基于 FMECA 的叶片加工中心可靠性分析.pdf

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1、数控加工技术现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１５年第６期*基于FMECA的叶片加工中心可靠性分析牟冰，杨庆东，王军见（北京信息科技大学机电工程学院，北京１００１９２）摘要：通过搜集与深入分析五轴联动叶片加工中心在用户现场的故障数据，找出影响加工中心整机可靠性的故障部位、模式及潜在的原因，分析出加工中心故障发生的高频子系统，确定加工中心可靠性的薄弱环节，并针对薄弱环节对加工中心可靠性提出改进措施与建议，提高加工中心的可靠性。关键词：加工中心；故障模式；故障原因；

2、可靠性；建议中图分类号：ＴＧ６５９文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１５）０６—００８９—０４ReliabilityanalysisofblademachiningcenterbasedonFMECAＭｕＢｉｎｇ，ＹａｎｇＱｉｎｇｄｏｎｇ，ＷａｎｇＪｕｎｊｉａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ）Abstra

3、ct：Ｂｙｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇａｎｄｉｎ－ｄｅｐｔｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｉｖｅ－ａｘｉｓｌｉｎｋａｇｅｂｌａｄｅｆａｉｌｕｒｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｅｎｔｅｒａｔｔｈｅｓｃｅｎｅｏｆｔｈｅｕｓｅｒ，ａｆ－ｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｍａｃｈｉｎｅｆａｕｌｔ，ｐａｔｔｅｒｎａｎｄｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｕｂｓｙｓｔｅｍｏｆｆａｉｌｕｒｅ，ｔｏｄ

4、ｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｗｅａｋｌｉｎｋｓ，ａｎｄａｉｍａｔｔｈｅｗｅａｋｌｉｎｋｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓａｎｄｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒ．Keywords：ｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒ；ｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅ；ｆａｉｌｕｒｅｃａｕｓｅ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ｓｕｇｇｅｓｔ０引言１加工中心的故障部

5、位分析五轴联动叶片加工中心是专门用来加工汽轮机、航空航天发动机等叶片和其他窄长形具有空间１．１故障统计［１］复杂曲面零件的机床，能显著减少对复杂曲面的从２０１２年１１月１日～２０１３年１２月１日，跟踪调加工时间及工件的设定装夹时间，保证曲面的加工查了某机床厂生产的６７台加工中心的故障数据。精度。１．２故障部位分析由于该加工中心功能密集、结构复杂、加工工况经过对故障数据的分析，得知该叶片加工中心自［２］多变且负荷较大，使其故障率增加、可靠性降低，严动换刀装置、直驱双轴转台及高速主轴单元这三个部重影响了使用与经

6、济性能。鉴于加工中心的强大性位的故障占总故障的５０％以上，因此这三个部位的故能和在航空航天、国防领域的重要战略地位，对其进障是当前需要重点解决的问题，也是提高五轴联动叶［３］行可靠性分析具有重要的意义。片加工中心可靠性的关键部位。该叶片加工中心目前国内对于五轴联动叶片加工中心可靠性的的模型如图１所示。研究比较少。该机床是立式斜床身、拥有高速主轴单元、直驱根据搜集的６０多台叶片加工中心实际使用时的双轴转台和自动换刀装置等功能部件的五轴联动故障数据并对其进行分析，找出影响加工中心整机可机床。靠性的故障模式及其潜

7、在原因，并根据原因提出了全自动换刀装置含有机械、电气及液压等元件，换方位的可靠性建议与措施。刀时机械手和刀库执行动作多、动作快，换刀时易发*国家科技重大专项项目（２０１２ＺＸ０４０１０－０２１）；北京市教委机械工程产学研联合研究生培养基地项目（ＰＸＭ２０１３－０１４２２４－００００４１）８９２０１５年第６期现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）生故障。度高的机电一体化功能部件，并且由于零／部件在加工、制造装配环节的误差和控制系统的外部干扰等因素使转台容易有定位不准的情况

8、发生。高速主轴单元涉及电动机、润滑和控制等多个方面，高速运转时容易发生松动、渗漏等故障，这些故障严重威胁到加工中心的整机可靠性。下面对加工中心进行故障分析以便采取措施提高其可靠性。假设自动换刀装置、直驱双轴转台和高速电主轴代码依次是１、２和３。２加工中心的故障模式及危害度分析图１叶片加工中心模型根据得到的故障数据和相关计算公式［４］，计算该１．自动换刀装置２．高速主轴单元３．直驱双轴转台叶片加工中心自动换刀装置、