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主题:数控车床 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-02-29

数控车床论文范文

论文

目录

  1. 第一篇数控车床论文范文参考:基于模糊理论的数控车床可靠性分配
  2. 第二篇数控车床论文样文:面向可靠性概率设计的数控机床载荷谱建立方法研究
  3. 第三篇数控车床论文范文模板:基于维修程度的数控机床可靠性建模与分析
  4. 第四篇数控车床论文范例:异型轧辊数控车床切削进给系统的设计理论及其关键技术研究
  5. 第五篇数控车床论文范文格式:数控机床可用性耦合建模及影响度分析

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第一篇数控车床论文范文参考:基于模糊理论的数控车床可靠性分配

数控装备是制造业所必须的重要设备,更是先进制造技术的核心载体,汽车、航空航天、机械工程、船舶等行业对数控机床的需求日益增加.电子信息、生物工程等高新技术产业的兴起和发展对数控机床提出了新的需求,需要更多精密、高效和专用性机床.高档数控机床和基础制造装备是实现工业制造和工业现代化的重要保障,世界各国都非常重视高档制造装备行业,都在努力通过采用现代化技术积极发展制造业装备.中国是一个制造业大国,全面发展国内的数控装备制造业不仅有利于满足我国制造业对数控装备的需求,同时还可以提升我国的综合竞争力,具有深远的战略意义.

结合国家项目,本文以12台某系列重型立式数控车床为研究对象,搜集整理可靠性数据并进行故障模式及影响分析,求出每个子系统的风险值,对整机和各个子系统进行数据拟合,拟合出整机和各个子系统的可靠度函数,根据所选择的影响度指标分别求解各个子系统的影响度,进行对比分析,依据第二、三、四章的结论,综合考虑影响整机可靠性的各个影响因素,对某系列数控车床进行可靠性分配.

对数控车床子系统进行了故障模式分析,确定故障模式排序及子系统的风险排序.首先采集了12台某系列数控车床的故障数据,对故障数据进行了故障模式分析,将整机分为10个子系统分别为:液压系统(D)、伺服单元(F)、数控刀架(M)、电气系统(V)、主传动系统(S)、工作台(T)、横梁(B)、润滑系统(L)、CNC系统(NC)、其它(R),对每个子系统的故障模式进行分析.针对每个子系统的故障模式构建求解模糊风险优先数的模型,在求解风险优先数的过程中,对三个风险因子O、S、D赋予不同的权重,各位专家的评价结果也都采用模糊数表示,专家分配不同的权重,权重也用模糊数表示.这种方法能够有效克服传统RPN模型的缺陷,在很大程度上克服了评价的主观性并且提高了评价的准确性.对FRPN值进行去模糊化,根据去模糊化的值对各个子系统进行排序.

对现场采集的故障数据进行初步的可靠性数据处理,根据第二章中对子系统的划分,分别求出整机和子系统的可靠性函数,采用比较分布函数曲线的拟合“相关指数法”对分布模型进行优选,确定整机和子系统均服从威布尔分布,并使用图检验法和D检验法检验模型的拟合优度.求出整机和子系统的可靠度函数便于第四章中的可靠性影响度分析,分别计算出整机和子系统的MTBF.

求解子系统的可靠性影响度.重点考察了可靠性影响度的三个影响指标——故障次数影响度指标、故障停时影响度指标和动态影响度指标.整理计算这三个指标所需要的故障数据,计算出10个子系统在这个三个指标下的值,画出10个子系统的动态影响度曲线图,计算当T等于1000时的影响度值.将这10个子系统的故障次数影响度、故障停时影响度和T等于1000时的影响度值作对比分析,找出该型号数控机床的关键子系统是:液压系统(D)、伺服系统(F)、数控刀架(M)、电气系统(V)、主传动系统(S)、工作台(T).

