正交試驗(yàn)分析論文

1、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析結(jié)課論文姓名： 學(xué)號(hào)：班級(jí)：10機(jī)制（3）班院系：機(jī)械電氣工程學(xué)院2013年6月8日氣囊拋光工藝參數(shù)的正交實(shí)驗(yàn)分析摘 要: 針對(duì)平面光學(xué)零件,以拋光去除率和表面粗糙度為考核指標(biāo),應(yīng)用正交試驗(yàn)法分析了氣囊拋光過(guò)程中的主要工藝參數(shù), 包括拋光工具氣囊的壓縮量、氣囊轉(zhuǎn)速、氣囊內(nèi)部充氣壓力、拋光液的濃度對(duì)拋光去除效率和表面粗糙度的影響規(guī)律。結(jié)合氣囊拋光的拋光機(jī)理對(duì)其進(jìn)行了分析, 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化, 并進(jìn)行了綜合參數(shù)的氣囊拋光加工實(shí)驗(yàn), 獲得了超精密光滑的表面。關(guān) 鍵 詞: 氣囊拋光、正交實(shí)驗(yàn)、材料去除率、表面粗糙度實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1）因素設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)采用的是正交實(shí)驗(yàn)方法, 目的是

2、要確定氣囊拋光的主要工藝參數(shù)( 因素) 對(duì)拋光效率( 指標(biāo)) 的影響規(guī)律, 并在此基礎(chǔ)上確定出最優(yōu)的參數(shù)組合。實(shí)驗(yàn)中考慮了四個(gè)主要因素, 即氣囊的壓縮量、氣囊轉(zhuǎn)速、氣囊內(nèi)部壓力( 充氣壓力) 、拋光液的濃度。2）因素水平設(shè)計(jì) 每個(gè)因素選擇三個(gè)水平, 本實(shí)驗(yàn)為4因素3水平的正交試驗(yàn), 選用( ) 正交表, 如表1所示。實(shí)驗(yàn)方案如表2所示。工件材料選用平面BK7光學(xué)玻璃( 530mm5mm) , 拋光材料為氧化鈰拋光粉。具體實(shí)驗(yàn)方法是: 工件靜止不動(dòng), 氣囊以一定的轉(zhuǎn)速在工件上定點(diǎn)拋光, 拋光10min, 形成一個(gè)橢圓形的拋光區(qū); 采用2302型輪廓儀對(duì)拋光后的表面進(jìn)行測(cè)量, 并計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)的

3、材料去除量。研究一: 平面工件氣囊拋光去除效率實(shí)驗(yàn)研究 實(shí)驗(yàn)分析-下面對(duì)試驗(yàn)結(jié)果運(yùn)用MiniTab進(jìn)行分析 （1）創(chuàng)建田口實(shí)驗(yàn) (2)選擇3水平4因素的L9()的田口設(shè)計(jì)（3）把試驗(yàn)結(jié)果輸入到響應(yīng)的表格中 (4)進(jìn)行田口試驗(yàn)分析（5） 響應(yīng)數(shù)據(jù)選取“去除效率”；圖形選項(xiàng)中主效應(yīng)圖選擇“均值”；分析選項(xiàng)中，效應(yīng)表選“均值” 6） 得到“去除效率”的分析結(jié)果 氣囊壓縮量 氣囊內(nèi)部壓力 氣囊轉(zhuǎn)速 拋光液濃度 水平 1 3.967 5.380 5.047 5.407 2 5.473 5.593 5.407 5.593 3 7.160 5.627 6.147 5.600 Delta 3.193 0.24

4、7 1.100 0.193 排秩 1 3 2 4R3.190.251.100.19方差分析：去除效率 的方差分析，在檢驗(yàn)中使用調(diào)整的 SS 來(lái)源 自由度 Seq SS Adj SS Adj MS F P氣囊壓縮量 2 15.3123 15.3123 7.6561 211.89 0.005氣囊內(nèi)部壓力 2 0.1075 0.1075 0.0537 1.49 0.402氣囊轉(zhuǎn)速 2 1.8872 1.8872 0.9436 26.11 0.037 誤差 2 0.0723 0.0723 0.0361 合計(jì) 8 17.3792 S = 0.190088 R-Sq = 99.58% R-Sq（調(diào)整） =

