数控机床可靠性的故障模式、影响及危害分析研究现状及发展趋势

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作者 田海龙 孙雨治 +3 位作者 杨兆军 刘志峰 陈传海 何佳龙 《中国机械工程》 北大核心 2025年第7期1430-1441,共12页

故障模式、影响及危害分析在数控机床可靠性维护中发挥着重要作用,当前研究聚焦于多元因素综合评估、多源层次信息集成、多分析方法集成和动态特性建模四个方面。通过系统梳理现有研究成果,剖析了四个方面的优势与现存问题。通过整合行... 故障模式、影响及危害分析在数控机床可靠性维护中发挥着重要作用,当前研究聚焦于多元因素综合评估、多源层次信息集成、多分析方法集成和动态特性建模四个方面。通过系统梳理现有研究成果,剖析了四个方面的优势与现存问题。通过整合行业需求特征,阐述了机床故障模式、影响及危害分析的演进路径,为构建高精度的机床可靠性评估体系提供了理论依据。 展开更多

关键词 数控机床 可靠性分析 故障模式、影响及危害分析 研究现状

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新工科背景下MATLAB GUI在数控机床故障强度函数实验教学中的应用 被引量：1

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作者 何佳龙 何秀麟 +2 位作者 安阳 王昕 罗巍 《机械设计》 北大核心 2025年第3期157-162,共6页

随着新一代科技革命和产业革命的不断深入,传统的工程教育已经无法满足新时代对工科人才的需求,因此,高校如何作出教育应答,如何加快推进工科教育的改革、加快新工科拔尖人才的培养,成为我国高等教育发展的必然需求。面向新工科背景,突... 随着新一代科技革命和产业革命的不断深入,传统的工程教育已经无法满足新时代对工科人才的需求,因此,高校如何作出教育应答,如何加快推进工科教育的改革、加快新工科拔尖人才的培养,成为我国高等教育发展的必然需求。面向新工科背景,突破传统教育的局限,优化学科专业新结构,以及创新教育教学新模式具有重要意义。文中围绕数控机床故障强度函数实验教学,查找当前课程建设的不足,积极探索新工科实验教学新手段,基于MATLAB GUI平台进行数控机床故障强度函数建模仿真试验平台的建设,对辅助课堂教学、开展实验项目,加深学生对理论知识的理解及对工程实践能力的培养具有积极的意义。 展开更多

关键词 新工科 数控机床 虚拟仿真 可靠性 故障强度函数

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加工中心关键功能部件可靠性加速试验模型综述

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作者 赵童 李国发 +1 位作者 王军见 张林杰 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第5期80-86,共7页

加速试验中确定加速模型的重要性不言而喻。模型的选择直接影响到试验结果的准确性和预测的可靠性。为缩短可靠性评估周期、快速评估产品的可靠性,以加工中心关键功能部件中的刀库和主轴为例,对各类加速模型的方法和适用性进行了介绍和... 加速试验中确定加速模型的重要性不言而喻。模型的选择直接影响到试验结果的准确性和预测的可靠性。为缩短可靠性评估周期、快速评估产品的可靠性,以加工中心关键功能部件中的刀库和主轴为例,对各类加速模型的方法和适用性进行了介绍和分析。从模型提出的方法及其适用性出发,将加速模型分为单应力加速模型、双应力加速模型和多应力加速模型,这些模型在工程实践中发挥了重要作用,但同时也面临着在复杂多变的实际环境中精确预测的挑战。介绍了3类加速模型中具有代表性的模型,通过模型的介绍与分析,指出了现有加速模型存在的缺陷,给出了加速模型的构建方法,最后对加速模型的发展动态进行了展望。 展开更多

关键词 加速试验 加速模型 可靠性 多应力 功能部件

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考虑制造误差的工业机器人精度可靠性分析 被引量：5

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作者 李国发 韩良晟 +1 位作者 何佳龙 王继利 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第5期5-11,共7页

