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正交试验分析论文
试验设计与分析
结课论文
姓名:
学号:
班级:
10机制(3)班院系:
机械电气工程学院
2013年6月8日
气囊抛光工艺参数的正交实验分析
摘要:
针对平面光学零件,以抛光去除率和表面粗糙度为考核指标,应用正交试验法分析了气囊抛光过程中的主要工艺参数,包括抛光工具气囊的压缩量、气囊转速、气囊内部充气压力、抛光液的浓度对抛光去除效率和表面粗糙度的影响规律。
结合气囊抛光的抛光机理对其进行了分析,根据实验结果对工艺参数进行了优化,并进行了综合参数的气囊抛光加工实验,获得了超精密光滑的表面。
关键词:
气囊抛光、正交实验、材料去除率、表面粗糙度
实验设计
1)因素设计
本实验采用的是正交实验方法,目的是要确定气囊抛光的主要工艺参数(因素)对抛光效率(指标)的影响规律,并在此基础上确定出最优的参数组合。
实验中考虑了四个主要因素,即气囊的压缩量、气囊转速、气囊内部压力(充气压力)、抛光液的浓度。
2)因素水平设计
每个因素选择三个水平,本实验为4因素3水平的正交试验,选用L9(34)正交表,如表1所示。
实验方案如表2所示。
工件材料选用平面BK7光学玻璃(530mm@5mm),抛光材料为氧化铈抛光粉。
具体实验方法是:
工件静止不动,气囊以一定的转速在工件上定点抛光,抛光10min,形成一个椭圆形的抛光区;采用2302型轮廓仪对抛光后的表面进行测量,并计算出单位时间内的材料去除量。
表1各因素的取值水平
因素
气囊压缩
4/mm
充气压力
B/kPa
气囊转速c
/(r/min)
抛光液浓
&D/%
取1
01
15
4
(1)
5
偵a水亠
0.2
20
600
10
半3
0.3
25
8
(1)
15
研究一:
平面工件气囊抛光去除效率实验研究
实验分析----下面对试验结果运用MiniTab进行分析
(1)创建田口实验
统计国罔也⑥縊前idIHd)3)□凹«Sa(Hi旃助虫
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⑵选择3水平4因素的L9(34)的田口设计
(3)把试验结果输入到响应的表格中
4
Cl
C2
C3
C4
C53
气靈压谿里
气畳内部压力
气黑转睡
尴光渡浓度
去煖效率
1
1
1
1
1
3.2D
r2
1
2
2
2
3+96
r3
1
3
3
3
4,74
r4
2
1
2
3
5-26
r吕
2
2
3
1
6.02
6
2
3
I
2
5+14
7
3
1
3
2
T.68
r&
3
2
1
3
6.30
[9
3
3
2
1
T.00|
工炼1—
sti
(4)进行田口试验分析
Minitab-无幻■範
统计⑸圏刑©痒S器⑪工具(Il&J融罄助也)协助1理1
(5)响应数据选取“去除效率”;图形选项中主效应图选择“均值”;分析选项中,效应表选“均值”
6)得到“去除效率”的分析结果
气囊压缩量气囊内部压力气囊转速抛光液浓度
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
0.247
1.100
0.193
排秩
1
3
2
4
R
3.19
0.25
1.10
0.19
方差分析:
丈碎(□輯55旧EUEuyi+iigss计塩卜fflisuij輯saatgitjiw苗口凹誓㈣凹询勖㈣
田主刘辰曲妙.,回左亘惟库到Q.”
去除效率的方差分析,在检验中使用调整的SS
方差分析结果,和手工计算结果相同,原论文中考虑到因素c的均方与误差的结果相差不多,两者相比结果为0.03,小于0.1。
因而为了增大自由度,提高F检验的灵敏度,在进行显著性检验之前,先将各因素和交互作用的方差与误差方差比较,若MS因<2MSe,可将这些因素或交互作用的偏差平方和、自由度并入误差的偏差平方和、自由度,这样使误差的偏差平方和和自由度增大,提高了F检验的灵敏度。
现将因素C3并入误差方差,运行软件:
型
协変置3…
1
送锁(D…
图形®…
结果QD…|存祐⑨…
因子圏⑹-■-
帮助
取酒
去除效率的方差分析,在检验中使用调整的
SS
来源
自由度SeqSSAdjSSAdjMS
FP
气囊压缩量
215.312315.31237.656115.63
0.013
气囊内部压力
20.10750.10750.05370.11
0.899
误差
4
1.95951.95950.4899
合计
8
17.3792
S=0.699905
R-Sq=88.73%R-Sq(调整)
=77.45%
通过正交实验分析各组实验的结果和极差可以看出各个因素对指标的影响
趋势。
对抛光效率影响的主次关系为:
气囊压缩量〉气囊转速>气囊内部压力>抛
光液浓度。
气囊的转速对抛光去除率的影响。
在其它因素保持不变的情况下,随
着抛光头转速的增加,材料去除率逐渐增大。
这是因为抛光头转速增大时,抛光区内的相对线速度随之增加,根据磨粒磨损理论,磨粒作用在工件表面上所产生的划痕距离也将增大,材料去除量增加,因此抛光效率可得到逐渐的增加。
此外根据流体力学的原理,当抛光头转速增加时,抛光液的循环速度也将加快,这不仅使抛光区内的流体动压力增大,而且水解作用也更为充分,因此抛光效率可得到相应的提高。
研究二:
平面工件气囊抛光的粗糙度实验研究
实验分析----下面对试验结果运用MiniTab进行分析注:
前两步同上
(3)把试验结果输入到响应的表格中
财工作表宀
1
Cl
C2
C3
C4
C5
下昭重
气畳内部压力
as光头转速
拠光袤浓蔭
表面粗糙废
r<
2
1
2
3
L69T
5
2
2
3
1
L903
『6
2
3
1
2
1.462
r7
3
1
3
2
3.142
Fs
亍
2
1
3
2.745
9
3
3
2
1
3.078
(4)响应数据选取“表面粗糙度”;图形选项中主效应图选择“均值”;分析选项中,效应表选“均值”
曲均值主效应图[p11-21^^1
均笛主效应图
数堀均值
水平
下陷量
气囊内部压力
抛光头转速
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
1.950
抛光液浓度
Delta1.7600.0260.4050.054
排秩1423
R
1.763
0.026
0.403
0.052
方差分析:
立怦(BMU*i£.)SKBSgItWCEl
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