图1为某厂的变速器中间轴锻件毛坯,材料为8620H。据统计,正火后的硬度为140~150 HBW。一般情况下,钢的硬度为160~203 HBW时,其切削性能最好。
图2为正火工艺的控制曲线。不难发现工艺主要由6个主要参数因素控制:A:加热时间t1;B:加热温度τ1;C:保温(一)时间t2;D:风冷时间t3;E:保温温度t4;F:保温(二)时间t4。以下利用正交试验法对正火工艺进行试验设计和分析。
一、正交试验法的概述
1.正交试验法 正交试验法是利用正交表安排试验和分析试验结果的试验设计方法。它在牛产、科研和开发等多个领域内已得到广泛的应用.它可以用较少的试验次数获得较优的结果。指标就是试验要考察的效果;因素就是对试验指标可能产生影响的原因;水平是指因素在试验中所处的状态和条件。正交表是…种规格化的表格,它给出了各种因素和水平的代表性很强的试验组合,以便查用,其代号为: LN(MK) 代号中 L——正交表的代号; N——正交表的横行数,即试验次数; M——字码灵敏,即每个因素的水平数(或位级数); K——正交表的纵列数,即可容纳的试验因素数。 例如,L4(23)就表示可进行3种因素、2个水平、共4次试验的正交试验。 2.正交试验法的流程 (1)明确试验的目的。 (2)确定试验的指标。 (3)挑因素,选水平。 (4)设计试验方案。 (5)实施试验方案。 (6)试验结果的分析。 (7)反复调优试验以逼近最优方案。 (8)验证试验并通过生产验证确定较优方案。 (9)结论和建议。二、正火工艺试验的设计和分析
1.试验目的和指标
试验目的:提高锻件的可加工性,得到适应切削加工的硬度(160~180 HBW)。
考核指标:钢材硬度HBW值。
2.制定因素水平表
由图2和上述可得,影响正火工艺的主要因素有:
A:加热时间t1;B:加热温度τ1;C:保温(一)时间t2;D:风冷时间t3;E:保温温度τ4;F:保温(二)时间t4。
各因素水平是根据以往的经验和资料通过分析制定,其因素水平如表1所示。
由表1可知,试验可用二水平正交表(如表2所示)进行。
试验表的安排如表3所示。
由表3可以看出,表中已列好试验方案八个,表中的每一个横行给出了一组试验方案。例如,第一组试验方案为:A1 B1 C1 D1 E1 F1
3.试验并进行试验结果的分析
进行试验,并将试验结果,即所达到的指标记入相应的试验方案旁,如表4所示。
由试验分析表可得,方案3、5、7均可到达指标的硬度范围,但从切削角度筛选,方案7较优。从R值看出,RE=6最大,说明保温温度τ4在试验指标中是主要原因。按主次因素可排列如下:
最优方案一般就是最优水平的组合,所谓最优水平的组合就是指由全体因素最优水平组成的试验条件。在表4中选出最优水平如表5所示。试验的硬度结果为168HBw。
如果没有其他需要调整,最优水平组合可作为最优方案,并按此方案进行试生产。如果生产后效果还不够理想,可进行第二次正交试验,以寻求史好的条件。
经最优方案进行试生产,锻件毛坯硬度为168HBw,已完全满足了切削加工的要求。故将其方案定为该锻件的生产工艺。其工艺曲线如图3所示。