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刀库及自动换刀装置作为加工中心的重要配套功能部件,担负着刀具储备及刀具自动交换等功能,其可靠性水平直接影响着整机的可靠性水平。我国刀库及自动换刀装置在功能上基本可以满足需求,但可靠性方面与国际先进产品相比仍处于劣势,成为制约国产高档数控机床发展的关键因素,并且目前刀库及自动换刀装置的可靠性研究甚少。鉴于此,本文结合国家科技重大专项“大型链式刀库和高速盘式刀库及自动换刀装置开发研究”,以大连高金数控集团有限公司生产的圆盘、链式刀库及自动换刀装置为研究对象,在产品调研和故障信息收集、分析的基础上,运用可靠性分析工具,针对主要的故障模式进行可靠性理论分析和试验研究,最终制定出刀库及自动换刀装置可靠性分析和试验方案,提出了刀库及自动换刀装置可靠性评价方法。所做工作可为刀库及自动换刀装置产品的改进设计及加工中心整机可靠性水平的提升提供参考。(1)介绍了刀库及自动换刀装置课题的来源与研究背景,分析了国内外数控机床及功能部件的可靠性研究现状,为刀库及自动换刀装置的可靠性研究奠定理论基础。(2)结合现场跟踪获得的故障数据,对YP系列圆盘式刀库及自动换刀装置进行FMECA分析,详细进行了故障模式分析、故障原因分析以及致命度分析,从而得到了致命度最高的故障部位,为产品的改进设计提供了依据。(3)详细阐述了故障间隔时间分布模型的建模过程,并对现场跟踪获得的YP系列圆盘式刀库的故障数据进行了分布模型的初选,假设故障间隔时间分布模型服从威布尔分布,然后进行参数估计与假设检验,并通过拟合图的对比验证了假设的合理性。(4)为了加速暴露大型链式及自动换刀装置的可靠性薄弱环节,针对大型链式刀库及自动换刀装置的特点,制定了试验室可靠性加速试验方案,试验方案包括前期准备、试验要求及试验的具体项目等内容,并且对故障的判定及计数准则做了明确规定；同时制定了故障记录表,便于对故障数据进行记录和整理。(5)运用传统的可靠性评价指标对YP系列圆盘式刀库及自动换刀装置进行了可靠性评价,并针对大型链式刀库及自动换刀装置的可靠性试验获得的故障数据,提出了平均故障间隔换刀次数(MTCNBF)的评价指标,该指标是描述刀库及自动换刀装置可靠性的较合理的评价指标。对于未能获得换刀次数的刀库系统的故障数据,须采用传统的评价指标进行可靠性评价；而对于连续换刀的试验或者刀库系统安装有计数器功能的情况下,可以采用平均故障间隔换刀次数评价指标对其进行可靠性评价。