正交試驗在滲碳淬火齒輪工藝的應(yīng)用研究

摘 要：結(jié)合滲碳淬火齒輪畸變影響因素的研究，用正交試驗方法分析工藝因素，對鍛造、預(yù)處理、滲碳溫度、淬火溫度、控制碳勢、預(yù)熱因素用正交表進行試驗設(shè)計，采用L18（2×35）正交表，進而得出最佳工藝因素組合，同時根據(jù)試驗結(jié)果，提出下一輪試驗的改進措施及對不顯著因素的處理，提高滲碳淬火齒輪的質(zhì)量水平。

關(guān)鍵詞：試驗設(shè)計；正交試驗；滲碳淬火齒輪

中圖分類號：TH文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）12-0390-02

用統(tǒng)計方法分析齒輪變形因素是非常有效的，戴明在1986就寫到使用統(tǒng)計方法用于提高工序操作的必要性，本試驗用正交試驗設(shè)計的方法分析齒輪變形的材料及工藝因素，工藝因素的選擇是根據(jù)實際生產(chǎn)中影響齒輪變形的主要因素而確定的，各因素的選擇是根據(jù)實際生產(chǎn)的工藝參數(shù)設(shè)定的。

在材料選取方面，滲碳淬火常用鋼20CrMnMo，參數(shù)是鍛造比，選取了三水平，分別是3，5，7。工藝因素的選用如下：預(yù)處理常常選用正火，同時考察了調(diào)質(zhì)。滲碳溫度選擇三個水平值，分別是880℃，900℃，925℃；將碳勢作為一個因素，考察其對工件變形的影響，三個水平分別為0.80-0.85%，0.95-1.00%，1.10-1.15%；預(yù)熱因素用來分析對比不預(yù)熱與預(yù)熱的差別，以及預(yù)熱情況下不同溫度下的效果，三水平分別為不預(yù)熱，500℃，600℃；淬火溫度越高，組織變形越大，為減小變形，淬火溫度一般維持在800-830℃作為研究，本研究采用了三個水平分別是810℃，830℃，850℃。 

正交表選用L18（2×35），第一個因素二水平，其余因素取三水平，共做18次試驗。由于所考慮的因素個數(shù)非常多，又受到時間費用等主觀條件的限制，往往只做非重復(fù)試驗，將試驗因素及各水平填入正交表中。 

1 直觀分析的計算結(jié)果和結(jié)果分析

首先選擇最佳因素水平，Tij表示第i因素第j水平總和，Kij表示第i因素第j水平的平均值。以因素預(yù)處理A為例：

將數(shù)據(jù)填入表格中，計算F值，結(jié)果如上表所示。

從計算結(jié)果看，只有預(yù)處理因素是高度顯著因素，其余因素都是非顯著因素，在這種情況下，可以將最不顯著的滲碳溫度所對應(yīng)的偏差平方和并入誤差平方和，其相應(yīng)的自由度也并入誤差自由度，重新計算F的大小，判定因素的顯著性，需要注意的是，空白列的偏差平方和大于滲碳溫度，控制碳勢及預(yù)熱所對應(yīng)的偏差平方和，而因空白列可能存在交互作用的影響，故分析的結(jié)論不一定準確。在這種情況下，可以考慮滲碳溫度、控制碳勢、預(yù)熱之間的交互作用，選擇其中任意兩者作為交互列，同時也可考慮三者共同作為交互列，重新做正交試驗，對數(shù)據(jù)進行再次分析，從而得到更加可靠的試驗結(jié)果。

3 試驗結(jié)果驗證

通過對試驗結(jié)果數(shù)據(jù)的直觀與方差分析，可以得到最佳工藝因素組合，各因素最佳水平及各因素的顯著性，一般情況下，都需要做驗證試驗，以完善試驗質(zhì)量，針對滲碳淬火齒輪的正交試驗設(shè)計，驗證試驗可從以下幾個方面著手：

（1）對直觀分析的最佳因素組合A2B2C1D2E3F3進行試驗。

（2）去掉滲碳溫度及控制碳勢不顯著因素，對其余因素重新作試驗。

（3）考慮因素的交互作用，重新作正交試驗。

（4）去除滲碳溫度和控制碳勢不顯著因素，增加一些新的因素，比如考慮冷卻溫度，冷卻介質(zhì)因素。

參考文獻

［1］謝浪.淺析滲碳淬火齒輪的變形與控制［J］.機械工人（熱加工）.，2002，（3）

［2］趙俊．正交試驗設(shè)計的計算實現(xiàn)方法［J］．數(shù)值計算與計算機應(yīng)用．1993，（3）

［3］李德培.正交試驗在優(yōu)化工藝參數(shù)方面的應(yīng)用［J］.糧油食品科技，2008，（1）.