橡膠配方設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、第1章 橡膠配方設(shè)計(jì)基礎(chǔ),1.1 配方表示形式 一、概述,1.概念 橡膠配方設(shè)計(jì) ：根據(jù)橡膠產(chǎn)品的性能要求和工 藝條件，合理地選用原材料，并確定各種原材料的 用量配比關(guān)系，使得膠料的物性、工藝性和成本三 者取得最佳平衡,橡膠配方：生膠和多種配合劑按照一定比例的一種 組合,五大體系： 生膠體系(高聚物單用或并用)：母體材料或基體材料 硫化體系：與橡膠大分子起化學(xué)作用，使橡膠由線 型大分子變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高橡膠性能、穩(wěn)定形 態(tài)的體系。 補(bǔ)強(qiáng)填充體系：在橡膠中加入炭黑等補(bǔ)強(qiáng)劑或其它填 充劑，提高其力學(xué)性能，改善工藝性能，或者降低制 品成本。 防護(hù)體系：加入防老劑，延緩橡膠的老化，提高制品 的使用

2、壽命。 增塑體系：降低制品硬度和混煉膠的粘度，改善加工 工藝性能,2.配方設(shè)計(jì)的意義 是橡膠制品生產(chǎn)過(guò)程中的重要技術(shù)依據(jù). 對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有決定性的影響. 對(duì)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)成本也有決定性的影響,例：設(shè)計(jì)膠管的內(nèi)層膠 使用環(huán)境：輸送氣體、輸送泥漿、酸、堿、油類液體,生膠的確定,二、 橡膠配方的組成及表示形式,1.橡膠配方的組成,橡膠配方簡(jiǎn)單地說(shuō)就是一份生膠和各種配合劑用量的配比表。 生產(chǎn)上的橡膠配方包含：膠料的名稱代號(hào)及用途，生膠及各種配合劑的用量、含膠率，比重、成本及膠料的物機(jī)性能等,2. 配方的表示形式 1. 基本配方 以質(zhì)量份數(shù)表示（mi）： 以生膠分?jǐn)?shù)為100份，其余配合劑相應(yīng)質(zhì)量份數(shù)表示 2.

3、 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（mi%）：=mi /mi 100% 以膠料總質(zhì)量為100，生膠和配合劑質(zhì)量所占比例數(shù)來(lái)表示，主要用于計(jì)算原材料質(zhì)量成本和含膠率。 3. 體積百分?jǐn)?shù)表示（Vi% ）： = Vi /Vi 100% 以膠料總體積為100，生膠和配合劑體積所占比例數(shù)來(lái)表示，主要用于計(jì)算原材料體積成本。 4. 生產(chǎn)配方（Mi,kg）： = Q/mi mi 取膠料的總質(zhì)量等于煉膠機(jī)的裝膠量Q，各組分以實(shí)際用量表示,表1-1 橡膠配方的表示形式,1.2 配方換算 質(zhì)量分?jǐn)?shù)配方計(jì)算：mi%=mi(100/mi) 體積分?jǐn)?shù)配方計(jì)算：Vi%=mi/i100/(mi/ i) 生產(chǎn)配方計(jì)算：Mi=mi(Q/ mi,作業(yè)

4、：將下述基本配方換算成其它形式表示的配方，假設(shè)煉膠機(jī)的容量為31. 50Kg，要求寫出換算公式,組分 質(zhì)量/份 密度/ 體積/份 質(zhì)量 體積 生產(chǎn)配方 （g/cm3） 百分?jǐn)?shù)/% 百分?jǐn)?shù)/% /Kg NR 100.00 0.92 108.70 63.49 77.30 20.00 S 2.75 2.05 促M(fèi) 0.75 1.42 ZnO 5.00 5.57 硬脂酸 3.00 0.92 炭黑 45.00 1.80 防老劑 1.00 1.12 合計(jì) 157.50 140.62,例如：促進(jìn)劑M母膠配方 NR 100 促進(jìn)劑M 20 ZnO 5 合計(jì) 125,X促M(fèi)母=1/(20/125)=6.25份

