数控刀架是数控车床的关键功能部件之一,数控刀架的可靠性直接影响着整机的可靠性水平。根据多年来世界各国实施可靠性工程的经验,在全寿命周期内,对可靠性起重大影响的是设计阶段。在设计阶段分配合理的可靠性值既能避免浪费资源又能有效提高产品可靠性。可靠性预计和分配是数控刀架可靠性设计的主要内容,对提高固有可靠性和确保达到可靠性设定目标极为重要。对数控伺服刀架可靠性进行深入研究,提供合理的可靠性分配和预计方案,对我国数控刀架的专业化生产和可靠性的提高具有重要的指导意义。目前国内的数控装备企业虽然开展了一些具体的可靠性设计相关工作,但由于数控刀架故障数据的缺失,且对数控刀架这种复杂的机电设备尚无公认的可靠性分配与预计方法,因此多数企业并没有开展有效的可靠性分配和预计工作。针对以上问题,本文针对SLT系列数控伺服刀架的可靠性设计,提出了基于综合因子的可靠性分配与预计方法,主要研究如下:(1)首先分析SLT系列数控伺服刀架的工作原理及结构功能,完成子系统的划分和故障数据采集与故障分析。通过长期对现有相似产品进行可靠性试验,收集现有产品现场试验的故障数据,利用故障模式影响和危害性分析(Failure Mode Effects Criticality Analysis,FMECA)得到现有的相似刀架的故障模式和原因,编写了相应代码表和频率表,分析各子系统故障的危害性。能够给出可靠性分配过程中部分指标的统计数据,并对专家评分起到指导作用,同时也为可靠性预计模型的建立提供了基础数据。(2)运用改进的综合因子法进行影响因素的层次划分,针对专家更容易使用模糊语言给出评价的习惯,选择模糊集理论对二层元素进行影响程度的分析。考虑到同层的影响因素之间并不是相互独立的,各影响因素之间具有相关性,采用灰色关联理论的方法对一层影响因素进行分析,该方法考虑了同层元素之间关联性。为了解决由于专家打分偏差带来的影响,引入了有序加权平均(Ordered Weighted Averaging,OWA)算子,将OWA算子与综合因子评价方法相结合能够有效的平衡专家打分带来的不确定性影响。最后建立全局指标模型得到目标层的权重。(3)对常用可靠性分配方法进行分析,为了解决分配过程中影响因素之间独立考虑和专家打分带来的不确定性问题,提出了一种将灰色关联理论、模糊集理论和OWA算子结合的数控刀架可靠性分配方法。综合考虑了技术水平、重要度、复杂度、运行环境、维修性、费效比等多种影响因素,并将因素细化并分层,建立分层的综合因子评价模型,给出评价标准。综合现场试验得到的统计数据,建立子系统全局指标模型,得到每个子系统的全局指标,以故障率为分配指标将数控刀架系统的总体故障率分配到各子系统,完成数控伺服刀架的可靠性分配。最后将本文方法与常用的可靠性分配方法进行对比,并验证了本文方法具有较好的鲁棒性。(4)针对目前数控刀架可靠性预计研究的缺失,和传统相似比较法用于数控刀架可靠性预计时预计对象和相似产品难以准确评定的问题,研究了一种结合综合因子评价法与相似比较法的可靠性预计方法。首先建立了刀架系统可靠性预计的数学模型和子系统的综合层次评价模型。通过与相似产品进行比较进行专家打分,参考现有的可靠性数据,建立了可靠性修正因子综合评价模型。综合对比了评价对象和相似产品5个方面各指标层之间的差异,得到可靠性修正因子。实现了确定性信息和模糊信息的互补。结合四台相似产品进行了待预计产品子系统“驱动装置”的可靠性预计,验证了该方法的可行性。填补了国内目前数控伺服刀架可靠性预计研究的空白。