高精度塑料齒輪項目中的工藝參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、在齒輪用高分子材料的開發(fā)中，經(jīng)常需要對新開發(fā)的材料進行試制以驗證此款材料能否提高齒輪的精度。對于齒輪來說，其最終的精度由多種因素共同決定，其中材料的特性是一個重要的方面，但由于齒輪成型所采用的方法為注塑成型方式，其中包含了多種加工工藝參數(shù)，這些參數(shù)的選取與變動對于齒輪最終的精度表現(xiàn)存在顯著的影響。為了驗證材料的性能優(yōu)劣，勢必要求能針對不同的材料找到各自最為優(yōu)化的加工工藝條件，只有這樣才能正確得表征一款材料的好壞。但在長期的生產(chǎn)實踐中往往

2、遇到很多的困難點。首先，由于齒輪精度等級的要求較高，任何工藝參數(shù)的變動對于最終的結(jié)果都會產(chǎn)生影響，如何在眾多的參數(shù)中找到對精度有顯著影響的參數(shù)是首先要解決的問題。其次，每個參數(shù)都存在一個相應(yīng)的取值范圍，什么樣的取值對最終的精度有最顯著的提高。同時，由于多參數(shù)的存在，各個參數(shù)之間可能存在相互影響，什么樣的組合取值能達到最好的優(yōu)化效果，一直是令人頭疼的問題。最后是效率問題。在現(xiàn)有的工作中，對于各個參數(shù)的優(yōu)化問題，通常是通過個人經(jīng)驗和反復(fù)試錯

3、來實現(xiàn)，無法高效而準確地找到對于最終精度有顯著影響的工藝參數(shù)。同時，由于其試驗的非系統(tǒng)性，往往會遺漏最為優(yōu)化的工藝條件，導(dǎo)致對材料的性能給出錯誤的結(jié)論，對材料的開發(fā)產(chǎn)生了嚴重的誤導(dǎo)作用。 針對這個情況，本文結(jié)合實際科研工作中的一款材料開發(fā)項目，嘗試用試驗設(shè)計的方法來解決這個問題。試驗設(shè)計是研究和處理多因子與響應(yīng)變量關(guān)系的一種科學方法，在當今的質(zhì)量控制體系中扮演了非常重要的角色，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善工藝流程的重要保證。試驗設(shè)計的方

4、法主要有全因子試驗設(shè)計、部分因子試驗設(shè)計、篩選試驗設(shè)計、響應(yīng)曲面試驗設(shè)計等方法。本文綜合比較了各種試驗設(shè)計理論及其適用場合，結(jié)合高精度齒輪應(yīng)用的實際情況，最終選用反應(yīng)曲面理論中的 Box-Behnken 方法來開展材料的工藝參數(shù)優(yōu)化項目。通過運用DesignExpert 軟件，設(shè)計了一個包含不同工藝參數(shù)條件的總共25 次試驗的方案，針對多達七個變量進行了篩選，通過對試驗生成的齒輪樣件進行了精度等級的測量和分析，找到了對精度有顯著影響的參