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文本内容:
超声波焊接参数优化实验设计
1.实验目的通过实验的方法寻求EndCapandHousing超声波焊接的最佳参数
2.实验物料及设备物料RTP399PC注塑产品设备BRANSON2000ae超声波焊接机超声波焊接机规格三种模式时间模式、能量模式、峰值功率模式焊接时间Weldtime:
0.01-30seconds保持时间Holdtime:
0.01-30seconds振幅Amplitude:10%-100%机器默认状态为100%触发TriggerForce:1-24下降速度DownSpeed:10-
153.客户要求根据客户图纸01-00237-00版本号P4要求,EndCap和Housing经超声波焊接机焊接后拔出力不小于20磅力ForcetoremoveEndCapformHousingtobeatleast20pounds1磅力=
4.45牛顿所以20磅力=89牛顿
4.可能影响焊接后拔出力的因素鱼骨图
5.实验设计
1.实验前通过以下方法来排除一些因素对实验的影响
1.
1.仅使用同一模号的EndCap与同一模号的Housing装配(排除不同的模号配合不一致)
1.
2.使用同一个经过培训合格的员工装配EndCap和Housing(排除装EndCap时员工操作不当)
1.
3.使用同一台超声波焊接机和夹具(排除夹具不当和压缩空气湿度过大)
1.
4.使用同一个经过培训合格的员工操作超声波焊接机(排除Housing放入超声波机夹具时操作不当)
1.
5.使用同一台拔出力测试机和同一个经过培训合格的测试员测试(排除拔出力测试时操作不当和拔出力测试时方法不正确)
2.根据超声波焊接机的工作原理可以排除以下因素对实验的影响
2.
1.下降速度BRANSON2000ae工作时间,焊头下降过程中分下降和触发两个阶段,下降阶段焊头不接触产品,只有触发阶段焊头才与产品发生接触;所以下降阶段速度的大小只会影响生产周期,不会影响焊接效果
3.确定实验因子及因子水平通过以上因子筛选决定出气压大小、焊接时间、保持时间、触发压力四个可能影响因子
3.
1.第一次实验设计目的通过2-level分析决定显著因子及因子水平
3.
1.
1.选择第一次实验因子水平因子现生产参数机床规格实验参数-+气压WeldPressure12-15Psi0-1001020焊接时间WeldTime
0.21-
0.24s
0.01-30s
0.
10.3保持时间HoldTime
0.6-
0.7s
0.01-30s
0.
50.8触发压力TriggerForce1-21-
24143.
1.
2.选择合适的样本大小已知四个中心点,五个重复试验MinitabStatDOEFactorialCreateFactorialDesignStdOrderRunOrderCenterPtBlocksWeldPressureWeldTimeHoldTimeTriggerForcePullForceUnit:NMarkinEndCap帽子压伤
48111200.
30.
84117.0X
24211200.
30.
81152.9
81301150.
20.
652.
554.9
12411200.
30.
54121.2
78511200.
10.
84113.5
52611200.
30.
51216.1
84701150.
20.
652.
5180.1X
55811100.
30.
81244.0X
32911200.
30.
84164.0X
231011100.
30.
81181.7
771111100.
10.
84106.1
371211100.
10.
8173.1
111311100.
30.
54204.3X
711411100.
30.
81248.3X
281511200.
30.
54155.1
161611200.
30.
84223.1
151711100.
30.
84121.9
701811200.
10.
81132.5
641911200.
30.
8487.7
312011100.
30.
84193.0X
192111100.
30.
51169.9X
582211200.
10.
54291.5
672311100.
30.
51121.8X
792411100.
30.
84190.0X
402511200.
30.
81221.6X
412611100.
10.
54189.2
512711100.
30.
5128.5X
72811100.
30.
81241.5X
82911200.
30.
81219.2X
273011100.
30.
54157.9
453111100.
10.
8481.1
353211100.
30.
5175.2X
693311100.
10.
81278.8
393411100.
30.
8142.4
563511200.
30.
81229.0
543611200.
10.
81127.2
803711200.
30.
8482.4
333811100.
10.
519.5
763911200.
30.
54127.8X
824001150.
20.
652.
5114.9
294111100.
10.
8423.7
724211200.
30.
81209.6
604311200.
30.
5442.2
754411100.
30.
54138.4X
834501150.
20.
652.
583.5
14611100.
10.
5119.3
464711200.
10.
8450.0
224811200.
10.
8171.4
534911100.
10.
8124.1
65011200.
10.
8138.9
435111100.
30.
54187.0
255211100.
10.
5499.6X
595311100.
30.
54139.2X
55411100.
10.
8132.4
215511100.
10.