对该系列数控车床进行可靠性分配.探讨了可靠性分配应该考虑的影响因素,最后确定用于指导该系列数控车床可靠性分配的因素有7个:子系统影响度、子系统风险值、复杂度、平均维修时间、工艺技术水平、环境条件和费用,针对这些影响因素对一些数据进行二次加工,综合考虑这些影响因素并构建一个可靠性综合分配模型,对于一些找不到相关可靠性数据支持的影响因素采用专家打分法,将数据代入可靠性分配模型,求出在下一批数控车床可靠性设计中所应分配的可靠性指标值.对子系统分配前后的可靠度进行对比,可以发现横梁、润滑系统、液压系统和分配后的目标值相差最大,需要进行重点的设计改进,CNC系统、电气系统和伺服系统和现有可靠性水平相差也很大,但是由于CNC系统的多数故障都是操作人员的误操作,电气系统的故障大都是由于元器件损坏,需要对操作人员进行培训,提高操作工人的业务素质,而电气元件主要是外购获得,所以企业应加强外购件的采购质量管理,从质量优选手册中优选厂家,如果不在手册中,应加强质量管理,实现质量控制.

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每个子系统的可靠性水平并不是越高越好,每提升一个等级所需要花费的费用则是呈几何级数增加的,每个子系统的可靠性都存在一个最佳值,超过这个最佳值便不会得到最优的经济效益.考虑到目前该系列数控车床的发展水平,并且目前还处于设计的初期,可靠性分配只能进行到子系统和部件级,随着我国数控车床的发展以及相关可靠性数据的积累,可以在此基础上将各个子系统的可靠性分配到各个零件.

第二篇数控车床论文样文:面向可靠性概率设计的数控机床载荷谱建立方法研究

数控机床是装备制造业实现现代化的基本装备,是具有高科技含量的工作母机,能否研发功能先进、精度高和质量可靠的数控机床,反映了一个国家制造业水平的高低.国产数控机床与国外欧、美、日等发达国家制造的数控机床相比,功能和精度水平逐渐接近,但在可靠性方面尚有较大的差距,致使国内中高端机床及其关键功能部件市场、尤其高端数控机床产品市场长期大量被国外品牌占领.可靠性水平低已成为制约我国机床行业发展的瓶颈,因此提高国产数控机床及其关键功能部件的可靠性水势在必行.

进行数控机床和关键功能部件可靠性设计是提高数控机床可靠性水平的主要途径之一,目前采用的主要是基于故障分析的可靠性综合设计,概率设计是机床可靠性设计的必然趋势,而机床载荷谱是可靠性概率设计的客观依据.目前各机床及功能部件制造企业的载荷信息积累严重不足,无法编制科学、合理的数控机床载荷谱.因此为使机床产品具有一定的设计阈值,往往依靠经验来选择相应的安全系数.然而,机床载荷和零件强度不是恒定值,而是随机变量,利用安全系数法设计的机床对可靠性而言缺少客观依据,所以设计出的机床缺乏可靠性保证.上世纪90年代,吉林工业大学针对当时的数控车床产品开展了一些载荷谱技术的研究,但载荷谱编制过程并没有考虑机床快速移动和切削过程中机床自身重力、摩擦力及惯性力的作用、刀具磨钝对切削力的影响等,导致载荷谱的建立方法不完善;同时,随着机械、控制、液压和测量传感技术的发展,机床与上世纪90年代产品相比结构更加简化,功能更加完善.当今机床多采用伺服电机驱动丝杠进给,传动链更短;采用交流或直流控制单元驱动主轴旋转,摒弃了采用多级齿轮副变速的复杂结构,且实现了主轴的无级变速;同时,为了实现精密切削,机床刚度也有了很大的提高.机床结构的改变导致载荷的传递规律也发生了变化;同时近年来随着切削工艺的改进,机床的使用工况与90年代相比也有很大不同,因此原有载荷谱已不能反映当今机床产品的实际工作情况.针对上述情况,本文结合国家科技重大专项课题“高速/精密数控机床可靠性设计与性能试验技术”和“数控机床可靠性考核试验方法的研究”的研究工作,对数控机床进行了故障机理分析,研究了数控机床载荷的传递规律、刀具磨钝量与机床切削力的映射关系,并研究了数控机床的载荷谱编制方法,最终形成了一套适用于数控机床的载荷谱编制方法,论文的主要研究工作如下:

(1)论述了国内外数控机床的发展、数控机床可靠性技术、载荷谱技术的研究现状及其研究进展.对数控机床可靠性建模、故障分析、可靠性设计和试验技术进行了综述和分析,归纳了数控机床可靠性技术研究的状况和主要动态,分析了现阶段我国数控机床可靠性技术研究存在的问题.通过分析和研究我国数控机床可靠性技术的研究现状,总结凝练了数控机床可靠性研究的主要技术路线.论述了机械产品载荷谱技术的研究现状和载荷谱的编制流程,指出了数控机床载荷谱编制方法的不足,为此提出了考虑机床快速移动过程重力、摩擦力及惯性力等载荷,切削过程重力、摩擦力等载荷和刀具磨钝对切削力影响的载荷谱编制方法.


