一种磨粒流加工对质量控制的模拟方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及机械加工研磨技术领域，具体设及一种磨粒流加工对质量控制的模拟 方法。
【背景技术】
[0002] 实验研究中，经常需要使用均匀设计方法思路，通过均匀分散，选出较优的数值， 之后再通过优化变量，得到其目标函数，进而得到最优条件。本实验设及到=种粗糖度测量 方法，对测量数值有更高的精确性，并进行了扫描电镜测试，从介观状态下进行了加工前后 工件的形貌分析。通过与仿真相契合的不同磨粒粒径、磨料浓度、加工时间后，创新性选取 不同酸碱性研磨液进行了加工分析，能从多角度进行实验加工分析，为实际生产加工提供 了多层次指导。
[0003] 均匀设计是由数学家方开泰与王元创立，它是基于"伪蒙特卡罗方法"的应用扩展 而来的，其实验点的选取是基于总的实验范围从均匀性角度均匀散布的实验设计思路。均 匀设计理论是基于实验范围的实验点中挑选部分代表性的实验点而进行设计，其在实验点 的挑选上符合均匀分散、整齐可比性。（1)"均匀分散"让每个有充分代表性的实验点都能均 衡地分步在实验范围内，最终得到正确的指标；（2)"整齐可比"性易于估计各因素的主效应 和部分交互效应，对实验结果分析更为方便，能够分析出各因素对指标影响的大小及指标 的变化规律;而正交设计中，为了能够达到"整齐可比"，其实验点并未充分"均匀分散"，只 能选取较多的实验点数目，至少要做次试验(q为因素的水平数），而均匀设计思路的优势就 在于实验范围大、水平数多的情形下，仍然能够极大的降低实验次数，只需要与因素水平数 相等次数的2次试验即可达到，但其达不到整齐可比性，其实验结果采用回归分析方法。其 方法是一般选取两到=轮次实验，首轮实验选择的条件范围较大，其最先建立起描述指标 与各因素间的数学模型，计算出模型在一定实验范围内的最优值与实验条件组合，其实验 范围选取为适当扩大的范围进行实验验证，其最优条件为实验边界和进行模型计算之后， 当超出实验条件范围后进行最优值和最优化条件预测，运样W便检验和修正模型。其次再 进行降低实验范围进行第二轮的精密实验，并进行回归模型修正。通过修正之后的实验，即 可找出最优实验条件组合并建立可定量描述指标与因素间关系的数学模型。同样可W利用 均匀设计方法的实验点进行均匀布点，通过直接观察法选取出指标最好的实验条件组合， 进而结束实验设计;或选取出最好的实验条件进行该条件小范围内实验测试，直到完成实 验目标，从而结束实验。通过W上分析，一般使用均匀设计法进行试验设计，在采用建模和 进行试验优化分析的方式下，通过模型建立能够了解整个实验过程，进行精确的指标筛选。
[0004] 均匀设计中的关键因素分析:均匀设计方法中，影响实验的因素很多，而能否对实 验起到决定性作用的因素往往是研究的重点，我们选取的对实验影响巨大的因素作为关键 因素，它们常常能够影响实验的进程及实验操作的难易度，对实验结果有着直接的影响，关 键因素也包含实验指标的选取，它可W是一个或多个指标，运些指标能够反映实验所要表 示的目的及实验研究的意义，因此能否从众多的因素中挑出对实验影响的关键因素往往决 定实验的成功与否，选出关键因素，再结合实验加工，利用均匀设计表格进行实验设计，进 而完成实验优化，达到均匀设计的目的。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种磨粒流加工对质量控制的模拟方法，W便更好地改善 磨粒流加工对质量控制的模拟效果，方便根据需要使用。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
[0007] -种磨粒流加工对质量控制的模拟方法，基于仿真模拟的结果，通过创新性的引 进PH值不同，结合不同的加工因素，通过均匀设计法进行加工参数选取，进行磨粒流加工实 验，首先进行磨粒流加工因素表的设计，具体步骤如下：