针对工业机器人定位精度受关节加工及装配误差等不确定因素影响的问题,提出了一种基于运动学模型和Kriging代理模型的六自由度工业机器人可靠性分析方法。通过D-H模型建立了六自由度工业机器人理想正运动学模型,建立了各关节配合表面误... 针对工业机器人定位精度受关节加工及装配误差等不确定因素影响的问题,提出了一种基于运动学模型和Kriging代理模型的六自由度工业机器人可靠性分析方法。通过D-H模型建立了六自由度工业机器人理想正运动学模型,建立了各关节配合表面误差传递路径并结合小位移旋量法(SDT)与MD-H模型构建了六自由度工业机器人的包含关节误差的运动学模型,利用蒙特卡洛进行仿真试验。利用拉丁超立方抽样(LHS)试验构建了六自由度工业机器人功能函数的Kriging代理模型,并基于代理模型和蒙特卡洛方法进行了可靠性分析和灵敏度分析,确定了影响六自由度工业机器人定位精度的主要因素。 展开更多

关键词 可靠性 定位精度 Monte-Carlo KRIGING 灵敏度分析

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高端数控机床的现状和发展 被引量：10

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作者 刘志峰 滕学政 +3 位作者 刘炳业 杨聪彬 张涛 闫俊 《机床与液压》 北大核心 2024年第22期1-7,共7页

高端数控机床的发展水平直接决定着一国装备制造业的技术水平,进而影响国家整体工业竞争力和综合国力,因此也是衡量一个国家工业现代化的重要标志。以高端数控机床为研究对象,归纳总结了其产业特征和发展趋势,结合国内外高端数控机床产... 高端数控机床的发展水平直接决定着一国装备制造业的技术水平,进而影响国家整体工业竞争力和综合国力,因此也是衡量一个国家工业现代化的重要标志。以高端数控机床为研究对象,归纳总结了其产业特征和发展趋势,结合国内外高端数控机床产业发展现状,详细分析了我国高端数控机床在产业需求规模、高端用户场景、完整产业体系和赋能技术发展等方面的优势,阐述了在关键技术研究、技术创新体系建设、高端配套水平、产业发展生态和智能落地应用等领域的短板,并由此给出高质量实施国家重大科技计划、高质量建设机床装备创新体系、高质量提升产业基础支撑能力、高质量优化行业发展生态环境以及高质量推动智能集成示范推广的发展策略。 展开更多

关键词 高端数控机床 产业特征 发展趋势 优势短板 政策建议

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基于LabVIEW软件的链式刀库可靠性试验平台设计与开发 被引量：4

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作者 刘山明 王继利 +2 位作者 李国发 何佳龙 王永志 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2022年第11期46-49,67,共5页

针对链式刀库等机床关键功能部件开发了基于LabVIEW软件的可靠性试验平台,实现了链式刀库换刀过程的虚拟仿真及模拟真实工况进行可靠性试验的功能。试验平台硬件部分采用传统的PLC控制方式;虚拟仿真控制软件部分包含实时通信、换刀控制... 针对链式刀库等机床关键功能部件开发了基于LabVIEW软件的可靠性试验平台,实现了链式刀库换刀过程的虚拟仿真及模拟真实工况进行可靠性试验的功能。试验平台硬件部分采用传统的PLC控制方式;虚拟仿真控制软件部分包含实时通信、换刀控制、运行监测、数据统计等模块,能够模拟完成点动换刀、自动换刀2种换刀模式。实验采用S7-PLCSIM软件和博途TIA Portal软件进行了联合仿真及测试,结果表明:设计开发的链式刀库可靠性试验平台能够实现预期的虚拟仿真及硬件控制功能。 展开更多

关键词 链式刀库 LABVIEW软件 可靠性试验 PLC控制

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面向操作可靠性提升的复合工业机器人运动规划 被引量：3

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作者 裴艳虎 刘志峰 +2 位作者 许静静 杨聪彬 郑继贵 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第3期49-54,共6页