5、母膠中： XNR=6.25(100/125)=5份 XZnO=6.25 (5/125)=0.25份,含配合劑母膠的配方計(jì)算,由生產(chǎn)配方計(jì)算基本配方,mi=Mi（100/M膠） mi基本配方中各組分的份數(shù)； Mi生產(chǎn)配方中各組分的實(shí)際質(zhì)量，kg； M膠生產(chǎn)配方中生膠的總質(zhì)量,一）配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1、確定硫化膠的主要性能及性能指標(biāo)范圍 （1）已有成品：解剖成品，測(cè)試性能 （2）無(wú)成品：借鑒同類或相似產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)模擬分析提出 2、確定合適的工藝條件及指標(biāo)值的范圍 實(shí)驗(yàn)研究確定 3、確定主體材料和配合劑的品種與用量 實(shí)驗(yàn)研究確定 4、確定原材料的指標(biāo)范圍 實(shí)驗(yàn)研究確定，參考原材料出廠檢測(cè)指標(biāo)，以滿足制

6、品 性能要求為準(zhǔn)。 5、計(jì)算成本,1.3 橡膠配方設(shè)計(jì)的種類、原則和步驟,二） 配方設(shè)計(jì)的種類,基礎(chǔ)配方：標(biāo)準(zhǔn)配方，僅包括最基本的組分，采用 傳統(tǒng)的配合量，以生膠和配合劑鑒定為目的，反映 膠料基本工藝性能及硫化膠基本物理機(jī)械性能的配 方。 基礎(chǔ)配方的獲得： （1）ASTM標(biāo)準(zhǔn) （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本情況進(jìn)行擬定 （3）借鑒同類或類似產(chǎn)品的生產(chǎn)配方,性能配方：技術(shù)配方，全面考慮各種性能的搭配，增 加或調(diào)整基礎(chǔ)配方的內(nèi)容，以滿足制品使用條件的配 方。 實(shí)用配方：生產(chǎn)配方，在滿足要求的性能配方基礎(chǔ)上 ，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件所得的實(shí)用投產(chǎn)配方。 基礎(chǔ)配方、性能配方、實(shí)用配方是相互制約、相互影響的。 例：橡膠

7、基礎(chǔ)配方： 生膠：100份；硫磺：0.5-3.5份；促進(jìn)劑：0.5-1.5份 ZnO:1-10份；Hst：0.5-2.0份；防老劑：0.25-1.5份,三）配方設(shè)計(jì)的原則 1.宗旨 使橡膠制品的性能、成本和工藝可行性三方面取得最 佳的綜合平衡，以最低的原材料消耗，最短的時(shí)間，最少 工作量設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良并滿足現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備要求的配方。 2. 基本原則 （1）在不降低產(chǎn)品質(zhì)量的情況下降低成本 （2）在保持成本不變的情況下提高產(chǎn)品的性能 3. 一般原則 （1）滿足制品的性能要求；（2）設(shè)計(jì)的配方易于加工 （3）原材料價(jià)廉易得； （4）重點(diǎn)設(shè)計(jì)主要性能 （5）充分考慮交互作用； （6）配方成本低，能耗低

8、 （7）配方盡可能簡(jiǎn)化 （8）符合環(huán)保與衛(wèi)生要求,四） 配方設(shè)計(jì)的基本程序,1）確定膠料的技術(shù)要求 膠料的技術(shù)要求包括： 產(chǎn)品用途、使用部位及應(yīng)起的作用；產(chǎn)品具體使用條件， 包括工作溫度范圍、工作壓力、工作周期、頻率及使用 壽命等；膠料的工藝性能等,2）收集技術(shù)資料 主要是了解前人或有關(guān)單位對(duì)同類產(chǎn)品或類似產(chǎn)品所作 過(guò)的配方試驗(yàn)情況，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。收集有關(guān)同類產(chǎn)品或類似 產(chǎn)品研試技術(shù)，為進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時(shí)作參考,3）制訂基本配方和性能試驗(yàn)項(xiàng)目,基本試驗(yàn) 配方的制訂,確定性能 試驗(yàn)項(xiàng)目,確定生膠的品種和用量,確定硫化體系,確定補(bǔ)強(qiáng)填充劑,確定軟化增塑劑,確定防老劑,確定其他專用配合劑,加工性能,物機(jī)性能

