[00974190]高档数控机床可靠性提升关键技术及应用

中国是世界第一大机床生产和消费大国，但机床可靠性差，难于满足国防、航空航天等尖端领域需求，严重制约中国制造业整体水平的提升。项目实施前国产机床的平均可靠度不到同期国外机床的1/6，使国家重点领域需要的高档机床几乎完全依赖进口，不仅花费巨额外汇，敏感领域还受西方国家出口限制。为从整体上提升国产机床可靠性，项目在10余项国家级课题的支持下，历经近10年的创新研究和产学研联合攻关，突破可靠性提升的多项关键技术，面向机床行业形成一整套以元动作单元建模为核心、以失效征兆映射模型及快速评估技术为支撑、以主动型早期故障消除技术为保障的可靠性整体解决方案。项目使国产加工中心可靠度MTBF从300小时提升到2298小时，超过2000小时的国际先进水平，项目属于基础共性技术，对整个机床行业产品可靠性水平的整体提升发挥了巨大作用，使国产数控机床成批进入国民经济重点领域，并批量出口到西方国家，经济及社会效益非常显著。主要创新点为：1、元动作单元建模及可靠性控制技术。提出以元动作单元建模为核心的可靠性控制新方法，将建模粒度从部件细化到元动作单元(建模粒度细化8倍以上)，并将单元中的所有零件作为整体进行分析、试验及控制，改变了传统方法以部件为建模粒度、基于孤立零件进行分析的思路。解决了传统方法难于实现精准建模、故障分析与功能脱节、可靠性分析与机械结构脱节等关键问题。2、失效征兆映射模型及快速评估技术。建立了失效征兆映射模型，揭示了故障演化规律，阐明了加速试验机理，建立了加载模型，针对5类量大面广的机床研发了包括六自由度全功能试验台在内的整机快速试验技术及装置，建立了整机可靠性快速评估算法。解决了传统方法周期长、花费大、无法快速评估可靠性等关键问题，评估周期从原来的1年时间缩短到20天左右。3、主动型早期故障消除技术。提出对故障率曲线进行量化分析确定早期故障期的方法，研发了覆盖主要功能部件的全套可靠性试验装置，构建了从元动作单元到整机主动激发故障的可靠性实验平台，制定了成套技术标准和管理规范，建立了以可靠性管控体系为保障的主动型早期故障消除技术体系，突破管理和技术结合瓶颈，将可靠性融入到制造过程的各个环节，通过快速反馈使故障消除从使用阶段提前到制造阶段，实现了早期故障的全因素、全过程、主动型管控，达到将早期故障消除在制造企业的目的。项目技术在国内35家大型骨干机床企业的主要数控机床产品上得到应用，形成国家标准2项，授权自主知识产权24项(发明专利10项)，鉴定成果3项。15家主要应用企业产生新销售额204亿元，新增利润47亿元。项目获中国机械工业科学技术成果一等奖，同行专家鉴定认为：该项成果在可靠性工程方面的体系完整、创新性强、应用效果显著，便于推广应用，对机床行业的科技进步具有显著的推动作用，整体技术处于国际先进水平，在基于元动作的可靠性控制和可靠性快速试验方面处于国际领先水平。