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壓鑄成型是現(xiàn)代精密制造的先進(jìn)技術(shù)之一在高壓下將熔融態(tài)金屬高速充型，并在壓力下進(jìn)行凝固的一種鑄造方法，具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)備受業(yè)界關(guān)注，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造領(lǐng)域。但是壓鑄成型過(guò)程是一個(gè)高壓、高速的過(guò)程，其影響因素眾多。選擇合理的壓鑄過(guò)程工藝參數(shù)是確保壓鑄成型質(zhì)量的核心。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，模具壓鑄成型質(zhì)量的影響因素多樣且復(fù)雜，為了獲得優(yōu)良的模具壓鑄成型質(zhì)量，有必要對(duì)模具壓鑄成型質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行深入分析，以期得具有工程應(yīng)用價(jià)值的研究結(jié)果。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，模具壓鑄成型質(zhì)量涉及到澆鑄溫度、低速速度、高速速度、鑄造壓力、料柄厚度、模具溫度等多個(gè)工藝參數(shù)，這和些參數(shù)對(duì)模具成型質(zhì)量的分析對(duì)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)具有重要意義。本文采用謝寧，DOE方法確定影響模具壓鑄成型質(zhì)量的因素及其權(quán)重，獲得影響模具壓鑄成型質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素。
1、DOE方法的概述
(DesignofExperiments)方法是一種解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、過(guò)程設(shè)計(jì)和制造過(guò)程控制中的質(zhì)量問(wèn)題的系統(tǒng)方法和工具，常用于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品或過(guò)程的改進(jìn)以及安裝服務(wù)等，它通過(guò)較少次數(shù)的試驗(yàn)，找到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的因素組合，是研究變動(dòng)著的兩個(gè)或多個(gè)因素效應(yīng)的有效方法。DOE方法包括：RonaldFisher首創(chuàng)的古典DOE、日本田口玄一博士創(chuàng)立的田(Taguchi)DOE、美國(guó)質(zhì)量專(zhuān)家多利安·謝寧(DorianShainin)發(fā)明整合的謝寧DOE。謝寧DOE方法以多變量圖、密度圖、部件搜索、成對(duì)比較、產(chǎn)品／過(guò)程搜索、變量搜索、完全析因、散布圖、響應(yīng)曲面法等工具為代表，因其具有簡(jiǎn)捷、效果強(qiáng)大、成本低等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。
2 模具壓鑄成型質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素分析
模具壓鑄成型的工藝參數(shù)如表1所示
2.1 模具壓鑄成型過(guò)程的隨機(jī)采樣
對(duì)模具壓鑄成型過(guò)程進(jìn)行隨機(jī)采樣。在模具壓鑄成型過(guò)程中．記錄入表1所述的模具壓鑄成型各項(xiàng)工藝參數(shù)的實(shí)測(cè)值和模具壓鑄成型質(zhì)量的實(shí)測(cè)值。根據(jù)成對(duì)比較法和圖基檢驗(yàn)方法的相關(guān)程序，按模具壓鑄成型質(zhì)量(以缺陷數(shù)量來(lái)表征，缺陷包括凹坑、皺紋、變形、開(kāi)裂、氣泡)從低到高排列，見(jiàn)表2所示。
表2模具壓鑄成型樣本測(cè)試記錄
Tab．2 Testing results of samples for die-caseng rang
2.2 模具壓鑄成型質(zhì)量數(shù)據(jù)的挑選和組隊(duì)