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(2)开展了数控机床现场可靠性试验,并收集了大量的故障信息.采取功能独立、功能共享和行业共识的原则,划分了数控机床子系统.基于此,利用主次分析方法对现场可靠性试验获得的故障信息进行了分析,得到了数控机床故障的频发部位.针对在故障危害度分析时没有考虑故障模式频率比、故障影响概率、故障率和难以定量表示故障影响概率的精确值的权重导致分析结果与实际不符的问题,本文提出采用数据包络分析方法为故障模式频率比、故障影响概率、故障率的权重客观赋予值、用三角隶属度函数表示对故障影响概率的评判值的求取危害度的方法.利用该方法对故障模式进行了分析,得到了影响数控机床可靠性的关键部位.最后,对关键子系统进行了故障机理分析:元器件、零部件和轴承损坏主要是载荷交变或冲击作用使其产生疲劳损伤或断裂;松动主要是载荷冲击和振动作用使其发生联接松动或引线松动;渗漏主要是摩擦和热应力使密封圈产生裂纹和磨损.通过故障机理分析可知,大部分故障是由于载荷作用造成的,因此提出对机床载荷传递规律及载荷谱技术进行研究.

(3)分析了数控车床和加工中心的组成和结构.在此基础上,开展了机床切削载荷传递规律的研究.研究了数控车床在快速移动、车削、钻孔过程中载荷(切削力和切削扭矩)的传递规律,得到了车床主轴轴承、丝杠、导轨的受力模型和主轴电机、丝杠电机的扭矩模型;研究了加工中心在快速移动、立铣削、面铣削、钻孔过程中载荷(切削力和扭矩)的传递规律,得到了加工中心主轴轴承、丝杠、导轨的受力模型和主轴电机、丝杠电机的扭矩模型.

(4)分析了数控机床切削载荷信息的获取方法,制定了载荷信息的收集流程,基于该流程,进行了数控机床现场载荷试验,并收集了大量的载荷信息.对机床切削力的演化规律进行了论述和分析,机床切削力除了受切削工艺参数影响外,还受刀具磨钝因素的影响.基于此,利用正交试验方法设计了切削力与刀具磨钝映射关系的试验方案.在数控车床和加工中心上搭建了切削力试验系统,并开展了试验研究.利用多元线性回归方法求出了考虑刀具磨钝影响的切削力经验公式,建立了刀具磨损量和切削力之间的映射关系.

(5)论述了机械产品载荷谱的编制方法.在此基础上,根据数控机床的工作特点,对机床产品载荷谱的编制方法进行了研究,数控机床载荷谱编制的关键是切削载荷数据的获取、载荷循环的计数以及载荷分布模型的优选.以机床切削长度与进给量的比值作为载荷循环次数,机床切削力(或扭矩)与机床设计的最大切削力(或扭矩)的比值为相对切削载荷,相对切削载荷对应的循环次数与总循环次数比值为相对循环次数.以数控车床为对象,对数控机床载荷谱的编制进行了案例说明.分别利用威布尔、对数正态、伽玛和贝塔分布分别对数据进行了拟合.针对载荷数据服从多个分布的情况,提出以多种误差信息融合为评价因素,采用数据包络分析方法优选出了载荷的分布模型.

通过本文的研究,提出了一套适用于数控机床载荷谱的编制方法,为后续进行数控机床多维、多层次载荷谱的编制和可靠性设计提供了方法和依据.