复合工业机器人的应用能够有效提升智能制造车间生产效率。而在其运动规划问题中,基于移动平台调整的机械臂初始站姿直接决定了目标任务是否能够可靠执行。为解决以上问题,提出一种考虑机械臂初始站姿的运动规划优化方法。基于前期基础... 复合工业机器人的应用能够有效提升智能制造车间生产效率。而在其运动规划问题中,基于移动平台调整的机械臂初始站姿直接决定了目标任务是否能够可靠执行。为解决以上问题,提出一种考虑机械臂初始站姿的运动规划优化方法。基于前期基础,采用旋量描述和切片表征方法分别解决了复合工业机器人运动学建模和最小避障距离建模问题,为进行轨迹优化提供了模型基础;建立了最小化耗能当量和运动时间的运动规划优化模型,通过考虑初始站姿影响设计了包括移动运动参数、冗余关节角度和机械臂运动参数在内的混合优化变量集,同时考虑运动学约束和避障约束条件保证机械臂运动平稳性和安全性;结果表明,基于规划优化的复合工业机器人具有较高的操作可靠性。 展开更多

关键词 复合工业机器人 运动规划优化 操作可靠性

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重型数控机床-基础系统低频隔振研究 被引量：1

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作者 苏贺旺 刘志峰 +2 位作者 李彦生 姜凯 张建涛 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第1期226-233,共8页

为解决低频环境振动导致重型数控机床加工精度降低问题,考虑机床与振源距离、振动频率等因素,采用Plaxis建立基于黏弹性人工边界的振源-土体-隔振沟三维模型,系统分析空沟、填充沟的参数(深度、宽度、距离、填充材料等)对隔振效果的影响... 为解决低频环境振动导致重型数控机床加工精度降低问题,考虑机床与振源距离、振动频率等因素,采用Plaxis建立基于黏弹性人工边界的振源-土体-隔振沟三维模型,系统分析空沟、填充沟的参数(深度、宽度、距离、填充材料等)对隔振效果的影响,并首次提出空沟-泡沫填充沟的组合形式。结果表明,隔振沟深度是决定性因素,隔振沟距离越远隔振效率相对越低,空沟宽度影响很小,泡沫填充沟宽度的影响小于深度,双泡沫填充沟方案是比单泡沫沟更经济有效的替代方案,而空沟-泡沫填充沟的隔振性能更好且结构更稳定,最终,将此新型组合隔振形式应用到机床隔振,优化隔振沟参数后可将振动响应降低到原来的15%以下,有效降低环境振动对机床的影响。 展开更多

关键词 振动与波 重型数控机床 隔振沟 有限元分析

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工业母机正向设计技术研究进展 被引量：1

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作者 陈传海 宋晋奇 +4 位作者 刘志峰 郭劲言 赵永胜 刘洪强 王军见 《机床与液压》 北大核心 2025年第13期1-10,共10页

工业母机作为现代制造业的核心装备,其发展水平直接决定国家制造业的整体竞争力。长期以来,我国高端机床装备的研发主要采用跟随仿制策略,导致所研制产品在功能和性能上不及仿制对象,因此同期国产机床装备远落后于国际先进产品。为满足... 工业母机作为现代制造业的核心装备,其发展水平直接决定国家制造业的整体竞争力。长期以来,我国高端机床装备的研发主要采用跟随仿制策略,导致所研制产品在功能和性能上不及仿制对象,因此同期国产机床装备远落后于国际先进产品。为满足机床装备向高端化、自主化发展的迫切需求,亟须开展机床正向设计技术研究,系统性地指导机床的结构优化与创新,突破传统设计方法中“试错迭代”的局限,实现机床性能设计的自主可控。从工业母机运动链设计、静动刚度设计、热平衡设计、机电耦合设计和几何精度设计等方面,综述有关工业母机正向设计技术的国内外研究现状,分析指出正向设计技术存在的不足,并展望工业母机正向设计技术的发展动态。 展开更多

关键词 工业母机 运动链设计 静动刚度设计 热平衡设计 机电耦合设计 几何精度设计

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电主轴恒定多应力加速退化试验优化设计 被引量：1

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作者 王云艺 郭劲言 +3 位作者 王朝 孔令通 杨兆军 阿喜塔 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第3期187-193,共7页

