正交試驗(yàn)報告

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計與分析課程作業(yè)正交試驗(yàn)報告學(xué) 院_專 業(yè)_機(jī)械工程_年級班級2013級（1）班學(xué) 號211301014_學(xué)生姓名_羅志強(qiáng)_任課教師_郭鐘寧_2014年9月一、 實(shí)驗(yàn)基本原理與方法1.1正交試驗(yàn)設(shè)計的基本概念正交試驗(yàn)設(shè)計是利用正交表來安排與分析多因素試驗(yàn)的一種設(shè)計方法。它是由試驗(yàn)因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進(jìn)行試驗(yàn)的，通過對這部分試驗(yàn)結(jié)果的分析了解全面試驗(yàn)的情況，找出最優(yōu)的水平組合。正交試驗(yàn)設(shè)計的基本特點(diǎn)是：用部分試驗(yàn)來代替全面試驗(yàn)， 通過對部分試驗(yàn)結(jié)果的分析，了解全面試驗(yàn)的情況。1.2正交表正交表是利用“均衡搭配”與“整齊可比”這兩條基本原理，從大量的全面實(shí)驗(yàn)方案（

2、點(diǎn)） 中，為挑選出少量具有代表性的試驗(yàn)點(diǎn)，所制成的排列整齊的規(guī)格化表格。正交表用L L 為正交表的代號，n n 為試驗(yàn)的次數(shù)，t t 為水平數(shù)，c c 為列數(shù)，也就是可能安排最多的因素個數(shù)。正交表的基本性質(zhì)為：（1 1）正交性：任一列中，各水平都出現(xiàn)，而且出現(xiàn)次數(shù)相等；任兩列之間各種不同水平的所有可能組合都出現(xiàn)，且對出現(xiàn)的次數(shù)相等。（2 2）代表性：任一列的各水平都出現(xiàn)， 使得部分試驗(yàn)中包括了所有因素的所有水平；任兩列的所有水平組合都出現(xiàn)，使任意兩因素間的試驗(yàn)組合為全面試驗(yàn)。（3 3）綜合可比性：任一列的各水平出現(xiàn)的次數(shù)相等；任兩列間所有水平組合出現(xiàn)次數(shù)相等，使得任一因素各水平的試驗(yàn)條件相同。

3、這就保證了在每列因素各水平的效果中，最大限度地排除了其他因素的干擾。從而可以綜合比較該因素不同水平對試驗(yàn)指標(biāo)的影響情況。1.3正交試驗(yàn)的結(jié)果分析1 1、直觀分析法-極差分析法：計算簡便，直觀，簡單易懂，是正交試驗(yàn)結(jié)果分析最常用方 法。2 2、正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析：方差分析基本思想是將數(shù)據(jù)的總變異分解成因素引起的變異和誤差引起的變異兩部分，構(gòu)造F F 統(tǒng)計量，作 F F 檢驗(yàn)，即可判斷因素作用是否顯著。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求本試驗(yàn)數(shù)據(jù)為本人實(shí)驗(yàn)所得，運(yùn)用正交試驗(yàn)來分析335nm335nm 激光對鈦酸鐫陶瓷的劃切工藝，并通過共聚焦三維顯微鏡來對切槽進(jìn)行觀測與測量。本試驗(yàn)主要考察 3 3 個因素，分

4、別為掃描速度、掃描次數(shù)、脈沖能量。為了更好的分析各個因素激光劃切鈦酸鐫陶瓷的工藝規(guī)律， 每個因素取3 3 個水平，確定的因素水平表如表 1 1 所示。本實(shí)驗(yàn)主要研究不同的激光工藝參數(shù) 對劃切鈦酸鐫陶瓷的切槽槽寬以及槽深以及切槽質(zhì)量這三方面的影響。2.12.1 實(shí)驗(yàn)器材加工器材：過波長為 335nm335nm 的 UVUV 激光晶圓劃切裝置檢測器材：共聚焦顯微鏡實(shí)驗(yàn)材料：鈦酸鐫陶瓷2.12.1 實(shí)驗(yàn)因素如表 1 1 所示，本試驗(yàn)主要考察 3 3 個因素，分別為掃描速度、掃描次數(shù)、脈沖能量。為了更好的分析各個因素激光劃切鈦酸鐫陶瓷的工藝規(guī)律，每個因素取3 3 個水平。表 1 1 因素水平表因素水平