8133.4
205611200.
30.
5177.7
105711200.
10.
54199.9
615811100.
10.
8478.8
665911200.
10.
51107.2
446011200.
30.
54170.2X
96111100.
10.
5475.3
686211200.
30.
51221.4X
346311200.
10.
5163.7
576411100.
10.
5428.9
386511200.
10.
8110.6
176611100.
10.
5128.2
136711100.
10.
8486.1
496811100.
10.
5160.9
46911200.
30.
51127.2
427011200.
10.
54126.4
507111200.
10.
51103.8
627211200.
10.
8471.0
187311200.
10.
5130.4
147411200.
10.
84191.0
367511200.
30.
51273.7X
747611200.
10.
54114.3
37711100.
30.
51141.5
477811100.
30.
84184.2
657911100.
10.
5157.7
308011200.
10.
84119.2
28111200.
10.
5150.0
268211200.
10.
5469.3
638311100.
30.
84121.5X
738411100.
10.
54118.4
3.
1.
2.第一次DOE数据分析
3.
1.
2.
1.实验测得FullForce数据的正态分布分析MinitabStatBasicStatisticsNormalityTest上图为正态分布图,很明显这次实验测得的FullForce成正态分布
3.
1.
2.
2.实验因子交互作用及主效果的显著性上图为单因子对FullForce的影响;三个主因子均显著,且均在高水平获得大的FullForceRweldtimeRweldpressureRHoldtimeRTriggerforce.MinitabStatDOEFactorialFactorialPlots上图为交互作用图,WeldTime与HoldTimeWeldTime与TriggerForce交互作用显著.WeldTime显著性受HoldTimeandTriggerForce交互作用的混淆.三个因子两个水平的中点所获得的FullForce均可能满足客户的需要89牛顿,而且WeldPressure过大可以引起产品外观压伤,WeldTimeandHoldTime过长会引起生产周期过长;所以需要再做一次实验
3.
1.
3.求中位数已知客户要求拔出力不小于20磅力89牛顿;以现在的生产能力计算出能满足客户需要的中位数CPK=
1.67以下为PQ时的测量数据 FullForceUnit:PoundsFullForceUnit:N FullForceUnit:PoundsFullForceUnit:N
147.
18209.
952126.
67118.
68238.
08169.
462234.
3152.
64335.
96160.
022343.
8194.
91433.
93150.
992443.
89195.
31553.
36237.
452540.
81181.
6655.
23245.
772641.
28183.
7750.
13223.
082745.
98204.
61842.
11187.
392847.
1209.
6938.
53171.
462934.
46153.
351059.
76265.
933050.
62225.
261148.
48215.
743156.
49251.
381259.
7265.
673242.
97191.
221339.
03173.
683331.
8141.
511434.
85155.
083427.
35121.
711546.
72207.
93548.
05213.
821626.
78119.
173650.
84226.
241743.
86195.
183750.
37224.
151842.
34188.
413843.
74194.
641942.
96191.
173952.
88235.
322028.
08124.
964055.
92248.84DescriptiveStatistics:FullForceUnit:NVariableNMeanMedianTrMeanStDevSEMeanFullFor
40193.
17194.
77193.
2639.
906.31VariableMinimumMaximumQ1Q3FullFor
118.
68265.
93162.
38223.88CPK=MinUSL-u/3σoru-LSL/3σu=
1.67*3*
6.31+89=
31.6131则USL=153LSL=89Mean=121所以目标Target为121牛顿.
3.
2.第二次实验设计目的在第一次实验的基础上设计一个实验,寻求最佳的参数
3.
2.
1.选择第二次实验因子水平假如四个显著因子均成正态分布,那么可以得到89牛顿时各因子的水平;从主效果图可以看出四个显著因子的中位值均能满足客户的需要,所以第二次实验因子的二个水平取值如下因子现生产参数机床规格实验参数-+-+气压WeldPressure10200-1001115焊接时间WeldTime
0.
10.
30.01-30s
0.
150.2保持时间HoldTime
0.
50.
80.01-30s
0.
520.65触发压力TriggerForce141-
2412.
53.
1.
2.选择合适的样本大小已知四个中心点,一个重复试验MinitabStatDOEFactorialCreateFactorialDesignStdOrderRunOrderCenterPtBlocksWeldPressureWeldTimeHoldTimeTriggerForceFullForceUnit:N
5111110.
150.
65172.
8784211150.
20.
521136.
6691311110.
150.
521130.
55511411110.
20.
522.
5147.
37720501130.
1750.
5851.
5170.
2373611110.
20.
521109.
9859711110.
150.
522.
589.
88216811150.
20.
652.
5146.
96510911150.
150.
