本文以國內(nèi)某重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋生產(chǎn)線上16臺國產(chǎn)MDH80加工中心作 為研究對象,。運(yùn)用FMECA和FTA分析法分析了這16臺加工中心在早期失效期的故障 數(shù)據(jù),。并利用可靠性分配來改進(jìn)加工中心的設(shè)計(jì)。得出的結(jié)論如下：
近幾年,，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造技術(shù)日趨成熟,，CAD、CAM技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)企 業(yè)中,，以此而造成非常龐大的數(shù)據(jù)信息流|211,。相當(dāng)一部分企業(yè)出現(xiàn)了技術(shù)數(shù)據(jù)不會管理、 不知如何管理,，重要數(shù)據(jù)的交叉錯(cuò)誤及丟失的現(xiàn)象并且該屢見不鮮,。PDM技術(shù)的產(chǎn)生， 給廣大企業(yè)提供了一種管理理念和思路,，也為企業(yè)提供了一些可用的平臺,，有效地降低了 企業(yè)的管理成本，在某些行業(yè),，例如機(jī)械行業(yè),，極大地降低了設(shè)計(jì)及制造成本。
加工中心夾具通常具有以下特點(diǎn)：（1)加工中心具有自動(dòng)換刀的功能,，這一功能決定 了它的刀具為懸臂式,，因此在夾具上不安裝引導(dǎo)刀具的導(dǎo)向件，如鏜模套,、鉆模板等,；（2) 為了使待加工表面充分暴露在外，要求夾具******限度開敞,，必要時(shí)可以在夾具體上銑出空 洞,，避開鉆夾頭、鏜桿等,，避免其與夾具體發(fā)生干涉,，使得可以刀具懸伸長度縮短，可以 提高剛度,；（3)在工件待加工面與底面相交的時(shí)，應(yīng)在夾具上設(shè)能將工件提高一定高度的 等高元件,，以方便進(jìn)刀,，也能滿足主軸與工作臺面最小距離的要求。此外,，工件夾具不得 與機(jī)床的各元件相互干涉,，安裝后的工件和夾具最高點(diǎn)不能影響主軸換刀操作,，否則會影 響效率《與通用機(jī)床相比，加工中心所用的夾具的要求要更簡單,、結(jié)構(gòu)緊湊,、剛度高、精 度高,，裝夾便利,、快速，具有一定的柔度p61,。
三維裝配是指三維產(chǎn)品模型的裝配過程,，是一種基于虛擬環(huán)境的裝配技術(shù)，一定環(huán)境 下也叫虛擬裝配,。三維裝配利用計(jì)算機(jī)工具,，以模型為基礎(chǔ)進(jìn)行與裝配相關(guān)的工作，它不 需要實(shí)體產(chǎn)品或零件支持,，相反還可以支持實(shí)體產(chǎn)品裝配,，在軟件平臺中，只需通過分析,、 先驗(yàn)?zāi)Ｐ?、可視化和?shù)據(jù)表達(dá)等手段模擬物理實(shí)驗(yàn)。三維裝配是虛擬制造的一個(gè)非常重要,、 關(guān)鍵的環(huán)節(jié),，也是未來數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造中將不斷改進(jìn)的重點(diǎn)。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)二維裝配工藝 中,，單純的表格,、文字、二維圖己經(jīng)不能全面的表達(dá)復(fù)雜的裝配工藝了,。由于企業(yè)三維 CAD(Computer Aided Design)軟件的普及應(yīng)用,，基于三維模型的裝配技術(shù)可以很好解決這 個(gè)問題。在三維虛擬的環(huán)境下,，可以進(jìn)行模型檢驗(yàn),、干涉檢查、可視化數(shù)據(jù)表達(dá),、模 擬裝配過程等方法,，這些方法能很好的幫助工藝設(shè)計(jì)者直觀地看到裝配的工藝及對可行性 有了感官的判斷。
