论文部分内容阅读
数控刀架是中高档数控机床的关键零部件,其可靠性水平直接影响数控机床的综合技术水平。为有效开展专门针对数控刀架的可靠性工作,文中开发设计数控刀架可靠性分析及信息管理系统软件。数控刀架属于机电液混合产品,其结构原理复杂,工作环境多变。因此,数控刀架的可靠性信息中存在多故障模式、故障部位及故障原因,这给可靠性信息收集工作带来一定的困难。文中针对数控刀架这一特点,结合已有数控刀架的维修信息、刀架特性及专家经验,归纳总结出其典型的故障模式、故障原因及故障部位并对其进行故障树分析。文中初步建立了数控刀架的故障树,并对其进行了定性和定量分析,为可靠性分析及信息管理系统的开发做出了前期准备。可靠性指标分析依赖于可靠性模型的建立,文中开发设计的信息管理系统采用Weibull分布模型和指数分布模型。这两种模型的建立依赖于大量的可靠性信息数据,但是在数控刀架可靠性工作的早期阶段,可靠性数据极其匮乏,传统的可靠性建模方法不能满足可靠性指标分析的需要。文中采用经典的Bayes理论方法充分利用验前信息,估算各故障时间点的概率值,然后采用2参数Weibull混合分布模型对其各数据点进行曲线拟合,并结合加权最小二乘法和差分进化算法(DE)进行参数估算,最终求得各参数指标。小样本情况下的可靠性建模弥补了可靠性信息管理系统的不足,为该系统的开发提供了补充和支持。在充分了解数控刀架的可靠性信息特性之后,基于SQL数据库及MATLAB编程语言开发设计可靠性分析与信息管理系统。该系统具备基本的信息录入、查询、维护等功能,同时可以对数据信息进行统计分析。在可靠性指标计算模块中,可以对故障信息进行可靠性建模、指标计算等。本信息管理系统功能完善,能够为数控刀架的可靠性工作提供有力帮助。为了提升信息管理系统整体的可用性水平,对该信息管理系统的人机界面进行概念设计。文中从用户行为、心理学等角度对软件界面的颜色、文字、布局、功能等进行再设计。为保证重新设计后界面的可用性,文中选择三组设计前后的典型界面,设计任务流程,进行眼动实验。眼动实验从任务执行效率和用户心理感知两方面对界面的可用性进行评价和验证。实验结果表明,概念设计后的人机界面具有更高的可用性水平。