机械工程学科前沿论文(机制方向)

机械工程学科前沿内容名称：机制方向院系：机械学院班级：研1402班姓名：李启宇学号：S20140162授课教师：闫献国、杜鹃时间：2015.7.6太原科技大学一、RAMS与LCCRAMS作为Reliability（可靠性）、Availabilit（可用性）、Maintainability（可维修性）和Safety（安全性）的英文字首之组合，意指可靠性(R)、可用性(A)、可维修性(M)和安全性(S)已构成一个密不可分的统一体，令国内外工程界、企业界所瞩目，从而作为一种设计理念、一项工程技术、一种管理模式在航空、航天、电子、军工、交通、机械、冶金、化工等行业部门相继得到发展与运用。从上世纪60年代开始，我国先后在航空、航天、电子、军工、机械、冶金、化工等部门成立相应机构，制定相关标准与文件，相继进行可靠性、维修性、安全性与可用性研究、培训等，并取得一定成效。我国有关部门行业虽早就进行可靠性、维修性、安全性与可用性等的研究，但将四者联系起来作为一个整体即RAMS来研究却较晚、甚少。尤其在产品、设备、系统的论证、开发、设计、制造、采购、储运、安装、调试乃至使用、维修、后勤保障与报废阶段，很少综合考虑RAMS特性与指标。这不仅严重影响我国产品、设备、系统的质量效益，而且大大制约其投资效益。在RAMS理论研究、实际应用上，也与国外存在明显差距。质量管理体系ISO9000-2000在把质量界定为。产品质量、过程质量和体系质量特性所满足要求的程度。的定义中，所特指的。产品质量、过程质量和体系质量特性。，就包括可靠性、可用性、维修性、安全性、适用性、美学性与性能、环境与经济等。可靠性、可用性、维修性和安全性作为产品、设备、系统在长期运行中所要求的特性，共同反映其在规定时间内，能完成规定功能水平的置信度。它们共生共存于产品、设备、系统之中，既分别成为产品、设备、系统应具备的品质，又紧密联系为一体而成为产品、设备、系统的RAMS特性。显然，质量发展与管理就要加强产品、设备、系统的RAMS特性的关注与研究。RAMS思想、理论、方法与管理不仅与质量发展纲要的目的相契合，而且与质量发展纲要的要求相吻合。因此，实施质量发展纲要，就要树立RAMS思想，学习RAMS理论，掌握RAMS方法，加强RAMS管理。1.1RAMS与其构成的相互关系RAMS作为产品、设备与系统在整个寿命周期内长期工作所表现出来的特性既与可靠性、可用性、可维修性和安全性本身密切相关，又与它们间的相互关系密不可分。由产品、设备与系统及其部件、组件等组成的设备系统的RAMS特性可以用可用性和安全性定性与定量表达，并取决于可用性和安全性之间的技术要求及其处理。可用性与安全性的内在联系表明，如果两者间在技术要求上处理不当，就无法得到一个可靠而安全的系统。系统的安全性和可用性目标，可通过满足系统的可靠性与可维修性的技术要求、控制运行状态、维修工作和环境条件来达到。从技术角度来看，系统可用性主要取决于其可靠性、维修性、运行及维修状况。1.2可用性与可靠性的关系可靠性对可用性的影响主要表现为当产品、设备与系统发生故障时，无法在规定时刻或时间间隔内完成所要求的功能。因此，设备系统可靠性对其可用性的影响取决于故障状况，而故障状况主要包括故障模式、故障发生概率、故障检测率、故障严重性、故障损害大小等。1.3可用性与维修性的关系产品、设备与系统的维修性表明其维修的难易程度，并主要通过实施计划维修的时间、故障检测、识别与定位时间、系统故障后修复时间等维修所需的时间来影响可用性。为提高设备系统可用性，设备系统既要具有高的可靠性，还需具有良好的维修性，主要包括良好的可达性、提高标准化和互换性、具有完善的防差厝于识别标记、保证维修安全、检测诊断准确、快捷和简便、贵重及关键部件的可修复性、减少维修内容和降低维修技术要求和符合维修人机工程要求等1.4可用性与运行的关系在整个寿命周期内，产品、设备与系统可用性还可能受到运行模式、寿命期望值、环境条件与人为因素的影响。1.5安全性与可靠性的关系安全性与可靠性有关的因素主要包括：产品、设备与系统存在的危险、危险后果严重性、危险发生概率、发生危险事件的顺序及并发率等。1.6安全性与可维修性的关系安全性与可维修性的关系主要表现在对可能产生危及安全的故障模式的系统、部件进行维修时的状况，主要包括维修的便利性、发生维修错误的概率、修复时间、故障诊断与安全控制等。1.7安全性与运行维修的关系影响系统安全性的运行维修因素主要有人的因素、安全设备与规章制度、安全控制与措施等。因此，只有全面考虑系统RAMS的构成与其相互关系，并使之综合优化，才能实现一个可靠、安全与高效的系统。二、STEP-NC及现代数控系统发展趋势浅析1.现代数控系统发展现状装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本装备。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,及对动态多变市场的适应能力和竞争能力。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:①机械制造技术;②信息处理、加工、传输技术;③自动控制技术;④伺服驱动技术;⑤传感器技术;⑥软件技术,等。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业(ＩＴ、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界数控技术及装备发展趋势来看,其研究热点有以下方面[1～3]高速、高精加工技术及装备的新趋势：1.五轴联动加工和复合加工机床快速发展，2.智能化、开放式、网络化是当代数控系统发展的趋势，3.重视新技术标准、规范的建立。2.当前高精加工技术装备的确定趋势：(1)大规模PLD器件广泛采用，硬件集成度进一步提高现代CNC系统的体积进一步缩小，功耗降低，硬件的集成度和可靠性大大提高，FPGA、CPLD等isp器件、采用二次封装技术的厚膜电路以及专用大规模集成电路ASIC的大量采用，从硬件上进一步提高了系统的数据处理能力，并有效地实现了技术保密和垄断。(2)CPU数据处理速度加快，多CPU结构广泛采用CNC系统功能的不断增强，对数据处理的实时性提出了更高的要求。随着微电子和计算机技术的发展，32位与64位CPU在国内外CNC系统中广泛采用，软件的信息处理速度大大加快。同时，由于CPU及外围器件的价格不断下降,多CPU结构所带来的硬件成本上升几乎可以忽略,目前多CPU结构仍然是现代数控系统的典型结构。高性能多CPU结构与大规模集成电路的采用使得高速度、高精度的加工，特别是模具加工中微小线段的高速度、高精度加工成为可能。如FANUC系统采用远程缓冲RemoteBuffer技术，加工1mm的连续微小线段速度可达60m/min。(3)高速PMC功能进一步增强PMC基本指令执行速度可达0.1μs/step，对外部信号响应的实时性大大提高。而且其不仅可完成常规的开关逻辑控制，更增加了针对数控机床应用的控制功能。现代CNC系统PMC的编程方式更加灵活，不但可使用梯形图PMC语言编程，还可使用C语言编程。PMC与CNC的信息交换与控制功能也更加强大，大大增强了用户针对不同数控机床进行二次开发的灵活性。（4）现场总线技术开始广泛采用现代数控系统的一个发展趋势是采用模块化、分布式控制结构，采用连接工业低层设备的局域