9、,使用性能,其他性能：視產(chǎn)品而定,4）進(jìn)行試驗(yàn)并選取最佳配方（試驗(yàn)室進(jìn)行,塑煉 混煉 制成硫化膠試樣 性能測(cè)試 數(shù)據(jù)整理 對(duì)比，取舍 初選最佳配方 （5）復(fù)試并擴(kuò)大中試（車間中進(jìn)行,試驗(yàn)配方 復(fù)試3-5次,車間規(guī)模 試驗(yàn),檢驗(yàn)?zāi)z料的工藝性能、 硫化膠的物機(jī)性能 和成品的機(jī)床性能,初步確定 最佳工藝條件,6）確定完整的生產(chǎn)配方,生產(chǎn)配方內(nèi)容包括： 配方組分、用量，膠料性能指標(biāo)（指膠料的名稱， 代號(hào)，用途），工藝條件（主要指塑混煉條件， 硫化條件）及檢驗(yàn)方法等整套資料,以上配方設(shè)計(jì)程序可示意于下圖,調(diào)查研究收集技術(shù)資料,原材料性能分析,制品的使用分析,加工工藝分析,制訂基本配方和性能試驗(yàn)項(xiàng)目,試

10、驗(yàn) 室 研 究 分 析,選 取 最 佳 配 方,復(fù) 試 并 擴(kuò) 大 中 試,確定完整的生產(chǎn)配方,1.4 橡膠配方設(shè)計(jì)方法,橡膠配方設(shè)計(jì)主要依賴于人們?cè)谏a(chǎn)當(dāng)中積累的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，通過(guò)大量而繁復(fù)的試驗(yàn)來(lái)優(yōu)化配方，造成大量人力、物力的浪費(fèi)。 隨著科學(xué)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步和發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，橡膠行業(yè)已經(jīng)開始采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行配方設(shè)計(jì),1.單因素設(shè)計(jì)方法,因素：需要考察的影響試驗(yàn)?zāi)z料性能指標(biāo)的因素, 如橡膠配方組分中的硫化劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、防老劑等； 水平：每個(gè)試驗(yàn)因素可能取值的狀態(tài) 單因素配方試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要就是研究某單一試驗(yàn)因素，如促進(jìn)劑、炭黑、防老劑或某一新型原材料，在某一變量區(qū)間內(nèi)，確定哪一個(gè)值

11、的性能最優(yōu)。 這樣的設(shè)計(jì)方法主要包括：黃金分割法（0.618法）、平分法（對(duì)分法）、分批試驗(yàn)法、拋物線法、爬山法,黃金分割法 黃金分割點(diǎn)在線段L的0.618處，故此法又稱0.618法。 這個(gè)方法的要點(diǎn)是先在配方試驗(yàn)范圍a，b的0.618點(diǎn)作第一次試驗(yàn)，再在其對(duì)稱點(diǎn)(試驗(yàn)范圍的0.382處)作第二次試驗(yàn)，比較兩點(diǎn)試驗(yàn)的結(jié)果，去掉“壞點(diǎn)”以外的部分。在剩下的部分繼續(xù)取已試驗(yàn)點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)、比較和舍取，逐步縮小試驗(yàn)范圍,應(yīng)用實(shí)例 子午線輪胎子口包膠使用齊聚酯增硬。膠料要求為：硬度（邵氏A）達(dá)到85度；拉伸強(qiáng)度不小于20MPa；扯斷伸長(zhǎng)率不小于200,試驗(yàn)結(jié)果：齊聚酯用量的合理范圍為2.25.7質(zhì)

12、量份,平分法(對(duì)分法) 如果在試驗(yàn)范圍內(nèi)，目標(biāo)函數(shù)是單調(diào)的，要找出滿足一定條件的最優(yōu)點(diǎn)，可以用平分法。平分法和黃金分割相似，但平分法逼近最佳范圍的速度更快，在試驗(yàn)范圍內(nèi)每次都可以去掉試驗(yàn)范圍的一半，而且取點(diǎn)方便。 要求膠料物理性能要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或具體指標(biāo)，否則無(wú)法鑒別試驗(yàn)結(jié)果好壞，以決定試驗(yàn)范圍的取舍。 要知道原材料的化學(xué)性能及其對(duì)膠料物理性能的影響規(guī)律。能夠從試驗(yàn)結(jié)果中直接分析該原材料的量是取大了或是取小了，并作為試驗(yàn)范圍縮小的判別原則,實(shí)例：得到膠料與黃銅鋼絲簾線粘合力最高的680C用量。 基本配方：天然膠SMR5 90，BR 10，ZnO 5，SA 0.5， HAFCB 60，芳香操作油

