正交實(shí)驗(yàn)與分析結(jié)課論文

1、 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析結(jié)課論文 論 文 名 稱(chēng)： 插銑銑削力實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理 姓 名： 周鑫 學(xué) 號(hào)： 2011509253 院系專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 機(jī)電學(xué)院11機(jī)制（1）班 任 課 教 師： 梅衛(wèi)江 插銑銑削力實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理摘要：基于正交試驗(yàn)的特點(diǎn)，采用正交試驗(yàn)來(lái)研究主軸轉(zhuǎn)速n，徑向切深ae和每齒進(jìn)給量fz對(duì)插銑過(guò)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(shí)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(shí)驗(yàn)依據(jù)。關(guān)鍵詞：銑削加工；正交優(yōu)化試驗(yàn)；minitab1. 正交試驗(yàn)原理及其目的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研究多因素多水平的一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。它用正交表來(lái)安排試驗(yàn)

2、 ，能以較少的試驗(yàn)次數(shù)、較短的試驗(yàn)周期，用極差分析方法、方差分析方法、回歸分析方法等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，迅速找出影響指標(biāo)的主要因素，進(jìn)而找到較優(yōu)的工藝參數(shù)。正交試驗(yàn)包括制定正交因素表、安排試驗(yàn)、計(jì)算和結(jié)果分析等幾個(gè)部分。 試驗(yàn)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(jìn)給量fz等因素主次和各試驗(yàn)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(yàn)方案設(shè)計(jì)與因素選擇在插銑加工過(guò)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(jìn)給量fz，故選用這3個(gè)因素作為研究對(duì)象。每個(gè)試驗(yàn)因素取 4個(gè)水平，即該試驗(yàn)是3因素4水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選

3、用正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，共需要 16次數(shù)值模擬試驗(yàn)(而全面試驗(yàn)需要64次)。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平如表 1所示。表1 因素水平表水平試驗(yàn)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(yàn)分析 3.1 選擇統(tǒng)計(jì) doe 因子 創(chuàng)建田口設(shè)計(jì)：3.2 在田口設(shè)計(jì)中選擇4水平設(shè)計(jì)，因子數(shù)為3：3.3 在田口設(shè)計(jì)中選擇設(shè)計(jì)，如下所示，在對(duì)話(huà)框中單擊確定：3.4 在田口設(shè)計(jì)中選擇因子，如下所示，點(diǎn)擊確定：3.5 在田口設(shè)計(jì)中點(diǎn)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(jì) doe 因子 分析田口設(shè)計(jì)。如下圖所示：3.8 點(diǎn)擊分析田口設(shè)計(jì)中的分析，如下圖所示，點(diǎn)擊確定：3.9 選擇上圖中的選項(xiàng)，如下圖所示，點(diǎn)擊確定：3.10 點(diǎn)擊分析田口設(shè)計(jì)中的確定，出現(xiàn)如下所示：圖 1所示為各因素指標(biāo)對(duì)插銑加工切削力影響的變化趨勢(shì)圖。從圖可以看出，切削力分力fxmax隨每齒進(jìn)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(shí)際生產(chǎn)中，要著重考慮每齒進(jìn)給、徑向切深的選取范圍，尤其是徑向切深，以求效果達(dá)到最優(yōu)。對(duì)于fymax，fzmax方向的結(jié)果類(lèi)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(duì)三個(gè)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(jìn)給量fz對(duì)三個(gè)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(diǎn)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(xiàn)）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(yàn)設(shè)計(jì)與分析，這里再運(yùn)用方差分析法進(jìn)行結(jié)構(gòu)。再者因?yàn)榇苏撐闹惺菍娤髁Φ娜齻€(gè)方向的分力分別做了實(shí)驗(yàn)，為節(jié)省篇幅，特此選fymax方向來(lái)結(jié)構(gòu)

6、此論文。 (1) 選擇統(tǒng)計(jì) 方差分析 一般線(xiàn)性模型，如下圖所示：(2) 點(diǎn)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(lái) 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(jìn)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(jì)15168787在表3中，通過(guò)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(jìn)給量fz)對(duì)噴嘴表面粗糙度的影響也較顯著。試驗(yàn)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(guò)正交試驗(yàn)法，采取正交表對(duì)插銑銑削力影響大小的因素進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)；通過(guò)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(jìn)給量fz)，得出其線(xiàn)切割的最佳工藝參數(shù)是a3b1c1，即主軸轉(zhuǎn)速1000r/min、每齒進(jìn)給量0.04mm/z和徑向切深0.5mm。2)正交試驗(yàn)的方差分析表明，所考慮的3個(gè)因素 (徑向切深ae、 主軸轉(zhuǎn)速、每齒進(jìn)給量fz)對(duì)插銑銑削力大小均有影響，而徑向切深ae對(duì)插銑銑削力影響最為顯著，主軸轉(zhuǎn)速，每齒進(jìn)給量的影響相對(duì)較小且相近。在實(shí)際工程中，分清主次因素和影響的顯著性對(duì)工程質(zhì)量具有重要意義 。 參考文獻(xiàn)1陳魁試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(qiáng); 毛履國(guó); 熊明華;.銑削力試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ，材料物理與化學(xué)(專(zhuān)業(yè)) 博士論文 2000