確定性的難題。
(6)針對(duì)現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床各子系統(tǒng)的維修數(shù)據(jù)完整程度存在較大差異的情況，本文提出了一種基于數(shù)據(jù)完整程度的數(shù)控機(jī)床維修性預(yù)計(jì)方法。和傳統(tǒng)方法 大的區(qū)別是：傳統(tǒng)方法針對(duì)零部件進(jìn)行分析，該方法針對(duì)具體的故障模式進(jìn)行分析，相比較來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù) 充分， 性 高。針對(duì)維修數(shù)據(jù)完整程度不同的子系統(tǒng)，分別采用功能層次預(yù)計(jì)法和單元對(duì)比預(yù)計(jì)法來(lái)進(jìn)行維修性預(yù)計(jì)。 后結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了數(shù)控機(jī)床的維修性預(yù)計(jì)。該方法為數(shù)控機(jī)床開(kāi)展維修性預(yù)計(jì)提供了一種新思路，克服了現(xiàn)階段維修性數(shù)據(jù)嚴(yán)重缺乏，單純使用一種方法預(yù)計(jì)精度較差的問(wèn)題。
