温冷复合成形参数稳健设计优化研究

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1、精密成形工程2O12年9月品质产品为追求目标。一则：稳健设计是保证产品质量和低成本的一个有效方法，起源于日本学者田口博士创立的离线质量控L()：K(口。+J(2)制法，它包括系统设计、参数设计和容差设计等3个当足够大，则(一1)／”≈1，此时式(2)可改阶段。系统设计是运用系统工程的思想，对产品写为：的结构、性能、材料等特性的目标值与容差进行综合L()一Kr+。](3)考虑，达到产品所要求的功能。参数设计是运用试式中：为质量指标的方差，表示输出特性变差的验设计的方法，设计出使产品质量波动最小、特性值大小，即稳健性

2、；8为质量特性指标的绝对偏差，即尽可能稳定在目标值的最佳参数水平组合。容差设灵敏度。稳健设计的目的要求使产品质量特性的均计是对产品的质量和成本进行综合考虑，通过试验值尽可能达到目标值，同时使各种干扰因素引起的设计方法找出各因素重要性的大小，据此给予各参功能特性波动的方差尽可能小。稳健设计就是利用数更合理的容差范围，使产品总损失，即质量损失和非线性去寻找参数值的组合设计，使产品质量特征成本损失之和最小。从广义上讲，稳健设计的核心数与目标值的偏差最小，即产品的质量特性损失最是参数设计和容差设计]。小：参考国内外学者对

3、稳健设计方法的研究，稳健L()一KEo+]一min(4)设计基本上可以分为田口稳健性设计和基于响应曲若记为产品参数(可控因子)，z一(z，，面的稳健设计。田口稳健设计核心是信噪比设⋯，)，z为噪声因子，z一(zl，2，⋯，z。)，Y(，计和正交试验设计，研究认为田口法存在内外乘积)是产品的质量特征数，则稳健设计的一般数学模导致试验次数过多，目标函数严谨性差等缺点。为型可表示为：克服田口法在统计方面的缺陷，相继出现了双响应minL()；∈R，2∈R”曲面模型稳健设计、损失模型稳健设计、容差模型稳得gz≤0；一健设计

4、、随机模型稳健设计等方法，其数学模型具有(5)Ii一1，2，⋯，n；k一1，2，⋯，TYl计算严谨、逻辑严密的特点。文中主要针对典型汽车杯形类活塞产品温冷复合成形工艺参数，结合信2温冷复合成形参数的多响应稳健设噪比稳健设计和响应曲面稳健设计的优点，进行多计方法响应稳健设计研究。杯形类活塞产品质量控制主要包括尺寸精度和内部晶粒度等指标控制，其中活塞内腔表面要求净稳健设计的工程分析成形，对内形尺寸的表面精度、形位精度等要求高，且产业化生产中为保证产品合格率，需要设计出最产品质量的稳健性，是指产品的质量特性对设佳的温冷

5、复合成形参数水平。杯形类活塞产品温冷计参数和噪声因素变差影响的不敏感性，若产品质复合成形参数稳健设计研究，主要包括可控因素与量的好坏用质量特性值接近于目标值的程度来评噪声因素分析、试验方案设计、信噪比质量特性计定，则可认为功能特性接近于目标值，质量就越好，算、多响应稳健设计数学模型构建等部分。偏离目标值越远，质量就越差。设产品的质量特性为Y，目标值为Y。，考虑Y的随机性，若用产品的平2．1可控因素与噪声因素分析均损失L()来计算，则：温冷复合成形技术兼有温成形和冷成形的优)=-Kl1-【Iyf一)+点，同时影响指

6、标的因素也较多，大体上可分为成形工序因素(成形方式、成形次序、中间工艺)、工艺参数因素(压力、温度、速率、变形程度、压下量、润滑)、模具几何参数(毛坯的几何尺寸，模具结构及尺寸，若。一(_)’(模具间隙)、材料性能参数(产品材料和模具材料的万方数据第4卷第5期黄树海等：温冷复合成形参数稳健设计优化研究强度、伸长率、弹性模量)、环境因素等。其中成形工种重要尺度，信噪比越大，产品质量对噪声因子的敏序、工艺参数、模具几何参数为可控因素，材料性能感性越小，造成的质量损失越小。对于不同质量特参数、环境因素为噪声因素。性，信

7、噪比分为望小、望大和望目等3种]。将不同活塞产品检验的尺寸和性能较多，依靠不同的噪声条件下的质量特征数记为Y，信噪比记为'7，则：工艺保证，例如通过机械加工工艺保证外圆尺寸精若Y为望小特性，其信噪比卵为：度指标(书51．O4±0．02turn)，通过镀铬工艺保证镀一铬层厚度指标；温冷复合成形工艺主要保证内孔尺l0lg(l2]．(6)寸((b43±0．05ram)精度指标，实现净成形，同时改若Y为望大特性，其信噪比77为：善产品内部晶粒等级。对活塞产品温冷复合成形重要指标影响因素的分析见表1。r]=-10lgc1j

8、(7)表1活塞产品温冷复合成形可控因素与噪声因素分析若为望目特性，其信噪比为：Table1Controlledfactorsandnoisefactorsofwarmand—一101g(8)coldcompoundformingofpistonproduct由于式(8)的计算与目标值无关，反映的是与输出特性均值的接近程度，因而只有当输出特性的均值与目标值接近时，式(8)计