正交实验与分析结课论文

1、试验设计与分析结课论文论文名 称：插铳铳削力实验设计及数据处理姓名：周鑫学号：2011509253院系专业班级：机电7院11机制（1）班任课教师：梅卫江插铳铳削力实验设计及数据处理摘要：基于正交试验的特点，采用正交试验来研究主轴转速n,径向切深ae和 每齿进给量fz对插铳过程中铳削力的影响。确定了因素的最佳水平组合和因素 的主次顺序及铳削时的最佳工艺参数。研究结杲可为以后的铳削加工提供一定的 实验依据。关键词：铳削加工；正交优化试验；minitab1. 正交试验原理及其目的正交试验设计是研究多因素多水平的一种高效率、快速、经济的试验设计方 法。它用正交表来安排试验，能以较少的试验次数、较短的试

2、验周期，用极差 分析方法、方差分析方法、回归分析方法等对试验结果进行分析，迅速找出影响 指标的主要因素，进而找到较优的工艺参数。止交试验包括制定止交因素表、安 排试验、计算和结果分析等几个部分。试验的主要口的是：应用极差分析法确定铳削加工屮主轴转速门、径向切 深ae和每齿进给量fz等因素主次和各试验因素的最佳水平；应用方差分析法 判断各因素的主次和显著性2. 正交试验方案设计与因素选择在插铳加工过程屮，彩响铳削力的工艺参数主要包括：主轴转速n、径向切 深ae和每齿进给量fz,故选用这3个因素作为研究对象。每个试验因素取4 个水平，即该试验是3因索4水平的正交试验设计，选用厶6（巧正交表设计试验

3、 方案，共需耍16次数值模拟试验（而全而试验需耍64次）。正交试验设计因素 水平如表1所示。表1因素水平表水平试验因素a： n (r/min)b： fz (mm/z)c： ae (mm)16000. 040.528000. 061.5310000. 082.5412000. 103.53. 正交试验分析3. 1选择统计 doe 因子创建h 口设计:3.2在tn 口设计屮选择4水平设计，因子数为3：田口设计设计类型两水平设计（2）c 3水平设计（3）席4水平设计（4）r 5水平设计0）混合水平设计山）（2至31个因子）（2至13个因子）（2至5个因子）（2至6个因子）（2至26个因子）因子数00

4、 :显示可用设计©）|帮助i3.3在111口设计屮选择设计，如下所示，在对话框屮单击确定:3.4在田口设计中选择因了，如卜所示，点击确定：比攻计-因子分配因子q到以下指定表的列c)帮助ic允许估计所选交互作用®)交互作用d 1因子名称水平值列水平aa12 3 41 二4bb12 3 42 二4cc12 3 43 二4取消|3.5在田口设计中点击确定后，如卜图所示:田口设计田口正交表设计l16 (4*3)因子：3 试验次敎：16列l16(4*5)阵列1 2 3g工作表3 *4c1c2c3c4c5a:n (r/min)b:f z (jiun/z )c: ae ( nun )11

5、11l 2122l 3133l 414452126221723411824393131032411331123421341414423154321644117183.6在c4, c5, c6列输入如下值:3.7选择统计 doe 因子 分析田口设计。如下图所示：分析田口设计3.8点击分析出口设计中的分析，如下图所示，点击确定:分析壬口没计帮助1确定（0）3. 9选择上图屮的选项，如下图所示，点击确定:分析田口设计图1所示为各因素指标对插铳加工切削力影响的变化趋势图。从图可以看 出，切削力分力fxmax随每齿进给、径向切深的增加而显著增加，而随着主轴转 速的增大，切削力分力fxmax增加较小。因此

6、，在实际生产屮，要着重考虑每齿 进给、径向切深的选取范围，尤其是径向切深，以求效果达到最优。田口分析:fxniax(n)与 a：n (r/jnin) , b：f z (jiuh/z) . c： ae (jiur)旨噪比响应表a： nait秩6 -tlr2 3 4 d 曲(r/min)39.8942.3242.0243.033. 143e:(mm/z )39.7341.7143. 1942.633.472c：39.8440.6544.7642.014.921均值响应表ait秩 eikelr2 3 4 dfla：n (r/min)117.2131.8130.8147.230.03ei：(mm/z

7、)109.8130.4145.7141. 136.02c：(mm)111. 1111. 1174.5130.263.41对于fymax, fzmax方向的结果类似，只给出最终结果:田口分析:fynax(n)与 (r/nin) . b：f z ( jiur/z) . c： ae (num基昊比响应表水平delta 排秩a： n (r/min)46. 1844.5140.8348.4946.9546.7845.5047.6447.8946.7847.8551.453.003.3510.62321b： fz (mm/z)均值响应表水平delta 排秩a： n (r/min)250.0200.7117

8、.5282.8229.2218.5204.2270.8258.6232.9269 1375.278.670.2257.6231b： fz (mm/z)田口分析:fziaax(n)与 a：n (r/min) . b：f z (mm/z) . c： ae (jiuh) 釁比响应表平it秩 eletml 2 3 4 dmfla.： n (r/min) b: £z49.8852.0148.3148.703.70(mm/z )c:ae ( mm)48.0742.2750.6249.2849.8452.6450.3754.722.5512.45均值响应表378.4289.0135.9440.03