第三篇数控车床论文范文模板:基于维修程度的数控机床可靠性建模与分析

数控机床是技术密集的现*造装备,是组成制造系统的基本单元.近年来,随着数控机床、特别是中高档数控机床功能的不断增强,先进功能的维持能力——可靠性问题越加重要.目前,国产数控机床的功能与国际先进水平的差距不断减小,但可靠性技术落后,差距明显,已经成为行业发展的瓶颈,同时也引起了行业和学术界的高度关注.可靠性建模是数控机床可靠性研究中的一项重要内容,正确建模是实现可靠性设计与可靠性增长的前提和保证.迄今为止,限于数据的积累和建模的方便,该领域多采用指数分布和威布尔分布对故障数据进行建模,是在“修复如新”的完全维修假设下进行研究的.事实上,对于数控机床这种复杂可修系统而言,在对故障进行维修时,大多为“修复如旧”的最小维修或不完全维修.因此,需要对数控机床的建模方法进行改进,考虑维修程度对它的不同影响,并进行相关研究.

本文主要以整机和子系统不同的维修程度为前提基础,分别研究了基于非齐次泊松过程的整机可靠性建模和基于不完全维修的子系统的可靠性建模方法,并对不同维修程度下的故障模式和可用度进行了深入的研究,论文的工作主要涉及以下几个方面:

(1)论文首先分析了数控机床可靠性方法的国内外研究现状,结合数控机床和关键功能部件可靠性设计课题的实际需要,提出了基于不同维修程度的数控机床可靠性建模新方法.

(2)根据维修程度最小,即“最小维修”的假设前提,建立了数控机床整机的数学模型并对该模型进行了数学求解.在对可修系统进行了理论分析的基础上,提出了数控机床非齐次泊松过程的数学模型.同时,针对现场试验故障数据的多样本、随机截尾的特点,使用故障总时间法进行预处理.在此基础上,依据不同的故障趋势,提出基于威布尔过程和两重威布尔过程的可靠性模型,通过最大似然估计的求解算法,确定模型参数.文中对某机床厂的数控车床和加工中心的故障数据进行了可靠性建模,通过相关的检验,结果具有较好的拟合优度,更符合数控机床作为可修系统的工程实际情况.

(3)数控机床子系统各子系统的可靠性是评价数控机床可靠性的关键环节之一.考虑到维修程度对各子系统的影响是介于“修复如新”和“最小修复”之间的情况,提出了基于不完全维修的子系统可靠性建模方法.该模型是建立在Kijima I不完全维修模型基础上的,所建立模型的故障率符合浴盆曲线形式.同时,综合使用最大似然法和遗传算法求出模型的参数估计值.结果表明,该模型不仅能够得出早期故障期和偶然期的临界值,还能评价出在偶然期和损耗期内的维修程度,可以真实的反应各子系统可靠性变化的真实情况.

(4)在建立了数控机床整机和各子系统的可靠性模型的基础上,对数控机床的故障模式进行了研究,分析了FMECA方法未考虑维修程度的缺陷,提出了改进的FMECA方法.该方法综合了故障模式的定性分析和定量分析结果,建立了基于加权欧氏距离和影响因素空间图的求解算法,避免了传统方法中风险优先数的各组成因素相乘所导致的放大效应.同时,维修程度是影响故障模式的重要因素,因此,将其引入危害度定量分析中,有助于更加全面充分的研究故障模式.通过对数控车床主要故障模式的分析,可以找出数控车床的薄弱环节,为可靠性设计和可靠性增长提供关键的参考依据.

(5)研究了计及维修程度的数控机床可用性数学模型,针对修复性维修的数据信息,提出了基于蒙特卡罗的可用度分析方法,对最小维修和不完全维修假设下的整机和子系统进行了研究.结果表明,利用本文所建立的可用度模型可以描绘出瞬时可用度曲线,并能得到数控机床的可用度规律,进一步完善了数控机床可用度分析方法.通过本文的研究,使数控机床整机和子系统的可靠性模型更加合理,丰富了数控机床可用度分析方法,提高了可靠性评价的准确性,为数控机床可靠性建模方法开辟了一种新的解决思路.纵观全文,本论文的创新性工作主要有以下几方面:

(1)将最小维修的建模思想应用于数控机床整机的可靠性建模中,提出了基于非齐次泊松过程的建模方法,建立了“修复如旧”假设下的整机数学模型,该方法具有良好的拟合优度,为数控机床整机建模提供了一种新的解决思路.

(2)建立了数控机床各子系统的不完全维修模型.该方法能够得到各子系统的早期故障期和偶然故障期的临界值和维修程度,计算结果能够反应出各子系统所处的寿命阶段特征.

