正交實驗與分析結(jié)課論文

1、 試驗設(shè)計與分析結(jié)課論文 論 文 名 稱： 插銑銑削力實驗設(shè)計及數(shù)據(jù)處理 姓 名： 周鑫 學(xué) 號： 2011509253 院系專業(yè)班級： 機電學(xué)院11機制（1）班 任 課 教 師： 梅衛(wèi)江 插銑銑削力實驗設(shè)計及數(shù)據(jù)處理摘要：基于正交試驗的特點，采用正交試驗來研究主軸轉(zhuǎn)速n，徑向切深ae和每齒進給量fz對插銑過程中銑削力的影響。確定了因素的最佳水平組合和因素的主次順序及銑削時的最佳工藝參數(shù)。研究結(jié)果可為以后的銑削加工提供一定的實驗依據(jù)。關(guān)鍵詞：銑削加工；正交優(yōu)化試驗；minitab1. 正交試驗原理及其目的正交試驗設(shè)計是研究多因素多水平的一種高效率、快速、經(jīng)濟的試驗設(shè)計方法。它用正交表來安排試驗

2、 ，能以較少的試驗次數(shù)、較短的試驗周期，用極差分析方法、方差分析方法、回歸分析方法等對試驗結(jié)果進行分析，迅速找出影響指標(biāo)的主要因素，進而找到較優(yōu)的工藝參數(shù)。正交試驗包括制定正交因素表、安排試驗、計算和結(jié)果分析等幾個部分。 試驗的主要目的是：應(yīng)用極差分析法確定銑削加工中主軸轉(zhuǎn)速n、徑向切深ae和每齒進給量fz等因素主次和各試驗因素的最佳水平；應(yīng)用方差分析法判斷各因素的主次和顯著性 2. 正交試驗方案設(shè)計與因素選擇在插銑加工過程中，影響銑削力的工藝參數(shù)主要包括：主軸轉(zhuǎn)速n、徑向切深ae和每齒進給量fz，故選用這3個因素作為研究對象。每個試驗因素取 4個水平，即該試驗是3因素4水平的正交試驗設(shè)計，選

3、用正交表設(shè)計試驗方案，共需要 16次數(shù)值模擬試驗(而全面試驗需要64次)。正交試驗設(shè)計因素水平如表 1所示。表1 因素水平表水平試驗因素a：n（r/min）b：fz（mm/z）c：ae（mm）16000.040.528000.061.5310000.082.5412000.103.53. 正交試驗分析 3.1 選擇統(tǒng)計 doe 因子 創(chuàng)建田口設(shè)計：3.2 在田口設(shè)計中選擇4水平設(shè)計，因子數(shù)為3：3.3 在田口設(shè)計中選擇設(shè)計，如下所示，在對話框中單擊確定：3.4 在田口設(shè)計中選擇因子，如下所示，點擊確定：3.5 在田口設(shè)計中點擊確定后，如下圖所示：3.6 在c4，c5，c6列輸入如下值：3.7選

4、擇統(tǒng)計 doe 因子 分析田口設(shè)計。如下圖所示：3.8 點擊分析田口設(shè)計中的分析，如下圖所示，點擊確定：3.9 選擇上圖中的選項，如下圖所示，點擊確定：3.10 點擊分析田口設(shè)計中的確定，出現(xiàn)如下所示：圖 1所示為各因素指標(biāo)對插銑加工切削力影響的變化趨勢圖。從圖可以看出，切削力分力fxmax隨每齒進給、徑向切深的增加而顯著增加，而隨著主軸轉(zhuǎn)速的增大，切削力分力fxmax增加較小。因此，在實際生產(chǎn)中，要著重考慮每齒進給、徑向切深的選取范圍，尤其是徑向切深，以求效果達到最優(yōu)。對于fymax，fzmax方向的結(jié)果類似，只給出最終結(jié)果： 表2極差分析表由上述分析可知：徑向切深ae對三個方向的最大銑削力

5、影響最大，主軸轉(zhuǎn)速n影響次之，每齒進給量fz對三個方向的最大銑削力影響最小。故fxmax，fymax，fzmax最優(yōu)組合為a3b1c1，即n3fz1ae13.11 建立三維表面圖 (1) 選擇圖表 3d曲面圖 ，如下圖所示：(2) 選擇圖表 3d曲面圖 3d曲面圖 - 曲面，如下圖所示：(3) 點擊上圖“確定”，得到3d曲面圖：圖2 切削力分力fxmax與各因素的曲面圖 3.12 建立輪廓圖（等高線）4.方差分析我選擇的此論文中只采用了極差分析法，由于學(xué)完試驗設(shè)計與分析，這里再運用方差分析法進行結(jié)構(gòu)。再者因為此論文中是將銑削力的三個方向的分力分別做了實驗，為節(jié)省篇幅，特此選fymax方向來結(jié)構(gòu)

6、此論文。 (1) 選擇統(tǒng)計 方差分析 一般線性模型，如下圖所示：(2) 點擊上圖“確定”，得到各因素的方差分析，如下圖所示：表3 方差分析結(jié)果來 源自由度誤差平方和ss調(diào)整后的ss調(diào)整后的均方msfpa：主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）3129531295343184.420.058b：每齒進給量fz（mm/z）31374513745 45824.700.051c：徑向切深ae（mm）3136234136234 4541146.540.000誤 差65855 5855976合 計15168787在表3中，通過比較各因素的均方和與誤差的均方和的比值f的大小，可知fc fb fa。由于fc f0.05 (

7、3，3)=9.28，表明因素c (徑向切深ae)影響顯著。而fa fb f0.1(3，3)=5.39，表明因素 a (主軸轉(zhuǎn)速n)、b (每齒進給量fz)對噴嘴表面粗糙度的影響也較顯著。試驗數(shù)據(jù)的方差分析結(jié)果與極差分析結(jié)果相符。 5. 結(jié) 論 1)通過正交試驗法，采取正交表對插銑銑削力影響大小的因素進行了優(yōu)化試驗；通過極差分析，確定了主次因素是c (徑向切深ae)a (主軸轉(zhuǎn)速n)b (每齒進給量fz)，得出其線切割的最佳工藝參數(shù)是a3b1c1，即主軸轉(zhuǎn)速1000r/min、每齒進給量0.04mm/z和徑向切深0.5mm。2)正交試驗的方差分析表明，所考慮的3個因素 (徑向切深ae、 主軸轉(zhuǎn)速、每齒進給量fz)對插銑銑削力大小均有影響，而徑向切深ae對插銑銑削力影響最為顯著，主軸轉(zhuǎn)速，每齒進給量的影響相對較小且相近。在實際工程中，分清主次因素和影響的顯著性對工程質(zhì)量具有重要意義 。 參考文獻1陳魁試驗設(shè)計與分析m2版北京: 清華大學(xué)出版社，2005:73-78.2羅五四; 馮淑凱; 吳永強; 毛履國; 熊明華;.銑削力試驗數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計與實現(xiàn) ，材料物理與化學(xué)(專業(yè)) 博士論文 2000