5、脈沖能量（引）掃描速度（mm/S掃描次數(shù)1302012404053506010由于以上實(shí)驗(yàn)為三因素三水平所以選取4 4 因子 3 3 狀態(tài)的正交表。三、正交實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析表 2 2 激光加工工藝試驗(yàn)結(jié)果表水平、脈沖能量(心掃描速度(mm/s)掃描次數(shù)槽寬(小m)槽深(小m)13020131.33476614.752330601029.83426.7994402053836.718540401046.6640.8964060127.8616.454750201041.6649.03785040131.167895060533.83320.369(1)(1)直觀分析根據(jù)表

6、 2 2 結(jié)果對表 3 3 激光加工工藝試驗(yàn)槽寬槽寬脈沖能量(心掃描速度(mm/s)掃描次數(shù)K186.828110.99490.362K2112.521103.48797.493K3106.6691.528118.154k128.9426666736.99830.12066667k237.50734.4956666732.49766667k335.5533333330.5093333339.38466667極差R8.5643333336.4886666679.264主次順序kA1kA3kA2kB3kB2kB1kC1KC2kA3kA1 K :B1kB3kB2 K C3KC2kC1其中 K Kj表

7、示第 j j 列(j=A,B,C(j=A,B,C ) )上水平號為 i(i=1,2,3)i(i=1,2,3)時，所對應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果之和。例如KA3表示第三列因素第一水平試驗(yàn)結(jié)果之和。k kj表示第 j j 列上第 i i 水平的效應(yīng)，可用下式計算(n(n 為第 j j 列上各水平出現(xiàn)的次數(shù)):k kj= = K Kij/ / n n(1)(1)R Rj稱為極差，可用下式表示：R Rj= = max(Kmax(Kj) ) - - min(Kmin(Kij) )(2)(2)根據(jù)表 4-44-4 中的極差大小可以判定出因素對試驗(yàn)指標(biāo)影響的大小。R Rj越大，表示第 j j 列的因素對試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大

8、；反之R Rj越小其對應(yīng)的因素影響越小。所以各因素對激光切槽槽寬的影響順序?yàn)椋簰呙璐螖?shù) 脈沖能量 掃描速度各因素對激光切槽槽寬的影響順序?yàn)椋簰呙璐螖?shù) 脈沖能量 掃描速度并且對于槽深來說掃描次數(shù)對其影響尤為明顯。因此可以判斷影響切槽的槽深與槽寬的主要因素掃描次數(shù)，掃描次數(shù)越多加工的切槽槽深也就越深，但同時也會增大切槽寬度。圖 1 1 個因數(shù)對個加工工藝影響折線圖(2)(2)方差分析直觀分析法具有簡單直觀，計算量小等優(yōu)點(diǎn)，但直觀分析不能估計誤差的大小，不能精確的估計各因素的試驗(yàn)結(jié)果影響的重要程度，為了彌補(bǔ)這些不足，可以對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差 分析。表 4 4 方差分析結(jié)果表差異源離差平方和（S0自由度

9、（df）均方（MSF值槽寬A120.8655327260.4327663369.1281284B64.25532067232.1276603336.79350312C138.902594269.45129779.57961115槽深A(yù)235.39461692117.6973084135.5753806B277.77941692138.8897084158.4031386C1509.589132754.7945648864.593178從方差分析的結(jié)果中可以判斷，掃描次數(shù)的變化無論對切槽寬度還是切槽深度都有顯著 的影響，另外各因素的 F F 臨界值和自由度都相同，因而可以通過比較各因素的F F 值來判斷因素對拋光效果影響的主次關(guān)系，F(xiàn) F 值越大，表明對切槽的深度和歡度的影響越大。因而可從表得影響關(guān)系的主次順序分別為：掃描次數(shù)脈沖能量 掃描速度。從直觀分析和方差分析這兩種分析的結(jié)果可知，兩種分析的結(jié)果是相同的， 說明了試驗(yàn)和測定中必然