5、 98.34%方差分析結(jié)果，和手工計(jì)算結(jié)果相同，原論文中考慮到因素C的均方與誤差的結(jié)果相差不多，兩者相比結(jié)果為0.03，小于0.1。因而為了增大自由度，提高F檢驗(yàn)的靈敏度，在進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)之前，先將各因素和交互作用的方差與誤差方差比較，若MS因氣囊轉(zhuǎn)速氣囊內(nèi)部壓力 拋光液濃度。氣囊的轉(zhuǎn)速對(duì)拋光去除率的影響。在其它因素保持不變的情況下, 隨著拋光頭轉(zhuǎn)速的增加, 材料去除率逐漸增大。這是因?yàn)閽伖忸^轉(zhuǎn)速增大時(shí), 拋光區(qū)內(nèi)的相對(duì)線速度隨之增加, 根據(jù)磨粒磨損理論, 磨粒作用在工件表面上所產(chǎn)生的劃痕距離也將增大, 材料去除量增加, 因此拋光效率可得到逐漸的增加。此外根據(jù)流體力學(xué)的原理, 當(dāng)拋光頭轉(zhuǎn)速增加

6、時(shí), 拋光液的循環(huán)速度也將加快, 這不僅使拋光區(qū)內(nèi)的流體動(dòng)壓力增大, 而且水解作用也更為充分,因此拋光效率可得到相應(yīng)的提高。 研究二: 平面工件氣囊拋光的粗糙度實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)分析-下面對(duì)試驗(yàn)結(jié)果運(yùn)用MiniTab進(jìn)行分析注：前兩步同上（3）把試驗(yàn)結(jié)果輸入到響應(yīng)的表格中（4） 響應(yīng)數(shù)據(jù)選取“表面粗糙度”；圖形選項(xiàng)中主效應(yīng)圖選擇“均值”；分析選項(xiàng)中，效應(yīng)表選“均值” 水平 下陷量 氣囊內(nèi)部壓力 拋光頭轉(zhuǎn)速 拋光液濃度 1 1.228 1.956 1.745 2.003 2 1.687 1.966 2.008 1.951 3 2.988 1.982 2.151 1.950Delta 1.760 0.0

7、26 0.405 0.054 排秩 1 4 2 3R1.7630.0260.4030.052方差分析： 現(xiàn)將因素C3并入誤差方差，運(yùn)行軟件：從正交實(shí)驗(yàn)的方案及最終3結(jié)果可以看出, 各個(gè)因素對(duì)表面粗糙度影響的主次關(guān)系是: 氣囊壓縮量 氣囊旋轉(zhuǎn)速度 氣囊充氣壓力 拋光液濃度。氣囊壓縮量與表面粗糙度之間的關(guān)系。由拋光理論可以知道, 拋光時(shí)磨料被壓進(jìn)工件和拋光墊的表面, 在工件表面上產(chǎn)生劃痕, 相互交叉的劃痕形成了表面粗糙度。因此在微觀上, 磨料壓入工件的深度與工件表面粗糙度有關(guān)。但對(duì)于氣囊的柔性來(lái)說(shuō), 在一開(kāi)始?xì)饽覊嚎s量較小的情況下, 氣囊施加到磨粒上的壓力并不與氣囊壓縮量成比例增加, 工件表面粗糙

8、度值增大的幅度較小。當(dāng)氣囊壓縮量繼續(xù)增加時(shí), 氣囊作用在工件表面上的正壓力隨之增大,氣囊對(duì)磨粒的作用力增大較快, 磨粒壓入工件表面的深度加深, 磨粒對(duì)工件表面產(chǎn)生的劃痕深度也增加, 工件表面的拋光痕跡更為明顯, 表面粗糙度值增大。從前述的影響氣囊拋光因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知, 提高材料去除效率和降低表面粗糙度對(duì)拋光因素的取值是相矛盾的。按照提高材料去除效率選取加工參數(shù), 會(huì)引起表面粗糙度值的增大; 而按照降低表面粗糙度值選取加工參數(shù), 會(huì)帶來(lái)材料去除效率的下降?？傊? 要根據(jù)拋光工藝的要求, 在既可以保證拋光效率高, 又可以保證最終的表面粗糙度的前提下,合理地綜合確定拋光工藝參數(shù), 以期達(dá)到理想的效果。本節(jié)綜合考慮了影響材料去除效率和表面粗糙度的因素, 以便合理地選擇拋光的工藝參數(shù)。氣囊壓縮量和氣囊旋轉(zhuǎn)速度是影響拋光效率和表面粗糙度的主要因素, 針對(duì)粗拋光, 可選擇較大的氣囊壓縮量和較快的氣囊旋轉(zhuǎn)速度。針對(duì)精拋光可選擇較小的氣囊壓縮量, 使氣囊旋轉(zhuǎn)速度可快可慢。粗糙度綜合參數(shù)實(shí)驗(yàn)采用了兩步的拋光方法。第一步粗拋用于快速去除粗磨加工表面所留下的凸凹層和變質(zhì)層, 在保證一定表面粗糙度的前提下, 提高拋光效率; 第二步精拋以提高表面粗糙度為主, 最終達(dá)到鏡面的拋光質(zhì)量