滾珠絲杠系統(tǒng)由于摩擦阻力小,、傳動(dòng)效率高,、可逆性、剛度好,、高精度,、使用 壽命長等優(yōu)點(diǎn),，被廣泛應(yīng)用于龍門加工中心、落地鏜銑床等各種工業(yè)設(shè)備和精密機(jī) 床中[47],。滾珠絲杠副作為龍門加工中心XH2130的關(guān)鍵傳動(dòng)部件,，能夠?qū)崿F(xiàn)精密傳 動(dòng)與準(zhǔn)確定位的功能。由于絲杠的傳動(dòng)誤差將直接影響整機(jī)的定位精度性能,，進(jìn)而 還會影響到工件的加工精度,。而滾珠絲杠在運(yùn)動(dòng)過程中，將與螺母和軸承發(fā)生摩擦 而產(chǎn)生熱量,。隨著滾珠絲杠回轉(zhuǎn)速度的增加,，使得溫度上升，溫升又會引起熱變形 導(dǎo)致絲杠定位精度變化,，最終導(dǎo)致機(jī)床橫梁系統(tǒng)的定位精度下降,，這對絲杠傳動(dòng)系 統(tǒng)和整機(jī)都是不利的。因此,，橫梁系統(tǒng)中滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)熱態(tài)特性的研宄,，對提 高龍門加工中心的工作精度具有非常重要的意義。
隨著現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)和高新技術(shù)的迅速發(fā)展,，對于機(jī)械加工行業(yè),，各種高級加工中心 不斷產(chǎn)生，許多復(fù)雜曲面的加工問題都迎刃而解,，但隨著加工中心機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日趨 復(fù)雜,，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造,、使用等諸多因素導(dǎo)致器故障能造成的危害程度又大為增加,， 因而對可靠性的要求也越來越高。在航海,、航空,、航天、核電技術(shù),、高技術(shù)兵器,、電子、 機(jī)械等現(xiàn)代許多重要的工程領(lǐng)域中,，系統(tǒng)的可靠性已成為最重要的評價(jià)指標(biāo)之一 [1~3],。 可靠性工作貫穿于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì),、技術(shù)設(shè)計(jì),、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)與操作使用 直至退役的全壽命過程,。
故障模式、影響及危害性分析(FMECA)是可靠性設(shè)計(jì)的一種分析方法,。其目的在于 預(yù)防和控制故障,，提高產(chǎn)品的可靠性。由于該方法比較簡單,、實(shí)用,、費(fèi)用低、效果明顯 及適用于各種產(chǎn)品的全壽命周期等優(yōu)點(diǎn),，得到了工程界的廣泛重視,。
本章介紹加工中心FMECA軟件設(shè)計(jì)的甚本思想，首先,，介紹了軟件的基本功能,， 進(jìn)而分兩個(gè)方面進(jìn)行了功能分析。從安全設(shè)計(jì)和主要功能設(shè)計(jì)的角度介紹了軟件的功能 設(shè)置,。最后介紹了軟件的安裝過程,，界面的設(shè)計(jì)狀況，以及菜單功能的設(shè)置情況,。
本章闡述了精密復(fù)合式鏜銑加工中心結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求,，在綜合分析 國內(nèi)外的立臥式加工中心總體布局的基礎(chǔ)上，總結(jié)了各種機(jī)床運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)分配形 式的特點(diǎn),。(2)以裝甲車的精密復(fù)雜箱體類零件為對象,，分析了零件的結(jié)構(gòu)特征以及對 加工該類零件的設(shè)備進(jìn)行需求分析，綜合運(yùn)動(dòng)部件的輕質(zhì)量,、高剛度要求,，確定 了將單龍門式鏜銑加工中心和臥式鏜銑加工中心相結(jié)合，采用電主軸和機(jī)械主軸 的雙主軸的單龍門立臥布局的復(fù)合化結(jié)構(gòu),。
本章以復(fù)合式鏜銑加工中心滑枕撓曲變形為例,，研究其滑枕撓曲變形誤差補(bǔ) 償問題，提出了兩種補(bǔ)償方案,，在綜合分析方案的優(yōu)劣性后,，最終以“液壓一拉 桿”補(bǔ)償方法為設(shè)計(jì)方案，通過理論計(jì)算和有限元仿真得出拉桿補(bǔ)償力的值,，運(yùn) 用最小二乘法擬合得到拉桿補(bǔ)償力與滑枕行程的函數(shù)關(guān)系以及對應(yīng)的曲線,，利用有限元分析方法驗(yàn)證了補(bǔ)償效果，拉桿補(bǔ)償力可實(shí)現(xiàn)從零到******補(bǔ)償力的無極加 載,，加載補(bǔ)償力后滑枕的******撓曲變形量被控制在l(Vm之內(nèi),，結(jié)果表明液壓拉桿 補(bǔ)償效果達(dá)到了預(yù)定期望，顯著提高了機(jī)床的加工精度。