[发明专利]一种卧式加工中心整机的改进的可靠性建模方法

说明书

技术领域

本发明属于加工中心的可靠性工程领域，涉及一种卧式加工中心整机的改进的可靠性建模方法。该方法采用两种分布函数来对某型号的卧式加工中心进行可靠性建模，目的是实现卧式加工中心整机可靠性水平的精准建模。

背景技术

可靠性建模是定量分析加工中心可靠性的重要基础工作，传统的加工中心的可靠性建模主要采用绘制威布尔概率图纸的手段来判断能否使用这种分布函数对加工中心进行拟合，这种方法的准确度不高，为了提高提高加工中心可靠性建模的精准性，本发明提出一种改进的加工中心可靠性建模方法，以提高可靠性建模的精度。

本发明除了采用威布尔分布建模，还使用了一种浴盆分布进行可靠性建模，这种新型的浴盆分布的失效率曲线和加工中心实际的失效率曲线的变化规律一致，所以使用浴盆分布建模可以更好地说明加工中心的可靠性和失效率的变化规律。本文将比较浴盆分布建模和威布尔建模的结果，选取更优的建模结果，而且使用浴盆分布可以更好地揭示加工中心可靠性在整个生命周期(早期故障期、偶然故障期和损耗故障期)的变化规律，求出它的早期失效点和偶然失效点。

这种改进的可靠性建模方法计算手段更加科学，而且引进了新型的浴盆分布，对加工中心的周期可靠性变化规律有更加全面地描述，也可以为加工中心的可靠性建模提供更好的方案。

发明内容

由于加工中心的故障率变化呈‘浴盆’形状变化的规律，所以使用失效率也呈‘浴盆’形状变化的新型浴盆分布对加工中心的故障进行拟合可以更好地描述加工中心在早期故障期和偶然故障期及损耗故障期的故障率的变化规律；威 布尔分布的拟合性很好，而且计算方法简单。本发明将这两种建模结果进行比较，从而得出更加精确的加工中心可靠性模型。

为了实现上述目的，本发明的卧式加工中心的改进可靠性建模方法包括以下步骤：

步骤一：

对采集到的某卧式加工中心的故障数据进行预处理，通过故障发生时间和故障修好时间，计算得到故障间隔时间，如附图1所示：

式(1)中：为每个故障的故障发生时间，为故障修好时间；为下一个故障的故障发生时间，为故障修好时间。

故障间隔时间X_i处的经验分布函数为：

经验分布函数是逼近于实际分布函数的函数，可以作为加工中心的故障间隔时间的实际分布函数。

步骤二：

采用威布尔分布进行可靠性建模，故障间隔时间X_i为拟合的x数据值，经验分布函数为拟合的y数据值。首先将x，y进行威布尔变换：

x＝lnt(3)

然后求出参数

式(4)中，l_xy和l_xx为最小二乘法的计算中间值，计算公式如下：

式(5)、(6)中，和是x和y的均值，计算公式如下：

然后求出参数

然后求出威布尔分布的参数：α、β，公式如下：

步骤三：

采用新型浴盆分布进行卧式加工中心可靠性建模。首先也是根据浴盆分布函数特点进行相应的简化变换，统计量Y_i可以设为：

因为浴盆分布的分布函数F(x)为：

式(14)中，λ为刻度参数，a为早期失效参数，b为偶然失效参数。

将式(14)带入到式(13)中，可以得到：

然后根据最小二乘思想，使每一个次序统计量计算得出的函数平方和最小，得出最小二乘估计Q(λ，a，b)如下所示：

当最小二乘估计Q(λ，a，b)达到最小值时的λ，a，b的值即为参数的最小二乘估计。然后使用式(16)分别对参数λ，a，b求导：

使方程f₁、f₂和f₃的结果尽可能接近0即可得出最接近的参数结果。为后面表示方便，将f₁、f₂和f₃三个方程表示成方程组f(x)，如式(20)所示。