为有效缩短电主轴加速退化试验周期,控制试验成本,并提高可靠性评估精度,提出了一种改进的多应力恒定加速退化试验优化设计方法。通过以试验费用为约束条件,采用A和D双优化准则建立优化模型,先运用粒子群算法构造试验方案备选集,后利用M... 为有效缩短电主轴加速退化试验周期,控制试验成本,并提高可靠性评估精度,提出了一种改进的多应力恒定加速退化试验优化设计方法。通过以试验费用为约束条件,采用A和D双优化准则建立优化模型,先运用粒子群算法构造试验方案备选集,后利用Monte Carlo仿真方法生成加速退化试验的仿真故障数据,最终经统计分析得到加速退化试验(accelerated degradation test,ADT)最优试验方案。通过得出某型号电主轴的优化设计结果与现有常见的优化方法类比分析试验,证明了本方法可有效降低试验时间,提升试验效率,降低试验成本,具备可靠性与有效性。 展开更多

关键词 电主轴 加速退化试验 优化设计 粒子群算法 Monte Carlo仿真

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面向筋板布局的机床基础件立柱的多目标拓扑优化

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作者 牛鹏 程强 +1 位作者 杨聪彬 刘志峰 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第3期241-249,共9页

为提高机床关键基础大件立柱的综合性能,通过振动噪声测试分析系统,开展不同方向上某机床立柱的敲击测试实验,以得到其全部模态。在实验结果分析基础上,利用Abaqus软件进行面向筋板布局的立柱多目标拓扑优化分析。根据分析结果,修整并... 为提高机床关键基础大件立柱的综合性能,通过振动噪声测试分析系统,开展不同方向上某机床立柱的敲击测试实验,以得到其全部模态。在实验结果分析基础上,利用Abaqus软件进行面向筋板布局的立柱多目标拓扑优化分析。根据分析结果,修整并重构新的立柱筋板布局。优化前后立柱有限元分析对比显示,其质量减轻10.09%,最大变形量减少5%,固有频率亦有一定程度提升。优化结果表明所进行的工作,既减轻了立柱整体质量,节省了立柱工程用料,又在一定程度上提升了其动静态性能。 展开更多

关键词 数控机床 机床立柱 筋板布局 多目标优化 拓扑优化 轻量化设计

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超疏水表面黏附性调控研究进展

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作者 徐鑫哲 黄虎 安鸿 《中国表面工程》 北大核心 2025年第4期1-22,共22页

超疏水性在调控材料表面功能特性方面具有广阔的应用前景,超疏水表面的黏附性对水滴在其表面上的动态行为有重要影响。通过控制表面微结构、化学成分以及外界刺激等,可实现对超疏水表面黏附性的调控,该技术可广泛应用于微流体调控、防... 超疏水性在调控材料表面功能特性方面具有广阔的应用前景,超疏水表面的黏附性对水滴在其表面上的动态行为有重要影响。通过控制表面微结构、化学成分以及外界刺激等,可实现对超疏水表面黏附性的调控,该技术可广泛应用于微流体调控、防尘防污和雾气收集等领域。从自然界中具有特殊黏附性的超疏水生物体表面出发,系统探讨水滴与超疏水表面之间黏附行为的产生机制、调控理论及表征技术。在此基础上,综述近年来在调控超疏水表面黏附性方面的主要研究进展。研究表明,通过调整激光加工参数改变表面微结构、调控表面化学成分以控制表面能,均可实现对超疏水表面黏附性的精确调控。此外,借助外部刺激(如光照、磁场、温度等)还可实现超疏水表面黏附性的动态可逆调控。最后,探讨超疏水表面黏附性调控技术在智能响应材料和表面科学融合创新等方面的应用价值,强调其在自清洁、液体操控及药物运输等领域中的发展潜力。 展开更多

关键词 超疏水性 黏附性 表面微结构 调控

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低刚度薄壁件铣削加工刀具破损及表面质量分析 被引量：1

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作者 李亮亮 牟建伟 +2 位作者 刘标 徐继文 刘志峰 《工具技术》 北大核心 2024年第9期122-126,共5页

