光学玻璃磨削亚表面损伤预测模型及DOE实验设计

为了掌握光学玻璃材料杯型砂轮研磨与表面粗糙度(SR)和亚表面损伤(SSD)机理,本文建立BK7光学玻璃杯型砂轮研磨表面粗糙度的预测模型,通过改变磨削参数来研究对表面粗糙度的影响。设计DOE试验,研究影响SR与SSD的显著性特征因子,并分析了各因子的交互作用。实验结果表明预测模型的可靠性,得到表面粗糙度的预测模型数据与实验数据的平均误差为5.47%。采用角抛光法,通过电子显微镜观测表面裂纹,并测量裂纹的深度。最后,基于Li的模型,建立基于磨削工艺参数的亚表面损伤的新预测模型。实验结果表明:实验和预测模型结果具有很好的一致性,模型数据与实验数据的平均误差为6.19%,并且新预测模型结果要优于Li的模型。

基于DOE方法的6061-T6铝合金焊接工艺参数优化研究

车体焊接是确保轨道交通车辆安全性与可靠性的关键环节,而焊接工艺参数的选择与控制则是决定焊接质量的重要因素。传统的焊接工艺参数获取方法依赖于大量的试验,导致试验周期长、成本高昂。为了高效、低成本地研究最佳焊接工艺参数,文章基于IGM公司的六轴自动化焊接机械手设备,以6061-T6铝合金为母材,采用DOE(试验设计)中的部分因子试验设计方法进行参数优化。通过合理的试验设计与结果分析,确定最佳焊接工艺参数组合为:送丝速度5.4 m/min,弧长修正3%,焊接速度53 cm/min,干伸长18 mm,脉冲频率2.5 Hz,有效降低了研究成本,缩短了试验周期。

基于DOE和信噪比的手套箱外盖注塑工艺参数优化

对汽车手套箱外盖的结构进行整体分析,为满足其复杂结构的要求并解决实际生产中出现的质量缺陷,结合Moldex3D软件,优化了浇注位置,设计了传统水路冷却+隔水板冷却的混合冷却方案。以塑件翘曲变形量为质量目标,采用DOE和信噪比均值分析方法优化注塑工艺参数,最佳工艺参数组合为充填时间2.11s、塑料温度260℃、模具温度30℃、保压时间10 s、保压压力147 MPa、冷却时间15.89 s,其中,对翘曲变形量影响最大的是模具温度。优化后,缩痕指数从0.071%降低至0.041%,降低了42.25%,体积收缩率从11.351%降低至9.005%,降低了20.67%,翘曲变形量从4.446 mm降低至1.521 mm,降低了65.79%,表面质量更加均匀,保压效果更佳,优化效果明显。经过注塑工艺参数优化和实际试生产检验后,产品性能稳定,满足注塑生产要求。

基于DOE方法的装载机械工装液压夹具优化设计

装载机械工装需要特定标准化的加工制造设备,针对其生产过程中的定位和夹紧需求,设计一种采用液压驱动的多向功能的夹具装备,通过对装载机械工装液压夹具的结构力学分析,采用DOE设计方法构建斜置铰杆增力机构式液压夹具,构建了装载机械工装液压夹具性能试验环境,通过设置不同的试验工况参数对液压夹具进行测试验证,实验结果表明,DOE设计方法所设计的装载机械工装液压夹具具有较强的稳定性和可靠性。

基于DOE的加工汽车碳纤维材料的新型钻头设计与优化

针对加工汽车碳纤维材料的钻头寿命短、加工质量差的问题,设计了一种新型钻头。通过DOE(design of experiment)试验方法,给出了钻头齿数、前角和后角等3个参数的全因子试验方案。利用MINITAB软件对试验数据进行回归分析,并利用响应优化获得最优设计参数。结果表明:齿数和后角对钻孔个数及钻头寿命影响不显著,前角对钻头寿命有显著影响,后角与前角的交互作用对钻头寿命也有显著影响。齿数、前角和后角对第一孔钻孔时间及钻孔速度有显著影响,齿数与后角的交互作用以及前角与后角的交互作用对钻孔速度有显著影响。通过试验测试验证优化后的最佳设计参数是有效合理的。

