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数控机床关键功能部件可靠性分配

1概述

可靠性分配是将设计规定的系统可靠性指标按一定的方法分配给组成该系

统的各个子系统或单元，确定各个子系统或单元的可靠性定量要求，从而使产品

的可靠性指标得到保证。这是一个由整体到局部、由大到小、由上到下的分解过

程。

本规范以某公司某型号功能部件（数控刀架）为例，说明具体操作流程。

1.1适用范围

可靠性分配主要适用于产品设计中的方案论证及初步设计阶段，且应尽早进

行，反复迭代。

在现有的技术条件下，分配给某一具体子系统的可靠性指标值无法实现，则

可以通过修改设计并重新进行可靠性分配。这个过程要反复进行，直到所进行的

分配能够满足整机所要求的约束条件，并且在现有的技术水平下是可以实现的分

配决策为止。

1.2可靠性分配步骤

对于不同类型的产品、不同数据信息来源、不同的条件状况以及不同的目的

和要求，可靠性分配的方法流程各不相同，文中给出的只是可靠性分配的一般流

程，可以根据实际状况进行调整。可靠性分配的一般步骤如下：

1

（）明确产品定义、可靠性指标要求、故障定义、产品的工作环境、工作

时间以及其他一些约束条件等；选择适当的可靠性指标，尽量采用产品常用的可

靠性评价指标。

2

（）建立产品功能结构框图。明确产品的组成及各组成单元的功能要求，

以故障树、可靠性逻辑框图、状态图等的形式分析个单元之间的相互关系；

3

（）划分子系统。按照功能独立，约定俗成等原则将产品合理地划分为多

个子系统，数量不宜过多，以子系统的可靠性分析计算方便为根本目的；

4

（）确定可靠性影响因素。分析产品各子系统在全生命周期中各种因素的

影响，例如等，确定合理的可靠性的影响因素；

5

（）建立数学模型。分别对整机系统、各子系统建立适用于分配可靠性指

标的数学模型。数学模型可以是一组表达式，也可以根据具体情况选用适当的数

学模型；

6

（）可靠性分配模型求解。对可靠性分配的结果进行反复迭代，得出准确、

合理的可靠性分配值。

2功能部件可靠性分配前准备

在建立功能部件可靠性分配模型前，首先需建立系统可靠性框图及其数学模

型。

2.1可靠性指标的确定

为了使可靠性要求更明确，必须规定明确的定量指标。可靠性要求可以通过

4R(t)P(meantime

种方法定义：任务可靠度、成功概率、平均故障间隔时间

betweenfailureMTBF)λ(t)λ(t)

，和故障率，本报告采用故障率作为功能部件可

靠性分配的指标，结合目前国内外同类产品的可靠性水平及可靠性增长的可能性，

此处规定该型功能部件（数控刀架）的MTBF为5500小时，则故障率

λ=1/5500=0.00018。

2.2可靠性框图的确定

在可靠性工作中，子系统的划分考虑的是故障的模式及溯源，需要判断故障

来源于哪个环节，以便找出故障原因并采取有效改进措施。根据可靠性工作的特

5

点及功能部件的结构特征，将其划分为个子系统：驱动装置、传动装置、锁紧

S1S2S3S4S5

松开及定位装置、刀盘信号装置、密封紧固装置，依次用，，，，

表示。

根据功能部件各组成部分的故障逻辑关系，可将功能部件看成由以上子系统

1

串联而成，因此，可制定功能部件的可靠性框图，如图所示。各子系统所包含

1

零部件如表所示。

锁紧松开及定

驱动装