13、4，促進(jìn)劑 0.7，防焦劑PVI 0.4， S 3，Manbond 680C的用量為02份,試驗(yàn)結(jié)果：該配方中應(yīng)用Manbond 680C的最佳用量范圍為0.751.25份,分批試驗(yàn)法 這種方法是每批試驗(yàn)配方均勻地安排在試驗(yàn)范圍內(nèi)。例如：每批做4個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們可以先將實(shí)驗(yàn)范圍(a，b)均分為5份，在其4個(gè)分點(diǎn)x1，x2，x3，x4處做4個(gè)實(shí)驗(yàn)。 將4個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，如果x3好，則去掉小于x2和大于x4的部分，留下(x2，x4)的范圍。然后將留下的部分再均分為6份，在未做過(guò)實(shí)驗(yàn)的四個(gè)點(diǎn)上再做4個(gè)實(shí)驗(yàn)。 這樣不斷地做下去，就能找到最佳的配方變量范圍,2.多因素設(shè)計(jì)方法,在大多數(shù)橡膠配方研究中，通常需

14、要同時(shí)考慮 確定兩個(gè)或多個(gè)變量因素對(duì)橡膠性能的影響規(guī)律， 這就是多因素橡膠配方設(shè)計(jì)的問(wèn)題。 多因素的全面試驗(yàn)遇到的最大問(wèn)題就是試驗(yàn)次 數(shù)太多，有時(shí)無(wú)法承受。如果有8個(gè)因素對(duì)性能指標(biāo) 有影響，每個(gè)因素取兩個(gè)水平進(jìn)行比較，那么就有 28=256個(gè)不同的水平組合，這里需要對(duì)256個(gè)試驗(yàn)處 理進(jìn)行比較，假定每個(gè)因素取三個(gè)水平的話，那么就 有38=6561個(gè)不同的試驗(yàn)處理需要進(jìn)行比較，再加上 重復(fù)，處理的數(shù)量就會(huì)更多，這在實(shí)際中是不可行的,1.4.1. 正交設(shè)計(jì)法簡(jiǎn)介,幾個(gè)概念： 因素：需要考察的影響試驗(yàn)?zāi)z料性能指標(biāo)的因素, 如橡膠配方組分中的硫化劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、防老劑等； 水平：每個(gè)試驗(yàn)因素可能取值的狀態(tài)

15、 交互作用：各試驗(yàn)因素間的相互綜合影響的作用,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法：利用依據(jù)數(shù)學(xué)原理制作好的一種規(guī)格化表-正交表來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法。 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研究多因素多水平的一種設(shè)計(jì)方法，根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，具備了“均勻分散，整齊可比”的特點(diǎn),舉例：吸水膨脹橡膠的研究。 試驗(yàn)?zāi)康模貉芯堪滋亢?、吸水樹脂、交?lián)劑硫黃的用量對(duì)吸水橡膠吸水性能和膠料性能的影響,A因素是白炭黑用量，設(shè)A1、A2、A3 3個(gè)水平；B因素是吸水樹脂用量，設(shè)B1、B2、B3 3個(gè)水平；C因素為硫黃用量，設(shè)C1、C2、C3 3個(gè)水平。這是一個(gè)3因素3水平的試驗(yàn)，各因素的水平之間全部可能組合有27

16、種,全面實(shí)驗(yàn)法 實(shí)驗(yàn)安排見下表，其實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分布見圖2,圖2 全面實(shí)驗(yàn)法的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分布,共有3=27次實(shí)驗(yàn)，即立方體上的27個(gè)節(jié)點(diǎn),全面試驗(yàn)：可以分析各因素的效應(yīng) ，交互作用，也可選出最優(yōu)水平組合。但全面試驗(yàn)包含的水平組合數(shù)較多，工作量大 ，在有些情況下無(wú)法完成 。 若試驗(yàn)的主要目的是尋求最優(yōu)水平組合，則 可利用正交表來(lái)設(shè)計(jì)安排試驗(yàn),正交設(shè)計(jì)就是從全面試驗(yàn)點(diǎn)（水平組合）中挑選出有代表性的部分試驗(yàn)點(diǎn)（水平組合）來(lái)進(jìn)行試驗(yàn),利用正交表L9(34)從27個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中挑選出來(lái)的9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。即： (1)A1B1C1 (2)A2B1C2 (3)A3B1C3 (4)A1B2C2 (5)A2B2C3 (6)A3B2C