基于DOE的铁氧体隔离器衰减片点锡焊接工艺优化

铁氧体隔离器作为一种大量应用于5G通讯基站的通讯元器件,其可靠性关系到基站整机运行的持续性与稳定性,而隔离器的衰减片存在的焊接空洞问题可能导致隔离器在再流焊过程中发生失效,严重时导致基站电路板烧毁,因此管控及降低衰减片焊接空洞率十分重要。首先对铁氧体隔离器的衰减片焊接空洞产生的机理进行分析,并通过实验设计(Design of Experiment,DOE)对点锡过程中可能导致焊接空洞问题的因素进行了析因分析及点锡工艺的优化。实验结果表明,通过控制点锡轨迹及点锡速度,能显著减少焊接空洞,并明显提升该焊接过程的制程能力,大幅提升了分布参数隔离器的可靠度,降低了隔离器经历再流焊后失效的风险。

基于DOE的锆合金包壳管冷轧质量分析及改善

为了提高锆合金包壳管的冷轧质量,通过统计过程控制技术和工序能力分析研究了锆合金包壳管冷轧后的壁厚偏差问题,并基于试验设计(design of experiment, DOE)技术对皮格尔冷轧工艺进行了优化。包壳管冷轧质量分析和工艺优化试验的结果表明,轧制前管材的壁厚偏差和送进量对轧制后的管材壁厚偏差有显著影响;当轧制前管材壁厚偏差<0.3 mm、壁厚变形量为65%、送进量为1.0 mm/次时,轧制后的管材壁厚偏差最小;通过轧制工艺优化后,反映壁厚偏差离散性的极差平均值由0.036减小到0.018,极差波动也明显减小,轧制质量显著提高;当轧制管材壁厚变形量一定时,对轧制前壁厚偏差较大的管材,采用小送进量轧制,可减小轧制后管材的壁厚偏差,达到提高锆合金包壳管材质量的目的。

基于DOE的电池包底部球击的仿真分析研究

基于电池包底部球击工况的仿真,以预浸料模压成型(PCM)底板替代钢底板,以实现电池包底板的减重。通过RADIOSS软件建立电池包底部球击仿真模型,分析球击完成后底板为钢板和PCM板时,应力应变分布和模组变形情况。钢板方案下,模组变形量为2.03 mm,PCM方案下,模组变形量为2.62 mm,PCM板方案较差,不满足要求,进行试验设计(DOE),对PCM板材料参数进行因子筛选,得到最优方案。选取部分底板进行试验,并与模拟结果进行对比分析,验证复材仿真建模的准确性。将优化后的PCM底板代入整包模型再次仿真,模组变形量为2.27 mm,结果满足模组变形量小于2.5 mm的要求。通过研究,PCM底板可以替代钢板,在满足要求的前提下,质量减轻40%。此研究可以为电池包的底板设计和轻量化提供指导。

基于DOE的电机多目标多变量快速参数化设计分析

以一台9槽6极洗碗机用水泵电机为例,选取了绕组匝数、铁心高度、槽口大小、气隙直径、气隙大小、定子齿宽、定子齿高为变量,以交直轴电感、反电动势为优化目标,通过基于DOE的多目标多变量的电机快速参数化设计优化方法,实现了通过部分析因实验设计完成了常规参数化扫描最少2 187个节点的设计目标,大大节约了项目资源,提高了设计人员的设计效率,缩短了项目的交付周期。给出了各变量与优化目标间的定量关系,提高了设计人员对产品的理解以及经验设计和理论设计的水平。

基于DOE的甘蔗渣微波液化优化研究

目的:对甘蔗渣微波加热液化进行优化分析,以确定最佳的液化条件。方法:以甘蔗渣为原料,以聚乙二醇400、甘油为液化试剂,以浓硫酸为催化剂,构建以液化温度、时间和催化剂用量为因子的三因素三水平全因子实验设计(DOE),进行多因子显著性分析。结果:三因子对液化率的影响顺序为液化温度>催化剂浓度>液化时间,且前两者为显著因子。通过验证,当液化温度为160℃,催化剂用量为3%,液化时间为20min时,液化率达到最高为98.56%。结论:DOE分析是植物纤维液化条件探索和优化的有效方法。