(3)将维修程度作为FMECA故障分析方法的影响因素之一,并将FMEA的定性分析指标RPN与定量分析的危害度有机结合,提出综合风险评估的数学方法,使数控机床的故障分析结果更符合实际情况.

(4)针对数控机床可用度问题,研究了可用度函数,建立了不同维修程度下的基于蒙特卡罗的可用度数学模型.通过该方法能够得到不同维修程度下的可用度曲线,丰富了数控机床可用度分析方法.

第四篇数控车床论文范例:异型轧辊数控车床切削进给系统的设计理论及其关键技术研究

轧辊是轧机的重要部件之一,是轧制作业的主要变形模具,其质量直接决定了轧制产品的质量.而异型轧辊属于非圆截面零件,由于其复杂的截面形状,较高的形位、尺寸精度,以及较差的加工工艺性,对加工设备的性能提出了更高的要求.如何提高复杂曲面异型轧辊的加工质量、加工效率,降低成本,已成为冶金机械领域中备受关注的难点和热点之一.

本课题以异型轧辊数控专用车床设计开发中的关键技术为切入点,利用曲线拟合理论、机械运动学、动力学理论、优化方法及有限元方法等手段,较深入地研究了异型轧辊数控专用车床的进给系统的设计理论和关键技术.取得了以下主要创新性成果:

1.对异型轧辊横截面外轮廓曲线进行了分析与拟合,给出了异型轧辊环状孔型曲线的解析式,依据孔型曲线的特性,提出了分段逼近的策略和逼近方法.

2.提出了异型轧辊数控车床采用双径向进给系统,并对进给系统刀具的运动特性进行了分析,利用ADAMS软件对刀具的径向进给运动进行了仿真,确定了刀具径向进给参数.

3.完成了进给系统与主轴系统的运动学匹配设计.并得出两点结论:一是在满足加工精度的前提下,应尽可能地降低主轴转速,使径向进给速度和加速度具有较大设计空间,二是刀具的进给速度和加速度较高时,径向进给系统必须具有较高的刚度、固有频率和合适的阻尼,且具有较小的运动惯量、时间常数和弹性变形.

4.建立了进给系统的结构模型和动力学模型.进行了动态性能仿真,并具体分析了传动系统各结构参数对系统动态性能的影响,优化了相关结构参数,满足了实际生产的要求.

本课题是针对异型轧辊的加工提出的,其研究成果对非圆类零件车削加工技术的研究同样具有参考价值和指导意义.

第五篇数控车床论文范文格式:数控机床可用性耦合建模及影响度分析

数控机床是机械制造业的关键设备,其产量和技术水平在某种程度上代表着一个国家的制造业水平和竞争力.数控技术的发展,关系到国家工业战略地位和综合国力水平.近年来中国数控机床市场需求不断增加,面对中国市场的旺盛需求,外资企业纷纷抢滩中国市场,增加在华的投资力度,由于我国技术水平和工业基础还比较落后,数控机床的性能、可用性水平等与工业发达国家相比,还有不小的差距.残酷的竞争,对中国数控机床市场造成很大的冲击,使国内机床市场的发展面临巨大压力和严峻挑战.在压力和挑战面前,唯有快速提高数控机床产品的质量和可用性,才能使国产数控机床产业立于不败之地.因此,提高数控机床产品的质量和可用性,成为目前大多数国内机床制造企业亟待解决的问题.

可用性是从用户角度看到的产品质量,是产品竞争力的核心.要想提高数控机床的可用性水平,基础技术研究是前提和保障.本文依托国家自然基金课题“基于全寿命周期的数控机床可用性影响度耦合模型及分析技术”,以国产数控机床为研究对象,进行数控机床“可用性耦合建模及影响度”理论的探索性研究,为促使数控机床趋向“要用时就能用”的可用性工作状态开辟新途径、新方法.

可用性的研究以大量的现场数据为基础,只有拥有真实、可靠的数据才能进行完善的可用性耦合建模及影响度分析.结合课题,通过与数控机床用户的机床操作者、维修人员、设备管理部门,机床制造厂的售后服务人员协同,共同制定了本次可用性试验方案,采用课题研究中开发的可用性数据采集和信息交互技术平台,收集到大量数控车床现场故障信息.可用性耦合建模及影响度分析,必须结合试验数据首先摸清可用性耦合的两个方面—可靠性与维修性状况,才能更好的挖掘可靠性、维修性对可用性影响的内在联系和耦合规律.