17、1 (7)A1B3C3 (8)A2B3C1 (9)A3B3C2 保證了A因素的每個(gè)水平與B因素、C因素的各個(gè)水平在試驗(yàn)中各搭配一次 。對(duì)于A、B、C 3個(gè)因素來(lái)說(shuō)，是在27個(gè)全面試驗(yàn)點(diǎn)中選擇9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn) ，僅 是全面試驗(yàn)的 三分之一,圖1 正交表安排實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分布,L9(34) 正交表安排實(shí)驗(yàn)，只需作9次,從圖中可以看到 ，9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)在選優(yōu)區(qū)中分布是均衡的，在立方體的每個(gè)平面上 ，都恰是3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)；在立方體的每條線上也恰有一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。 9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均衡地分布于整個(gè)立方體內(nèi) ，有很強(qiáng)的代表性,運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法可以較好的解決在多因素試驗(yàn)中的幾個(gè)比較典型的問(wèn)題： 對(duì)性能指標(biāo)的影響，哪個(gè)因素重要，哪個(gè)

18、因素不重要 每個(gè)因素中以哪個(gè)水平為好？ 各因素以哪種水平搭配起來(lái)對(duì)性能指標(biāo)較好,正交實(shí)驗(yàn)法的優(yōu)點(diǎn)有： 實(shí)驗(yàn)點(diǎn)代表性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)次數(shù)少； (2) 不需做重復(fù)實(shí)驗(yàn)，就可以估計(jì)實(shí)驗(yàn)誤差； (3) 可以分清因素的主次； (4) 可以使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果,2. 正交表的表示,正交表是試驗(yàn)設(shè)計(jì)法中合理安排試驗(yàn)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的主要工具。常用的正交表有： L4（23），L8（27），L12（211），L16（215）， L20（219），L32（231），L8（423）， L16（4229），L16（4326），L16（4423），L9（34），L27（313），L16（45），L25（56） 正

19、交表的符號(hào)以L4（23）為例，說(shuō)明如下： L表示正交試驗(yàn)表； 4代表試驗(yàn)次數(shù)； 2標(biāo)準(zhǔn)正交表上可安排的因素水平數(shù)； 3代表列數(shù)(試驗(yàn)的因素?cái)?shù),表1-8 L4（23）正交表,上述L4（23）正交表，表示該正交表做4次試驗(yàn)；因素可安排的水平數(shù)為2；表中有三列可供安排因素和誤差,3. 正交表的性質(zhì),1）每一列中代表不同水平的數(shù)字出現(xiàn)次數(shù)相等,例如, L8(27)中不同數(shù)字只有1和2，它們各出現(xiàn)4次；L9(34)中不同數(shù)字有1、2和3，它們各出現(xiàn)3次,2）任意兩列中同一橫行的數(shù)字序數(shù)對(duì)出現(xiàn)次數(shù)相等。 例如, L8(27)中(1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2)各出現(xiàn)兩次；L9(3

20、4) 中 (1, 1), (1, 2), (1, 3), (2, 1), (2, 2), (2, 3), (3, 1), (3, 2), (3, 3)各出現(xiàn)1次。即每個(gè)因素的一個(gè)水平與另一因素的各個(gè)水平互碰次數(shù)相等，表明任意兩列各個(gè)數(shù)字之間的搭配是均勻的。從而說(shuō)明實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)排列規(guī)律整齊，分布均勻,1.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟： （1）確定因素(主要因素)、水平(要拉開)、交互作用; 在配方設(shè)計(jì)前，應(yīng)先有些小型的探索性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，以便決定正式實(shí)驗(yàn)的價(jià)值和可行性。要選擇好起主要作用的因素。合理選擇水平，使兩水平的距離要適當(dāng)拉開。最后還要注意各因素間的交互作用等,2）選擇合適的正交表（列數(shù)大于