522.
5133.
662121011150.
20.
522.
5148.
396181101130.
1750.
5851.
5165.
441131211110.
150.
652.
5129.
904151311110.
20.
652.
5123.
295171401130.
1750.
5851.
5164.
42921511150.
150.
521186.
84381611150.
20.
651150.
82861711150.
150.
651129.
538141811150.
150.
652.
5146.
4571911110.
20.
651179.
265192001130.
1750.
5851.
5140.084MinitabStatDOEFactorialResponseoptimizer最佳参数:当超声波焊接机参数设置为WeldPressure=
11.0;WeldTime=
0..2;HoldTime=
0.65;TriggerForce=
2.5时焊接后产品的拔出力有
92.8%的机会为
123.295牛顿
3.
3.验证实验设计目的验证最佳参数的可信度 XWYZSide1Side2mid段差FullForce序号
0.45+/-
0.
250.45+/-
0.
250.45+/-
0.
250.45+/-
0.
250.78+/-
0.
300.78+/-
0.
300.70+/-
0.
30.01/-
0.25MIN
89.
910.
36270.
44330.
44890.
31120.
65720.
77940.7234-
0.
1444120.
290720.
36480.
51680.
53250.
33440.
65240.
83510.7440-
0.
1444162.
809730.
28830.
43370.
55480.
32730.
66810.
85080.7060-
0.
1368207.
100240.
38710.
49450.
50920.
31920.
66810.
80470.7288-
0.
0983183.
438550.
37240.
47120.
50870.
31110.
63010.
81180.7511-
0.
0907130.
570460.
39520.
53200.
48640.
33390.
64530.
82700.6908-
0.
0988149.
887370.
28070.
40230.
49400.
37240.
63770.
85790.7136-
0.
0836133.
247280.
47120.
59280.
45600.
28880.
70600.
76680.7738-
0.
1069129.
844190.
39520.
50920.
51680.
31870.
68320.
81940.7288-
0.
0765182.
2151100.
41040.
57760.
48590.
29590.
66760.
77430.7673-
0.
0603171.
3155110.
28170.
40280.
56290.
39470.
63010.
88060.6529-
0.
0760115.
7359120.
31920.
46360.
49450.
31920.
64530.
82750.7136-
0.
0836114.
0201130.
44080.
61560.
49400.
30450.
62250.
83510.7288-
0.
0907145.
5650140.
40280.
59280.
50920.
26600.
66810.
85030.7136-
0.
1064131.
0278150.
42510.
57000.
47070.
26550.
62250.
83510.7592-
0.
0836143.
0927160.
43320.
57760.
48640.
29640.
63010.
80420.7592-
0.
0831127.
0973170.
34200.
53150.
50210.
25130.
66810.
85030.7445-
0.
0836132.
5504180.
28120.
49400.
51680.
30400.
67620.
78140.7136-
0.
0983125.
8468190.
35720.
51730.
48690.
27310.
67570.
80470.7743-
0.
0684155.
3988200.
25080.
38000.
53910.
36530.
62960.
85080.6377-
0.
0684144.
6695210.
41850.
52440.
49400.
26600.
69080.
83510.7668-
0.
0456143.
2674220.
41040.
57760.
51730.
28880.
66000.
81230.7819-
0.
0993171.
1369230.
38760.
53200.
50870.
28070.
65290.
83510.7364-
0.
0760155.
4482240.
41850.
58570.
47880.
29590.
61490.
81940.7288-
0.
0907144.
9634250.
34250.
48640.
52440.
35770.
67570.
82750.6908-
0.
0527100.
5120260.
40230.
57760.
47830.
29590.
64530.
81990.7814-
0.
0527123.
1773270.
29640.
44130.
53960.
34910.
63770.
82750.6681-
0.
0988129.
4568280.
41800.
52440.
45600.
25840.
65340.
85030.7668-
0.
0836125.
5492290.
46310.
59230.
46360.
28830.
65290.
79710.7212-
0.
0760139.
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0.
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54720.
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0.
700.
700.
700.
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081.
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200.
200.
200.
200.
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480.40-
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0.
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25130.
61490.
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0.
144498.2639结论超声波焊接机最佳参数为WeldPressure=
11.0;WeldTime=
0..2;HoldTime=
0.65;TriggerForce=
2.5环境法人压缩空气湿度过大EndCap和Housing经超声波焊接机焊接拔出力不小于20磅下降速度不当气压不稳定触发压力不当保持时间不当焊接时间不当气压大小不当拔出力测试时方法不正确拔出力测试时操作不当Housing放入超声波机夹具时操作不当装EndCap时员工操作不当机物夹具不当不同的模号配合不一致。