柔性触控屏模组材料选型、模拟及DOE验证

为帮助研究人员更快地确定最佳的材料和结构设计方案,以缩短研发周期,降低研发成本,实现柔性触控屏模组具体商业量产应用目标,进行触控显示模组关键材料数据收集、力学模拟分析,并开展DOE(design of experiment)验证。测试3种不同触控屏(touch panel,TP)基材薄膜的屈服极限,结合目前市场量产材料和生产可行性,通过软件仿真分析材料极限弯折半径,发现透明聚酰亚胺薄膜(clear polyimide,CPI)具有最佳的可耐弯折性能,为最优的TP基材;不同厂家生产的CPI和光学透明胶材(optically clear adhesive,OCA)的测试比较结果显示,CPI(A)和OCA(4)具有最佳的弯折性能;CPI-OCA-CPI三合一叠构的DOE验证分析表明,最佳柔性触控屏模组材料组合为CPI(A)\OCA(4)\CPI(A)。

基于DOE的汽车白车身结构优化

汽车行业是我国国民经济的重要支柱产业之一,同时也是一个国家安全的关键因素。随着经济的发展和人民生活水平的提高,汽车的保有量也在不断增加,人们对汽车的要求越来越高,因此,对车身的设计提出了更高的标准和更高的质量需求。而DOE及轻量化在质量控制的整个过程中扮演了非常重要的角色,它是产品质量提高,工艺流程改善的重要保证。

基于DOE的爬壁机器人永磁吸附装置优化设计

船舶除漆爬壁机器人通过永磁吸附装置吸附于船舶钢板壁面。文章基于机器人爬壁机可靠吸附和灵活行走的设计要求,设计了一种基于Halbach阵列的永磁吸附装置并建立了爬壁机器人的力学模型,由此得出机器人可靠吸附所需吸附力数值的结论。把永磁体的磁质比作为目标函数,对永磁体的结构参数进行优化,这样可大幅度地提高永磁体的磁能利用率。通过爬壁机器人行走试验,验证了船舶除漆爬壁机器人满足可靠吸附和行走灵活的设计要求。永磁吸附装置优化设计取得的研究成果对于促进船舶除漆技术的进步有显著意义,为后续学者研究提供有利的参考。

基于Minitab开展的激光焊接DOE工艺参数优化

近年来随着技术进步,激光焊接的应用逐渐普及,激光焊接在制造业尤其是汽车制造业被大规模使用。激光焊接目前大量应用与动力电池制造,如模组Busbar焊接。激光焊接具有焊接速度快、变形小、精度高等许多优点,对工装、焊接参数等有更高的要求。不同设备间受工装等部件影响会呈现相近但不相同的焊接属性,焊接参数之间存在相互影响,共同作用于焊接质量。为了能获得更优的焊接质量,针对新设备除了进行基础的功能性能验收外,还要对激光焊接设备参数进行全因子的验证。进行多因子参数验证试验,研究设备各参数之间相互作用对焊接质量的影响成为焊接工艺工程师的重要研究方向以及设备参数调整的依据。文章挑选较为常用的焊接参数进行试验设计(DOE)验证,得出因子交互影响程度并用Minitab工具计算优化出理论优解。

瑞马唑仑对肝切除术患者术后苏醒质量及认知功能的影响

目的:观察瑞马唑仑对肝切除术患者术后苏醒质量及认知功能的影响,探讨其临床价值。方法:选择赣南医学院第一附属医院2022年1月—2023年8月收治的需行肝切除手术患者60例,随机分为两组,对照组采取丙泊酚、芬太尼、顺阿曲库铵麻醉诱导,泵注丙泊酚、瑞芬太尼麻醉维持;观察组静脉注射苯磺酸瑞马唑仑、芬太尼、顺阿曲库铵麻醉诱导,泵注苯磺酸瑞马唑仑、瑞芬太尼麻醉维持。比较两组不同时刻生命体征、苏醒质量指标、术后认知功能,并测定血浆中枢神经特异性蛋白(S100β)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)水平及统计两组不良反应发生情况。结果:两组入室后(T_(0))、麻醉诱导后(T_(1))、切皮时(T_(2))、手术1 h时(T_(3))、手术结束时(T_(4))、拔除气管导管时(T_(5))、出恢复室(T_(6))平均动脉压(MAP)及心率(HR),以及术前1 d、术后1 d、术后3 d简易智能量表(MMSE)评分、血浆S100β、NSE水平比较差异均无统计学意义(P>0.05);观察组T_(5)时刻的HR水平高于T_(0)时刻,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组呼吸恢复时间、睁眼时间、拔管时间及恢复室停留时间均早于或者短于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05),且观察组不良反应发生率(10.0%)低于对照组(33.3%),差异有统计学意义(P<0.05)。结论:瑞马唑仑应用于肝切除术患者苏醒时间短,且不影响认知功能,不良反应发生率更低。

