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模具压铸成型质量的关键影响因素分析

2015-08-17

 

压铸成型是现代精密制造的先进技术之一在高压下将熔融态金属高速充型,并在压力下进行凝固的一种铸造方法,具有生产效率高、产品质量和经济效益好等优点备受业界关注,广泛应用于飞机制造领域。但是压铸成型过程是一个高压、高速的过程,其影响因素众多。选择合理的压铸过程工艺参数是确保压铸成型质量的核心。在实际的生产过程中,模具压铸成型质量的影响因素多样且复杂,为了获得优良的模具压铸成型质量,有必要对模具压铸成型质量的关键影响因素进行深入分析,以期得具有工程应用价值的研究结果。在实际的生产过程中,模具压铸成型质量涉及到浇铸温度、低速速度、高速速度、铸造压力、料柄厚度、模具温度等多个工艺参数,这和些参数对模具成型质量的分析对指导实际生产具有重要意义。本文采用谢宁,DOE方法确定影响模具压铸成型质量的因素及其权重,获得影响模具压铸成型质量的关键影响因素。
1、DOE方法的概述
(DesignofExperiments)方法是一种解决产品设计开发、过程设计和制造过程控制中的质量问题的系统方法和工具,常用于新产品开发、产品或过程的改进以及安装服务等,它通过较少次数的试验,找到优质、高产、低耗的因素组合,是研究变动着的两个或多个因素效应的有效方法。DOE方法包括:RonaldFisher首创的古典DOE、日本田口玄一博士创立的田(Taguchi)DOE、美国质量专家多利安·谢宁(DorianShainin)发明整合的谢宁DOE。谢宁DOE方法以多变量图、密度图、部件搜索、成对比较、产品/过程搜索、变量搜索、完全析因、散布图、响应曲面法等工具为代表,因其具有简捷、效果强大、成本低等优点而得到广泛应用。
2  模具压铸成型质量的关键影响因素分析

模具压铸成型的工艺参数如表1所示

 


2.1  模具压铸成型过程的随机采样
对模具压铸成型过程进行随机采样。在模具压铸成型过程中.记录入表1所述的模具压铸成型各项工艺参数的实测值和模具压铸成型质量的实测值。根据成对比较法和图基检验方法的相关程序,按模具压铸成型质量(以缺陷数量来表征,缺陷包括凹坑、皱纹、变形、开裂、气泡)从低到高排列,见表2所示。
 

表2模具压铸成型样本测试记录
Tab.2 Testing results of samples for die-caseng rang


2.2 模具压铸成型质量数据的挑选和组队

选出模具压铸成型质量最好(即BestofBest,简称BOB)的8组数据,模具压铸成型质量最差的(即WorstofWorst,简称wow)8组数据。然后把相关的每个质量参数与被调查结果分别进行组队,按每个质量参数实测值由小到大(或相反)的次序进行排列。以铸造压力为例,将铸造压力与模具压铸成型的缺陷数量(表征了模具压铸成型质量)组队,先按模具压铸成型的缺陷数量由小到大的次序进行排列.如表3所示:再按铸造压力从小到大的次序重新排列.见表4所示。




2..3 终结计数的计算
第一步,根据表4的数据结果,如果表中最顶端与最底端的数据同属于BOB或同属于WOW.则认终结计数为零。如果不是零,则继续进行下一步操作。
第二步,从表中的顶端开始进行检查,查找第一次发生由BOB变为WOW或者是第一次发生由WOW变为BOB的位置,在这一转变点进行划线标记。再从表中的底端开始进行检查。查找第一次发生由WOW变为BOB或者是第一次发生由BOB变为WOW的位置,也在该转变点进行划线标记。
第三步,检查转变点位置处的两侧质量参数实测值相同与否。假如该转变点处两侧的2个值相同。那么在后续计算终结计数时,增加1/2数值。
第四步,假如转变点两侧相同的数值大于2个,那么将这区域的多个相同值划为一个区域,然后在这个区域外侧重新进行划线,假如数据出现在顶部时则在上侧,假如数据出现在底部时则在下侧。
第五步。对于顶部划线以上的数据和底部划线以下的数据分别进行计数,两者之和称为终结计数。如表4中所示序号28、30、26、27、29和25构成顶端终结计数6;序号2、4、5、1、3、6和7构成底端终结计数7;所以铸造压力的终结计数为6+7=13。采用相同的方法,对其他几个质量工艺参数按照模具压铸成型质量的结果进行成对比较,结果如表5所示。
 

表5 工艺参数的终结计数
Tab.5 End count of process parameters


第六步,首先设定置信度≥90%的工艺参数为模具压铸成型质量的关键影响因素。采用图基检验置信度来进行表征,它是根据终结计数对应的概率来进行确定的。因此得出终结计数>---6时置信度≥90%,即终结计数≥6的工艺参数为模具压铸成型质量的关键影响因素。

由此可知,铸造压力、料柄厚度、高速速度和低速速度这4个工艺参数是模具压铸成型质量的关键影响因素。

4 结论
(1)采用谢宁DOE方法,以浇铸温度、低速速度、高速速度、铸造压力、料柄厚度、模具温度共6个工艺参数的试验数据为样本,可以较便捷、准确地确定出模具压铸成型质量的关键影响因素。
(2)模具压铸成型质量的工艺参数中:铸造压力、料柄厚度、高速速度、低速速度的终结计数分别为13、11、10、8,这4个参数的置信度均t>90%。
(3)铸造压力、料柄厚度、高速速度、低速速度是模具压铸成型质量的4个关键影响因素。


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