【摘要】： 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(jìn)行試制以驗(yàn)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(gè)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(yàn)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(shí)踐中往往遇到很多的困難點(diǎn)。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(gè)參數(shù)都存在一個(gè)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(shí),由于多參數(shù)的存在,各個(gè)參數(shù)之間可能存在相互影響,什么樣的組合取值能達(dá)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(gè)參數(shù)的優(yōu)化問題,通常是通過個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試錯(cuò)來實(shí)現(xiàn),無法高效而準(zhǔn)確地找到對于最終精度有顯著影響的工藝參數(shù)。同時(shí),由于其試驗(yàn)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(cuò)誤的結(jié)論,對材料的開發(fā)產(chǎn)生了嚴(yán)重的誤導(dǎo)作用。 針對這個(gè)情況,本文結(jié)合實(shí)際科研工作中的一款材料開發(fā)項(xiàng)目,嘗試用試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法來解決這個(gè)問題。試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研究和處理多因子與響應(yīng)變量關(guān)系的一種科學(xué)方法,在當(dāng)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(yàn)設(shè)計(jì)的方法主要有全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)、部分因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)、篩選試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)等方法。本文綜合比較了各種試驗(yàn)設(shè)計(jì)理論及其適用場合,結(jié)合高精度齒輪應(yīng)用的實(shí)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(xiàng)目。通過運(yùn)用Design Expert軟件,設(shè)計(jì)了一個(gè)包含不同工藝參數(shù)條件的總共25次試驗(yàn)的方案,針對多達(dá)七個(gè)變量進(jìn)行了篩選,通過對試驗(yàn)生成的齒輪樣件進(jìn)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數(shù)。同時(shí),通過回歸的方法擬合出包含顯著影響參數(shù)的回歸模型,并推導(dǎo)出最優(yōu)的參數(shù)水平。通過對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)齒輪的精度水平從二級穩(wěn)定提升到了一級的水平,證明了此款材料對于高精度齒輪的適用性,對于此款材料今后的進(jìn)一步開發(fā)給出了明確的研究方向。并以此為基礎(chǔ),針對工作中經(jīng)常遇到的其他多參數(shù)、多水平下尋優(yōu)類的問題進(jìn)行了總結(jié),提出了在不同的情況下分別選用不同試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的指導(dǎo)意見,為今后解決生產(chǎn)實(shí)踐中類似的問題給出了理論方向。
【圖文】：

齒輪齒形檢測儀

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【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH132.41

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