選出模具壓鑄成型質(zhì)量違禁詞(即BestofBest，簡(jiǎn)稱(chēng)BOB)的8組數(shù)據(jù)，模具壓鑄成型質(zhì)量最差的(即WorstofWorst，簡(jiǎn)稱(chēng)wow)8組數(shù)據(jù)。然后把相關(guān)的每個(gè)質(zhì)量參數(shù)與被調(diào)查結(jié)果分別進(jìn)行組隊(duì)，按每個(gè)質(zhì)量參數(shù)實(shí)測(cè)值由小到大(或相反)的次序進(jìn)行排列。以鑄造壓力為例，將鑄造壓力與模具壓鑄成型的缺陷數(shù)量(表征了模具壓鑄成型質(zhì)量)組隊(duì)，先按模具壓鑄成型的缺陷數(shù)量由小到大的次序進(jìn)行排列．如表3所示：再按鑄造壓力從小到大的次序重新排列．見(jiàn)表4所示。
2．.3 終結(jié)計(jì)數(shù)的計(jì)算
第一步，根據(jù)表4的數(shù)據(jù)結(jié)果，如果表中最頂端與最底端的數(shù)據(jù)同屬于BOB或同屬于WOW．則認(rèn)終結(jié)計(jì)數(shù)為零。如果不是零，則繼續(xù)進(jìn)行下一步操作。
第二步，從表中的頂端開(kāi)始進(jìn)行檢查，查找第一次發(fā)生由BOB變?yōu)閃OW或者是第一次發(fā)生由WOW變?yōu)锽OB的位置，在這一轉(zhuǎn)變點(diǎn)進(jìn)行劃線標(biāo)記。再?gòu)谋碇械牡锥碎_(kāi)始進(jìn)行檢查。查找第一次發(fā)生由WOW變?yōu)锽OB或者是第一次發(fā)生由BOB變?yōu)閃OW的位置，也在該轉(zhuǎn)變點(diǎn)進(jìn)行劃線標(biāo)記。
第三步，檢查轉(zhuǎn)變點(diǎn)位置處的兩側(cè)質(zhì)量參數(shù)實(shí)測(cè)值相同與否。假如該轉(zhuǎn)變點(diǎn)處兩側(cè)的2個(gè)值相同。那么在后續(xù)計(jì)算終結(jié)計(jì)數(shù)時(shí)，增加1／2數(shù)值。
第四步，假如轉(zhuǎn)變點(diǎn)兩側(cè)相同的數(shù)值大于2個(gè)，那么將這區(qū)域的多個(gè)相同值劃為一個(gè)區(qū)域，然后在這個(gè)區(qū)域外側(cè)重新進(jìn)行劃線，假如數(shù)據(jù)出現(xiàn)在頂部時(shí)則在上側(cè)，假如數(shù)據(jù)出現(xiàn)在底部時(shí)則在下側(cè)。
第五步。對(duì)于頂部劃線以上的數(shù)據(jù)和底部劃線以下的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計(jì)數(shù)，兩者之和稱(chēng)為終結(jié)計(jì)數(shù)。如表4中所示序號(hào)28、30、26、27、29和25構(gòu)成頂端終結(jié)計(jì)數(shù)6；序號(hào)2、4、5、1、3、6和7構(gòu)成底端終結(jié)計(jì)數(shù)7；所以鑄造壓力的終結(jié)計(jì)數(shù)為6+7=13。采用相同的方法，對(duì)其他幾個(gè)質(zhì)量工藝參數(shù)按照模具壓鑄成型質(zhì)量的結(jié)果進(jìn)行成對(duì)比較，結(jié)果如表5所示。
表5 工藝參數(shù)的終結(jié)計(jì)數(shù)
Tab．5 End count of process parameters
第六步，首先設(shè)定置信度≥90％的工藝參數(shù)為模具壓鑄成型質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素。采用圖基檢驗(yàn)置信度來(lái)進(jìn)行表征，它是根據(jù)終結(jié)計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的概率來(lái)進(jìn)行確定的。因此得出終結(jié)計(jì)數(shù)>---6時(shí)置信度≥90％，即終結(jié)計(jì)數(shù)≥6的工藝參數(shù)為模具壓鑄成型質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素。
由此可知，鑄造壓力、料柄厚度、高速速度和低速速度這4個(gè)工藝參數(shù)是模具壓鑄成型質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素。
4 結(jié)論
(1)采用謝寧DOE方法，以澆鑄溫度、低速速度、高速速度、鑄造壓力、料柄厚度、模具溫度共6個(gè)工藝參數(shù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為樣本，可以較便捷、準(zhǔn)確地確定出模具壓鑄成型質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素。
(2)模具壓鑄成型質(zhì)量的工藝參數(shù)中：鑄造壓力、料柄厚度、高速速度、低速速度的終結(jié)計(jì)數(shù)分別為13、11、10、8，這4個(gè)參數(shù)的置信度均t>90％。
(3)鑄造壓力、料柄厚度、高速速度、低速速度是模具壓鑄成型質(zhì)量的4個(gè)關(guān)鍵影響因素。