为分析低刚度薄壁在切削过程中的情况,进行了低刚度薄壁的小径向浸入比切削试验,通过实时监测的方式同步采集薄壁厚度方向的加速度信号和XYZ三个方向的切削力信号,并且通过超景深显微镜对刀具的磨损破损状况及加工表面质量进行观测。试... 为分析低刚度薄壁在切削过程中的情况,进行了低刚度薄壁的小径向浸入比切削试验,通过实时监测的方式同步采集薄壁厚度方向的加速度信号和XYZ三个方向的切削力信号,并且通过超景深显微镜对刀具的磨损破损状况及加工表面质量进行观测。试验发现:薄壁刚度较低时,切削振动剧烈,加速度值和X方向的切削力随着进给速度的增大而快速增大;薄壁振动会导致刀具刀刃部分破损现象早于磨损发生,出现多处块状掉落;薄壁顶部因其更弱的刚度导致大量的长条状凸起,严重影响表面质量,且薄壁表面下部加工质量明显优于上部;低刚度时采用逆铣比顺铣更能适当降低切削力并减少毛刺的出现。 展开更多

关键词 薄壁 低刚度 刀具破损 表面质量 铣削力

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基于模糊数据处理的我国机床技术差距评价体系 被引量：5

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作者 苏铮 李丽 +3 位作者 许静静 刘炳业 刘志峰 杨聪彬 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第6期84-91,共8页

长期以来,我国以数控机床为代表的装备制造业重点产品技术差距缺乏量化测度研究,导致无法用客观的表征方法来衡量和评价数控机床技术发展水平。针对以上问题,从共性技术、典型主机产品、数控系统和关键功能部件4个方向出发进行技术要素... 长期以来,我国以数控机床为代表的装备制造业重点产品技术差距缺乏量化测度研究,导致无法用客观的表征方法来衡量和评价数控机床技术发展水平。针对以上问题,从共性技术、典型主机产品、数控系统和关键功能部件4个方向出发进行技术要素项细分,构建了对标世界先进领先水平的高档数控机床技术差距评价体系;提出我国机床技术水平与国际(地区)先进水平的年代差距量化表征方法;建立了基于模糊数据处理的分项技术水平评价模型、共性技术产品水平评价模型和产品关键技术综合评价模型。最后,基于该体系进行了大样本数据调研,基于评价模型进行了机床技术年代差距量化分析,评价结果可为政府科学决策及行业发展规划提供重要支撑。 展开更多

关键词 机床技术差距 评价体系 差距量化表征 模糊数据处理 技术评价模型

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基于模糊证据理论的储刀选刀系统故障率评估 被引量：3

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作者 陈炳锟 张英芝 +1 位作者 申桂香 秦猛猛 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期81-88,共8页

储刀选刀系统是加工中心的薄弱环节,准确评估其故障率对提升整机可靠性意义重大.然而,由于系统故障数据较少、复杂程度高等原因,评估其部件故障率存在不确定性.基于此,文中综合考虑引起故障的多源因素,采用证据理论有效处理不确定性信息... 储刀选刀系统是加工中心的薄弱环节,准确评估其故障率对提升整机可靠性意义重大.然而,由于系统故障数据较少、复杂程度高等原因,评估其部件故障率存在不确定性.基于此,文中综合考虑引起故障的多源因素,采用证据理论有效处理不确定性信息,通过投影加权法进行多源信息融合,同时采用可靠性模糊语言集理论进行故障率影响因素的模糊化处理,进而确定以区间数表达的部件故障率评估结果.最后以国产某加工中心储刀选刀系统为例进行了实例分析,验证了该方法的有效性和可行性. 展开更多

关键词 储刀选刀系统 故障率区间 不确定性 证据理论

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机床行业发展现状及未来趋势浅析与思考 被引量：15

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作者 陈剑峰 黄祖广 +3 位作者 刘志峰 郑亚琦 王文浩 陈传海 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第6期68-72,共5页

简要分析了国内外机床行业的发展现状与发展特点,阐述了机床行业发展所面临的形势与问题,围绕我国经济社会发展和国家安全的重大战略需求,提出了机床行业发展的几个重点,并根据当前国内机床行业现状提出了若干发展措施与建议。

关键词 数控机床 行业发展

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