Matlab是集數(shù)值分析、矩陣分析、信號處理以及圖形處理的高性能的編程軟 件，其計(jì)算以及圖形生成能力較強(qiáng)，但是Matlab的可視化界面功能比較弱，不 能及時(shí)的觀察由于數(shù)據(jù)的變化而導(dǎo)致的參數(shù)以及模型的變化，只能根據(jù)數(shù)據(jù)的變 化被動從新運(yùn)行程序求取參數(shù)，然后根據(jù)參數(shù)求取模型。
回轉(zhuǎn)工作臺系統(tǒng)作為加工中心的一個(gè)比較典型的力學(xué)振動系統(tǒng)，其工作過 程中，既要考慮因原動力（電機(jī)）作用產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動，還要考慮傳動機(jī)構(gòu)（蝸 輪蝸桿傳動、齒輪傳動）在加工過程中發(fā)生的顫振[5](—種動不穩(wěn)定現(xiàn)象）。這 些振動一旦與工作臺系統(tǒng)的固有頻率接近，將嚴(yán)重影響加工中心的生產(chǎn)效率。
在可靠性數(shù)據(jù)中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)是對數(shù)量更多的產(chǎn)品進(jìn)行收集，能更真實(shí)地的反 應(yīng)刀庫及機(jī)械手的狀況，因此現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析結(jié)果更權(quán)威的對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造 給予評價(jià)，能夠更真實(shí)地反應(yīng)產(chǎn)品趨于成熟期的可靠性水平。由此可見，現(xiàn)場數(shù) 據(jù)是很重要的可靠性數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行收集也是必不可少的。
本課題的研宄主要來源于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于工件能耗屬性的制 造系統(tǒng)能效提升方法研宄”。
裝備制造業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)，其發(fā)展水平體現(xiàn)了一個(gè)國家的工業(yè)化水平，是 國家綜合實(shí)力和國際競爭力的主要象征，具有極其重要的戰(zhàn)略意義[1]。而裝備制 造業(yè)的基礎(chǔ)則是精工機(jī)床，精工機(jī)床發(fā)展水平的高低直接決定著裝備制造業(yè)整個(gè) 行業(yè)的水平。一個(gè)國家精工機(jī)床業(yè)的水平己經(jīng)成為衡量該國制造業(yè)水平、工業(yè)現(xiàn) 代化程度和國家綜合競爭力的重要標(biāo)志，直接關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防安全及 戰(zhàn)略地位[2][3]。
現(xiàn)場數(shù)據(jù)是產(chǎn)品的可靠性研究的基礎(chǔ)，但由于研發(fā)周期短、試驗(yàn)成本高，企 業(yè)難以獲得足夠的可靠性數(shù)據(jù)[1()][49]，導(dǎo)致試驗(yàn)單位獲得數(shù)據(jù)的難度增大，不能 從研發(fā)企業(yè)中直接獲得大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。這就要求試驗(yàn)單位在產(chǎn)品出廠后派人進(jìn) 行時(shí)時(shí)跟蹤記錄，從生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)到用戶企業(yè)采集故障數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)。圓 盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)作為加工中心的關(guān)鍵功能部件之一，其可靠性水平是影響 機(jī)床整機(jī)的可靠性水平的主要因素之一。但是考慮到加工中心現(xiàn)場的實(shí)際情況： 加工時(shí)間包括換刀時(shí)間和工步持續(xù)時(shí)間這兩部分，換刀時(shí)間比較短，一般在 5s~10s之間，工步持續(xù)時(shí)間比較長，一般在3min~2h之間，故相對于工步持續(xù) 時(shí)間，換刀時(shí)間比較短，導(dǎo)致現(xiàn)場故障周期拉長，采集效率不高。這就要求除了 在現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)外，試驗(yàn)單位應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)室的條件下，對其進(jìn)行加速試驗(yàn)，快速 激發(fā)其潛在故障，使故障在短時(shí)間內(nèi)暴露出來，提高故障數(shù)據(jù)采集效率。
