數(shù)控系統(tǒng)開關電源加速壽命試驗方法研究.pdf

1、國產“數(shù)控系統(tǒng)”的可靠性水平低是造成國產數(shù)控機床故障率高的重要因素之一。采用日本FANUC或德國SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的高檔型數(shù)控機床，其平均故障間隔時間(MTBF)普遍在3000小時以上;相同的數(shù)控機床，若僅把數(shù)控系統(tǒng)更換為同類型的國產系統(tǒng)，機床的MTBF便降至1500小時以下，不能滿足飛機、船舶、火力發(fā)電和核電機組等裝備制造業(yè)使用需求。國內高檔數(shù)控機床使用的數(shù)控系統(tǒng)約有95％依賴進口，其中從日本進口的約占1/3。為全面提升我國裝備制

2、造業(yè)的自主創(chuàng)新能力和競爭力，亟需提升國產數(shù)控系統(tǒng)的可靠性水平。
　　數(shù)控系統(tǒng)是由開關電源、工業(yè)PC源等單元，鍵盤、進給按鈕等操作部件，以及轉換接口等元件組成的一個工作系統(tǒng)。對于數(shù)控系統(tǒng)，開關電源為其它單元和元器件提供電力，若發(fā)生故障，必將導致數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障、停止工作。為此，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性水平在很大程度上取決于開關電源的可靠性水平。以華中某型數(shù)控系統(tǒng)為例，由故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，45％～55％的故障是由開關電源的故障引起。因此，研究

3、開關電源的失效規(guī)律，建立開關電源可靠性快速測評方法和規(guī)范，可為提升國產數(shù)控系統(tǒng)可靠性水平提供技術支撐。
　　對開關電源這類可靠性要求較高的系統(tǒng)級產品，利用現(xiàn)場統(tǒng)計試驗和實驗室模擬試驗方法進行可靠性測評，會衍生試驗周期長、效率低等問題，而采用加速壽命試驗技術尚缺乏相應的試驗理論和方法。在上述背景下，對開關電源加速壽命試驗方法進行研究，不僅對建立數(shù)控系統(tǒng)可靠性快速測評的方法和規(guī)范具有重要工程價值，而且對完善加速壽命試驗理論和方法也具有

4、重要的意義。
　　本文以數(shù)控系統(tǒng)開關電源為對象，對其加速壽命試驗方法進行研究，主要研究內容與結論如下:
　　第1章，闡述了論文的研究背景、目的和意義;綜述了加速壽命試驗技術的發(fā)展歷史、國內外研究現(xiàn)狀、存在的問題和發(fā)展趨勢;概述了數(shù)控系統(tǒng)開關電源可靠性測評研究現(xiàn)狀和存在的問題;給出了論文的研究思路和主要研究內容。
　　第2章，分析了數(shù)控系統(tǒng)開關電源的工作原理;總結了溫度、濕度、電壓、電流應力對數(shù)控系統(tǒng)開關電源可靠性的影響

5、;揭示了數(shù)控系統(tǒng)開關電源的故障機理，為建立開關數(shù)控系統(tǒng)電源可靠性試驗平臺以及加速壽命試驗方案奠定基礎。
　　第3章，揭示了數(shù)控系統(tǒng)開關電源的故障模式特征;提出了數(shù)控系統(tǒng)開關電源加速壽命試驗應力的選擇準則;揭示了恒加、步加和序加試驗方法不適用于開關電源的原因;建立了數(shù)控系統(tǒng)開關電源加速壽命試驗方法。
　　第4章，基于累積失效模型，建立了數(shù)控系統(tǒng)開關電源加速壽命統(tǒng)計分析模型;基于區(qū)間試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析理論與方法，提出了數(shù)控系統(tǒng)開

6、關電源壽命分布的推斷方法;依據(jù)數(shù)控系統(tǒng)開關電源壽命特點，提出了可靠壽命的計算方法;利用遞推和數(shù)學歸納法，提出了故障概率的計算方法。
　　第5章，依據(jù)實際工況，建立了數(shù)控系統(tǒng)開關電源可靠模擬試驗平臺;建立了數(shù)控系統(tǒng)開關電源加速壽命試驗方案。
　　第6章，通過對數(shù)控系統(tǒng)開關電源加速壽命試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，獲得了數(shù)控系統(tǒng)開關電源的壽命分布模型和故障概率模型;綜合考慮可靠壽命和故障概率指標，評定了數(shù)控系統(tǒng)開關電源的可靠性水平。