纵置板簧式非独立悬架与整体式转向系统的运动学分析与优化

针对汽车悬架系统与转向系统在汽车行驶过程中存在运动干涉、轮胎磨损等问题,本文基于汽车前悬架与整体式转向系统刚体运动学模型,采用三维空间坐标变换法对系统关键点以及重要杆系的位置参数变化进行了分析与计算,并以实际内、外前轮转角关系与理想阿克曼转角关系存在差值最小为目标,基于iSIGHT与MATLAB集成仿真技术,进行设计变量DOE分析与优化计算,经过比较分析,优化后的设计方案可有效降低轮胎磨损,提升汽车的行驶性能。

DoE在高压共轨柴油机优化设计中的应用

将试验设计(DoE)方法学应用于某款高压共轨电控柴油发动机的特性场优化(标定)中。试验方案基于先进的DoE理论(以数学建模、计算机辅助建模为基础),采用自编试验设计程序、建模算法及优化程序等进行合理计算。研究结果表明,DoE理论能使试验样本取点分布更为合理,在试验样本取点数目较少的情况下,所选样本亦能多而准确地反应建模所需信息,引导MATLAB正确建立该款柴油机特性场的全局数学模型,完成对该款柴油发动机特性场的优化。与实际台架试验的对比结果表明,DoE建模能够极好地模拟真实工况。与常规标定的对比结果表明,DoE技术不仅能够大幅缩减试验样本容量节省试验经费及标定时间,亦能够达到常规标定的理想效果。

基于变截面积流道的液力变矩器叶栅系统设计

流道截流面积分布对液力旋转机械的液力性能具有重要影响.为了减少扩散等液力损失,变矩器流道截面积分布通常采用等截面积分布的形式,但并未充分发挥截面积分布参数在流场调节和性能优化方面的优势.因此,文中研究提出了过流截面积表征模型,并建立了基于可变截面积分布的变矩器循环圆及叶栅设计系统,对变截面积流道的液力变矩器循环圆设计方法进行了研究.通过设计多组不同截面积分布的实例,采用DOE方法进行比较分析,进一步研究了叶轮截面积分布形式对变矩器性能的影响.同时,通过对不同叶轮的组合设计,获得了组合型性能优化的循环圆设计结果.实验结果表明,基于变截面积流道优化设计的变矩器泵轮转矩提升了18.5%,起动变矩比也提高了3.9%.说明基于变截面积分布的液力变矩器循环圆设计方法是一种有效的优化设计方法,能够在保持外形尺寸的同时提升变矩器性能.

基于DOE及RSM的液力变矩器叶片数对性能的影响及优化

为解决一维束流理论难以有效地对液力变矩器叶片数进行优化的问题,建立液力变矩器三维流动设计分析平台,利用实验设计方法,研究了各叶片数对液力变矩器性能的影响,并在响应曲面基础上对叶片数进行了优化.结果表明,泵轮、涡轮叶片数对最高效率和起动转矩比有较大影响,泵轮、导轮叶片数对泵轮扭矩系数有较大影响.优化后,液力变矩器各性能指标均有提高.

Taguchi DOE实验设计法注射成型工艺参数优化

将CAE技术与DOE技术相结合,可在较少的分析次数下自动获得优化工艺,从而改善注塑制品的质量。以一工业用注塑制品为例,采用Taguchi DOE实验方法进行实验分析,研究了工艺参数对注塑制品体积收缩率变化和翘曲变形的影响,获得的优化工艺参数可使其体积收缩率变化和翘曲变形达到最小。结合CAE模拟分析结果,通过样件试制对优化的工艺参数进行了验证。