9、56.8292.0297. 1379. 1443.5305.6396.3549.7142.9107.3413.8a：n (r/min) b: £z (mm/z) c: ae (mm)231平it秩eletml 2 3 4 d対表2极差分析表分析值f% m*f、f d<n>试验因素试聯因素试验因素nignnnki468.8495.7319.6999.9802.7470.11513.51155.8543.7k?$73.1506.6441.7ii3l0916.8873.91760142731167.9km466.0529.7570,1816.6108341034.51188.6

10、1516.41774.1匕559-8535.7736,3931.7107631500.71222.31585.02198.8117.20123.9379.90249.98200.68117.53378.3828&95135-93143,28126.6511043282.75229.20218.48440.03356,83291.98116.50132.43142.53204.15270.85258.63297.15379.10443.53a4139.95133.93184.08232.93269.08375.18305.58396.25549.70r26.7810.0078.60707

11、257.65142.88107.30413.77主次顺序ac > n > g1a< > n > ga< > n > fi优水平rvgia<injgia<i052<l优组合nifiiacin；giaei由上述分析可知：径向切深ae对三个方向的最大铳削力影响最大，主轴转 速n影响次之，每齿进给量fz对三个方向的最大铳削力影响最小。故fxmax, fymax, fzmax 最优组合为 a3b1c1,即 n3fzlael3. 11建立三维表而图(1) 选择图表3d曲面图,如卜'图所示:(2) 选择图表3d曲面图3d曲面图-曲面，

12、如卜图所示:c1a：n (r/min)c2b: £z (mm/z)c3c: ae (mm)c4fxmax (n)c5fymax (n)c6fzmax off)3d曲面匿前面z变里：'a：n (r/min)y变重g):? b：fz (mm/z)x变里g):c：ae (mm)?曲面选烦1尺度标签©数据视1 图).数据选项).选择帮助确定(q)取消(3) 点击上图“确定”,得到3d曲面图:a:n (r/min)与 b:fz (mm/z)，c:ae (mm) 的曲面图a:n (r/ain)2c:ae <bb)b:fz (bb/z)图2切削力分力fxmax与各因素的曲面

13、图3. 12建立轮廓图(等高线)朋fx与fz ( mm ) , ae的铮直爰图| u> | 回|4. 方差分析我选择的此论文屮只采用了极差分析法，由丁学完试验设计与分析，这 里再运用方差分析法进行结构。再者因为此论文中是将铳削力的三个方向的分力 分别做了实验，为节省篇幅，特此选fymeix方向來结构此论文。(1)选择统计 > 方差分析 >一般线性模型，如下图所示:文件(d彌(£) s86(a)计算©m (minitab m1nitab2.mpj均值主效应團信嗓比主效应图田口分析:fzaax(m)与 am (均值n水平1统计图形玮器©工bcd so

14、(w)誓助(w十皿) 4 isobbcdgta回归(b)11 y i inr方差分析(a)doe(q)控制詔©可靠性/生存(l)多变量(m)时囘弼测sco非参数(0)eda(e)单因子(虑单因子(条堆辰存放)(u). 田9双因子(d旺均值析理mv殉方场析(fi) 丽eeesc3a:n ( r/bin) b:f z (mn/z / c: ae (an,2ii2 12e 完全嵌套方差分析(£) 益 平死冬元方差分析(u 总 f药访场析(fi)%等方差辞3 k?区间囹o).迢 主效应囹(m)0交互作用3(e).280?921475w%(n)方？i cion 于 口 o 。(j12

15、223 3157. 1326.44 4191.8397.21 2132.5209.22 1116.5172. 13 4116.5416.0501.9594.5313. 1211.7646.5点击上图“确定”，得到各因素的方斧分析，如卜图所示:般线性模型：fynax(u)与 a：n (r/min) , b：f z (nun/z) c： ae (jam)子 nfzae因a:b:c:(r/min) (mm/z) (mm )aihialal数；4平 水 型巫巫疋4 4 4333fyinaxqd的方差分析，在检验中使用诣整的ss(r/min) (mm/z) (mm )自由度seq ss312953313

16、74531362346585515 168787adj ss adj ms1295343181374545821362344541158559764.424.7046.540.0580.0510.000s = 31.2378r-sq = 96.53%r-sq (调整)=91.33%表3方差分析结果來源自由度误差平方 和ss调整后的ss调整后的均方msfpa：主轴转速n（r/min）3129531295343184.42().058b：每齿进给量fz（mm/z）3137451374545824.700.051c：径向切深船（mm）31362341362344541146.540.000误差658

17、555855976合计15168787在表3中，通过比较各|大i素的均方和与误差的均方和的比值f的人小，可知fc> fb > fao rfl tfo f0. 05 （3, 3）=9. 28,表明因索c （径向切深ae）影响显著。而 fa" fb> f0. 1（3, 3）=5. 39,表明因素a （主轴转速n）、b （每齿进给量fz）对喷 嘴表面粗糙度的影响也较显著。试验数据的方差分析结果与极差分析结果相符。5.结论1）通过正交试验法，采取厶6（4、）正交表对插铳铳削力影响大小的因素进行了 优化试验；通过极差分析，确定了主次因索是c （径向切深ae）>a （主轴转速n）b （每齿进给量fz）,得出其线切割的最佳工艺参数是a3b1c1 ,即主轴转速 1000r/min>每齿进给量0. 04mm/z和径向切深0. 5mm2）正交试验的方差分析表明，所考虑的3个因素（径向切深ae、主轴转速、 每齿进给量fz）对插铳铳削力大小均有影响，而径向切深etc对插铳铳削力影响最 为显著，主轴转速