21、等于因素?cái)?shù)） 對(duì)m個(gè)因素2水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)，一般選用L4（23）、 L8（27）、L16（215,對(duì) m個(gè)因素3水平試驗(yàn)設(shè)計(jì),選用L9（34）、L27（313,對(duì) m個(gè)因素4水平試驗(yàn)設(shè)計(jì),選用L16（45）； 對(duì) m個(gè)因素5水平試驗(yàn)設(shè)計(jì),選用L25（56,3）表頭設(shè)計(jì)（最難、最重要） 所謂表頭設(shè)計(jì)，就是把試驗(yàn)因素和要考察的交互作用分別安排到正交表的各列中去的過(guò)程。 在不考察交互作用時(shí)，各因素可隨機(jī)安排在各列上；若考察交互作用，就應(yīng)按所選正交表的交互作用列表安排各因素與交互作用，以防止設(shè)計(jì)“混雜,在可能的情況下，選擇較小的正交表為好，這樣可減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)。如對(duì)3水平多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，一般可采用L9(34

22、)/ L18(313)選擇前者,一般表頭設(shè)計(jì)可按以下步驟進(jìn)行： 首先考慮有交互作用和可能有交互作用的因素，按不可混雜的原則和正交法安排原則，將這些因素和交互作用分別在表頭上。 余下那些估計(jì)可以忽略交互作用的因素，任意安排在剩下的各列上 例如，有配方因素A、B、C、D，每個(gè)因素各有2個(gè)水平，需要考察交互作用有AB， AC， BC。首先把最重要的配方因素A和B放入第l、2列；由L8（27）的交互作用表查得AB占第3列；接著把有交互作用的因素C放在第4列；而AC由L8（27）交互作用表查得應(yīng)占第5列。BC占第6列，第7列放因素D,交互作用表的查法,表中所有的數(shù)字都是列號(hào)。（ ）分別代表的是因素所在的

23、列號(hào)，其余為交互作用的列號(hào),第1列的因素與第4列的因素的交互作用列在第5列,表1-10 L8（27）交互作用表,把正交表中安排各因素的列（不包含欲考察的交互作用列）中的每個(gè)水平數(shù)字換成該因素的實(shí)際水平值，便形成了正交試驗(yàn)方案,說(shuō)明：試驗(yàn)號(hào)并非試驗(yàn)順序，為了排除誤差干擾，試驗(yàn)中可隨機(jī)進(jìn)行； 安排試驗(yàn)方案時(shí)，部分因素的水平可采用隨機(jī)安排,結(jié)果分析,方法,直觀分析法（計(jì)算平均值及極差畫圖,方差分析法（計(jì)算偏差平方和自由度，查表,直觀分析法： 計(jì)算出各因素不同水平時(shí)數(shù)據(jù)的平均值，并計(jì)算最大 平均值與最小平均值的差值（極差），比較不同因素、 不同水平數(shù)據(jù)平均值的大小，選出影響較大的因素和對(duì) 性能指標(biāo)最有

24、利的水平。極差大的因素影響大。 或繪制直觀分析圖（因素和不同水平指標(biāo)平均值的關(guān) 系圖）。各點(diǎn)高低相差（極差）大，此因素重要,舉例,研究硫化體系、補(bǔ)強(qiáng)體系、酚醛樹脂對(duì)膠料硬度的影 響。需要考察的因素和水平如表2所示，正交表及試驗(yàn)結(jié)果 如表3所示。請(qǐng)分析哪個(gè)因子對(duì)硬度影響顯著，各因素之間 如何搭配膠料的硬度高。（不考慮交互作用,試驗(yàn)因素及水平,試驗(yàn)安排及結(jié)果,解：計(jì)算各因素不同水平結(jié)果的平均值 A因素：A1：（67+74+78）/3=73 極差：75-73=2 A2：（72+81+69）/3=74 A3：（80+70+75）/3=75 B因素：B1：（67+72+80）/3=73 極差：75-73