数控机床可用性耦合因素分析,探寻可靠性与维修性状况,建立整机及子系统可靠性模型、整机及子系统维修性模型.在进行整机可靠性建模时,基于所取得的截尾数据,进行不完整数据的可靠性估计、模型初选和参数估计.参数估计采用图解法与相关系数相结合,以图解法的结果作为相关系数法迭代的初始值,综合图解法简单但估计精度低、相关系数法精度高但迭代运算复杂,且初值影响运算结果的特点,最后通过k-s检验法确定考核数控车床的故障时间分布模型,包括故障时间分布函数F(t)、故障时间概率密度函数f(t);整机维修性建模,通过修复时间数据的模型判断,极大似然法参数估计、假设检验,确立维修度函数M(t)、维修概率密度函数m(t)和修复率函数μ(t).子系统可靠性建模,结合实验室多年的研究经验,对数控车床子系统进行重新划分,同时为提高建模的精度,首次采用适用于小样本的灰色GM(1,1)模型.最后通过对子系统修复时间分布类型的假设、参数估计和拟合检验,确定各个子系统的维修性模型.可用性耦合因素分析,为快速识别出整机中的关键子系统、进一步可用性耦合建模和影响度分析奠定基础.

数控机床可用性耦合建模,首先分析数控机床结构和动态运行特点,构建耦合关系框架与基于随机Petri网理论的数控车床可用性动态运行过程模型,随机Petri网动态运行模型结合蒙特卡洛仿真,进行数控车床可用性耦合的数值分析.子系统耦合建模以转塔刀架为例综合故障率和修复率的变化,主要分析可用性与不可用性的变化规律.耦合过程分析以可用性为核心,将可靠性和维修性耦合在可用性的求解过程之中.分析结果为制定机床可用性提升措施和维修决策提供依据,制定可用性提升措施与最佳维修周期,对减少维修损失和停机费用,提高数控机床的使用效率具有实际意义.

可用性影响度分析,就是要研究和评估各子系统在所期望的时间区间内对整机可用性影响的大小,衡量各子系统对整机可用性的权重序列,识别至关重要的少数关键子系统和可用性薄弱环节.首先,结合可用性耦合建模,对数控机床的生命周期作了划分,并对机床不同生命时期的运行特征及故障机理进行分析,根据可用性影响因素和耦合建模的结果,对受试数控车床可用性影响采用早期故障期和偶然故障期的分段研究.随后,分析可用性特征的层次结构,采用可拓方法的优度评价原理,确定可用性的指标权重和多指标模型,客观地反映出数控机床运行中可用性特征元素的真实情况;从定性和定量两个方面分析受试数控机床早期故障期和偶然故障期子系统对整机的影响程度,得出不同故障时期影响数控机床可用性至关重要的子系统,为该系列数控机床的可用性改进指明了方向.最后,通过早期故障期与偶然故障期影响度分析结果的对比,针对至关重要的少数子系统和可用性薄弱环节,提出了早期故障试验、早期故障排除、关键子系统的故障纠正和可用性增长等可用性影响度的具体改进措施,为促进数控机床新产品可用性提高提供了依据.

针对课题研究内容在异地厂校之间搭建信息采集的互动平台,进行基于网络化的数控装备可用性数据采集和信息交互技术的研究.首先提出可用性数据采集和信息交互的体系结构框架,可用性数据采集和信息交互体系由数控装备研究所、机床用户、数控机床制造企业三方的功能模块构成,在对网络技术与数据库等关键技术和实现模式研究的基础上,开发了通用于数控车床、加工中心等数控装备的可用性数据采集和信息交互技术平台,该平台包括数控车床、数控铣床、加工中心等机床类型的信息录入;装备中心的信息查询、数据导出、数据分析、发布处理结果、查看发布信息;用户知识库、机床信息培训课程、虚拟实验室、故障案例库等内容.可用性信息采集及信息交互技术平台的开发,使数控机床可用性信息采集更加高效;使可用性分析更方便、快捷;使机床制造企业、数控装备研究所和机床用户之间实现了可用性信息资源的共享;使不同机床企业的可用性资源得以充分发挥更大作用.

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