國內(nèi)對可靠性這門學(xué)科的研宄可以追溯到20世紀(jì)五十年代，相對于美國、 德國、日本、加拿大等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，我國的可靠性研宄起步晚，但在國際發(fā)展 的大環(huán)境下，我國對可靠性的研宄突飛猛進(jìn)。20世紀(jì)80年代，我國相繼成立了 部級和*********可靠性機(jī)構(gòu)：1981年成立了中國電子產(chǎn)品可靠性信息交換中心， 1985年成立了航空設(shè)備可靠性信息通信網(wǎng)，1987年成立了中國機(jī)械工業(yè)可靠性 技術(shù)研究中心，1988年成立了國防科工委質(zhì)量與可靠性中心與信息交換網(wǎng)，1989 年成立了中國軍用電子產(chǎn)品可靠性委員會，1990年成立了中國質(zhì)協(xié)可靠性專業(yè) 委員會，1994年國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)出關(guān)于加強(qiáng)產(chǎn)品可靠性工作的若干意見的通 知mnw。現(xiàn)今，國家高度重視可靠性在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，將可靠性技術(shù)應(yīng)用到 產(chǎn)品的研發(fā)、制造以及使用的各個(gè)階段。在精工機(jī)床領(lǐng)域，國家將精工裝備的可 靠性技術(shù)研究列為科技重大專項(xiàng)，針對精工機(jī)床的可靠性預(yù)測、預(yù)警、設(shè)計(jì)以及 可靠性的建模、評估和分配方法等方面展開了深入的研究。
試驗(yàn)臺控制系統(tǒng)主要包括兩部分：1.下位機(jī)PLC控制。2.上位機(jī)VB程序控 制。PLC通過控制繼電器線圈的得電與失電來控制繼電器觸電（常開觸點(diǎn)閉合, 常閉觸點(diǎn)斷開），進(jìn)而控制試驗(yàn)臺的機(jī)械系統(tǒng)，以此完成自動換刀的動作。上位 機(jī)VB程序通過RS232串口實(shí)現(xiàn)與PLC通訊的，通過HostLink模式來直接給PLC 賦值以及讀取PLC返回來的數(shù)據(jù)。上位機(jī)具有時(shí)時(shí)顯示刀庫運(yùn)行狀態(tài)以及記錄 刀庫運(yùn)行數(shù)據(jù)的能力。
本章針對不同類型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方法進(jìn)行了研宄。從整體上來講，試驗(yàn) 數(shù)據(jù)分為兩種類型：一種為盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)。根據(jù)樣本量的不 同，實(shí)驗(yàn)室故障數(shù)據(jù)和現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)采用不用的建模分析方法，前者由于樣本量 小，一般采用貝葉斯分布模型，后者由于樣本量大，一般采用常用分布模型；另 一種為自動換刀系統(tǒng)換刀頻率。根據(jù)采集數(shù)據(jù)的難易程度，實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場頻率數(shù) 據(jù)分布采用直接計(jì)算法和近似求取法。通過實(shí)驗(yàn)室換刀頻率與現(xiàn)場換刀頻率的對比分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室換刀頻率要比現(xiàn)場換刀頻率高，有利于在短時(shí)間內(nèi)激發(fā)自動 換刀系統(tǒng)的潛在故障，暴露換刀系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。
目前國內(nèi)外在進(jìn)行結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)過程中，無論單個(gè)零部件還是裝配體部件都 要面臨一個(gè)問題一結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題一般需要從四個(gè)方面進(jìn)行解決： 結(jié)構(gòu)應(yīng)力方面、材料力學(xué)性能方面、強(qiáng)度理論[2()]和振動理論。當(dāng)前，大部分固 體力學(xué)計(jì)算將結(jié)構(gòu)應(yīng)力方面的問題作為重點(diǎn)，而材料力學(xué)性能是通過材料實(shí)驗(yàn) 結(jié)合材料結(jié)構(gòu)條件進(jìn)行解決，強(qiáng)度理論則是在兩者聯(lián)合研究的基礎(chǔ)上創(chuàng)建與之 相應(yīng)的強(qiáng)度理論。具體而言，就是研究材料在復(fù)雜應(yīng)力下發(fā)生破壞的規(guī)律，并 建立一套與之相適應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則及理論[2()]，振動理論是在強(qiáng)度理論的基礎(chǔ) 上進(jìn)行模型建立、振動分析、參數(shù)識別等。