● 摘要
随着现代制造技术的飞速发展，数控机床在制造业领域扮演的角色越来越重要，其中数控系统是数控机床的控制核心，其可靠性水平的高低将直接影响数控机床的性能。虽然我国是数控机床和数控系统的需求大国，但不是制造强国，重要原因之一是国内数控系统产品仍与国外先进产品有较大差距，为此研究分析数控系统可靠性，探索其故障强度随运行时间变化的趋势和评估数控系统可靠性指标是实现数控系统可靠性设计与可靠性增长，提升数控系统生产厂家实力，提高用户信心的必要步骤。
本论文基于可靠性学科理论，结合数控系统产品特点，以数控系统可靠性分析建模方法和评估技术为研究目标，主要完成以下内容：
1、基于课题组数控系统可靠性测试试验平台获取的运行状态数据，建立数控系统故障判据，提取数控系统故障时间数据信息，采用故障总时间法进行数据预处理，并综合应用图检验法（TTT图和Nelson-Aalen图）和统计分析检验法（Laplace检验和Anderson-Darling检验）对故障总时间数据进行趋势检验，为后续数控系统可靠性建模及评估可靠性指标提供指导。
2、根据该批次数控系统可靠性趋势检验结果，分析数控系统故障强度随运行时间变化的趋势，进行数控系统浴盆曲线临界点估计研究。基于不完全维修模型及浴盆曲线形式下的强度函数建立含有临界点的可靠性模型，并结合极大似然估计，威布尔过程区间估计和人工蜂群算法对模型进行参数估计研究，以获取数控系统早期故障期和偶然故障期以及偶然故障期和损耗故障期的运行时间临界值，为以后进行数控系统试验方案的制定提供参考。
3、针对复杂可修的数控系统，考虑不完全维修模型种类及其模型参数估计过于复杂，避开故障率减少模型及寿命减少模型等不完全维修模型，提出了一种基于维修程度故障分类下的系统可靠性分析方法。该方法将系统整体不完全维修过程看成完全维修和最小维修的混合，按照维修过程中是否更换零部件，对应的将系统故障分为完全维修故障和最小维修故障，并针对两种故障所对应的时间数据分别采用威布尔分布和威布尔过程进行了分布函数的拟合及拟合优度检验，并且，考虑上述两种分布函数随机变量的不同，选择采用蒙特卡罗方法进行可靠性分析，评估数控系统可靠性指标。最后，基于采集的数控系统故障时间数据，进行实例分析，验证了该方法的有效性，为复杂可修系统可靠性分析提供了一种新的思路。