[0008] (2)进行加工参数选取，选取PH作为实验的X因素来探究其能否对加工产生一定的 影响，因此所选取了四个不同加工因素为:磨料浓度、磨粒粒径、PH值、时间;在均匀设计中， 指标是检验实验加工的重点，作为磨削加工目标，要达到加工零件内表面的去毛刺，倒圆角 的目的，能够检验加工效果的最佳指标就是粗糖度，因此选取粗糖度作为检验指标。最终所 选取的四组参数数据为磨料浓度为2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%运 10个浓度比例，磨粒粒径选取了 2.5微米、3.5微米、5.5微米、6.5微米、7微米、8微米、10微 米、14微米、28微米、40微米，磨料PH值选取为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12,加工时间选取了30 秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、210秒、240秒、270秒、300秒，参数数据选取方面比较均 匀，水平数较多，能够合理的反映实验所要达到的目标；
[0009] (2)磨粒流加工结果分析:在进行磨粒流加工时，根据所选取的加工因素，首先进 行浓度比例的调配，选取绿碳化娃颗粒，用托盘天平进行磨粒重量的选取，根据颗粒粒径的 不同进行调配，对于PH值的调节，采用P的周制仪进行磨料PH值制取;实验过程中应注意液压 缸的清洗，去除磨粒对液压缸壁面的粘贴及不同PH对下一组实验的影响；选取2000HZ超声 振荡仪进行工件的清洗，加入少许氧化锋、酒精进行工件表面的去除污溃及防氧化措施，之 后放入烤热箱内进行零件烘干，去除零件水溃，然后进行喷油嘴小孔的线切割，因为所选取 的喷油嘴工件小孔直径为0.16mm，内径小，而通常的最细铜丝直径为l-2mm左右，不能够满 足切割要求，因此只能选取进口丝切割工件;在进行切割之后，注意防氧措施，为了能精确 测量不同加工零件的粗糖度值，选取=种实验仪器进行粗糖度的测量;通过粗糖度的检测， 能够在数据方面说明加工前后的效果，能从中得到加工之后的粗糖度值，而在外观形貌上 需要进一步说明检测效果，我们选择巧化JXA-840扫描电镜仪进行微观形貌测试，首先进 行工件的整体形貌扫描;接下来进行小孔入口局部放大的扫描。
[0010] (3)磨粒流加工参数优化:采用均匀设计法设计实验，通过实验加工获得实验结 果，因其具备均匀分散性，而不具备整齐可比性，故不能直接去判断水平参数的优劣，做出 分析，因此采用多元回归分析方法。回归分析是处理变量上的与统计相关而形成的数理统 计方法，其基本思想是：即使自变量与因变量间的函数关系并不能严格确定，但可W试图计 算出能够代表两者之间关系的数学表达式，即数学模型，通过建立数学模型，进而进行分析 判断。通过分析其数学模型，可进行多因素分析，通过选取合适的参数，进行粗糖度分析，进 而进行模型优化，通过优化变量及目标函数，得到最优化的因素组合及粗糖度检测，实现实 验设计的目的。
[0011] (4)目标优化及模型验证:通过W上实验设计及实验因素分析，进而进行磨粒流加 工参数优化，在选取相应的数值多元回归分析后，建立其回归模型，进而可W得到其残差分 析。选取四种因素的该水平参数为:磨料浓度为18%、磨粒粒径为2.5WH、磨料PH值为6、加工 时间为270s，根据此组参数进行实验加工。粗糖度测试结果为0.470WH，其探针测量波动曲 线近乎平缓，波峰和波谷值都很低，光栅扫描=维测试的小孔内壁毛刺很少，运说明经过优 化之后所选取的参数组合经试验加工之后的测量结果非常接近由数学模型测量的数值 (0.470皿与0.469皿），验证了其优化结果的精确性、数学模型的正确及设计方