25、=2 B2：（74+81+70）/3=75 B3：（78+69+75）/3=74 C因素：C1：（67+69+70）/3=68.7 極差：79.7-68.7=11 C2：（74+72+75）/3=73.7 C3：（78+81+80）/3=79.7,由于C因素極差大，即酚醛樹脂對(duì)膠料硬度影響最大； 制備高硬度膠料最佳搭配為A3B2C3，即硫化體系采用硫 黃2.5，促CZ1.0，促TMTD0.5；補(bǔ)強(qiáng)體系采用N234與 N660并用；205樹脂7，DCP0.7的配合膠料硬度高,舉例1,研究某一橡膠制品膠料的配方，其主要的性能要求為 伸長(zhǎng)率、永久變形和耐屈撓性。選定四個(gè)因素，每個(gè) 因素選四個(gè)水平，各

26、因素的水平如下表所示。 表1-15 因素及水平設(shè)計(jì)表,選擇正交表并安排表頭 如不考慮交互作用，四個(gè)因素全考慮四個(gè)水平，選用 L16（45），四個(gè)因素放在表的任四列，表頭設(shè)計(jì)見下 表,2）試驗(yàn) 正交表選定后，按表內(nèi)規(guī)定分組進(jìn)行試驗(yàn) 表1-18 因素及水平安排表,表 1-19 試驗(yàn)安排及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表,3）正交表的直觀分析 試驗(yàn)結(jié)果有很多分析方法，直觀分析是其中比較簡(jiǎn)單的方法 表1-20 直觀分析表,從表1-20和圖1-2可以得出以下結(jié)論： （1）各因素對(duì)每個(gè)性能指標(biāo)影響的大小順序 伸長(zhǎng)率：A B C D 永久變形：C A B D 屈撓：A B D C （2）各因素各水平對(duì)性能指標(biāo)的影響 從直觀分析圖

27、中可以看出，各水平對(duì)性能的影響 （3）每個(gè)因素選最佳水平 對(duì)伸長(zhǎng)率的影響的主要因素為A因素，A因素的各 水平中以A3為最好；其次是B因素，以B1最好； 再次是C因素，以C4最好；影響最小的為D因素， 以D4最好，因而最佳（伸長(zhǎng)率）的配合為 A1B1C4D4,多項(xiàng)性能綜合考慮是先從處于主要矛盾地位的 性能指標(biāo)進(jìn)行。 綜合三個(gè)性能指標(biāo)A取A1，B取B1，C在變形 指標(biāo)中居主要地位，在其余指標(biāo)中居次要地位，故 C由變形指標(biāo)來(lái)定，C取C1;D在伸長(zhǎng)率、變形中是 最次要因素，故可由屈撓指標(biāo)來(lái)定D，D取D3或D4。綜合考慮，最佳配方組合為A1B1C1D3或A1B1C1D4,1.5 橡膠配方的成本計(jì)算,1、

28、含膠率的計(jì)算,含膠率=100（生膠質(zhì)量份）/膠料總質(zhì)量份100,2、密度的計(jì)算,mi/(mi/i,3、單位質(zhì)量膠料成本的計(jì)算,Pm=(mipi)/mi= (mi%pi) mi%各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)； pi各組分的單價(jià)，元/kg,4、單位體積膠料成本的計(jì)算,Pv= (mipi)/(mi/i,5、單位產(chǎn)品膠料成本計(jì)算,P=VPv=mPm=VPm,成本計(jì)算舉例,配方及各組分價(jià)格、密度如表所示。用配方1制作的制品的質(zhì)量為1.2kg。若產(chǎn)品按件計(jì)價(jià)，價(jià)格為21.6元/件。配方1硫化時(shí)間為4min，配方2硫化時(shí)間為5min。假定煉膠成本1.2元/kg，硫化成本10元/h。請(qǐng)計(jì)算配方1、2的經(jīng)濟(jì)效益,解：配方1

29、的密度： 1=mi/Vi=164.5/143.42=1.147(g/cm3) 配方1單位質(zhì)量成本: Pm=(Pimi)/ mi=2359.2/164.5=14.342（元/kg） 配方1單位體積成本： Pv1=Pm =14.342 1.147=16.450（元/L） 配方1制作制品的體積： V1=m/ =1200/1.147=1046.2（cm3） 制品膠料成本： P膠1=Pv1V1=16.4501.0462=17.21（元） 配方1的煉膠成本：P煉膠1=1.21.2=1.44（元） 配方1硫化成本：P硫化1=（4/60）10=0.67（元） 總成本：P總1= P膠1+ P煉膠1+ P硫化1=19.32（元） 每件制品的利潤(rùn)：R1=P