实验设计与处理作业

试验设计与数据处理

机械工程 学院 机械设计及理论专业

2012年11月

一、引言

注塑成型在整个塑料制品生产行业占有非常重要的地位,由于其良好的综合性能,应用范围已从生活用品扩展到仪器仪表、家用电器、汽车、航空航天等高科技领域,由此对注塑制品的尺寸精度、表观质量和力学性能等提出了严格的要求。与此同时,对影响注塑制品质量的过程因素也提出了更高的要求。影响注塑制品质量特性的因素很多,但在塑料原料、注塑机和模具结构确定之后,注塑成型工艺参数的选择与控制,便是决定成型制品质量的主要因素。我们的目的是通过试验,确定注塑压力、模具温度、垫片(注塑成型品)的厚度,并运用多元回归分析建立其数学模型。

二、注塑成型中的多元线性回归分析

⒈ 数据采集

改变注塑压力和模具温度,其他注塑工艺参数保持不变,运用正交实验设计,取得一组注塑压力、模具温度、垫片厚度的数据。（表1）

表1 采集的参数值 注塑压力/MPa (X1) 80 80 80 90 90 90 100 100 100 110 110 110 模具温度/℃ （X2） 30 40 50 30 40 50 30 40 50 30 40 50 垫片厚度/mm （Y） 1.92 1.95 1.98 1.94 1.98 2.00 1.96 1.99 2.02 1.98 2.01 2.03 ⒉ 对垫片厚度与注塑压力、模具温度之间的关系进行回归分析 ⑴注塑压力、模具温度与垫片厚度之间关系类别的判定

根据表1中各参数值,分别作出注塑压力与垫片厚度的散布图如图1所示,模具温度与垫片厚度的散布图,如图2所示。

图1 注塑压力与厚度散布图 图2 模具温度与厚度散布图

从散布图1、2可以看出,注塑压力和垫片厚度、模具温度和垫片厚度之间具有强正相关性,并且其关系看起来为线性关系,所以首先尝试用线性回归模型进行分析。

⑵实验数据的线性回归分析

拟定注塑压力、模具温度和垫片厚度的回归模型为： Y=A1×X1+A2×X2+A3

运用SAS对表1的数据进行线性回归分析，分析程序如下：

data pcontent; input X1 X2 Y; cards;

80 30 1.92 80 40 1.95 80 50 1.98 90 30 1.94 90 40 1.98 90 50 2.00 100 30 1.96 100 40 1.99 100 50 2.02 110 30 1.98 110 40 2.01 110 50 2.03 ;

proc reg data=pcontent; model Y=X1 X2; run;

分析结果如表2、表3所示。

表2 方差分析结果

Source Model Error DF 2 9 Sum of Squares 0.01184 0.00016083 0.01200 Mean Square 0.00592 0.00001787 F Value 331.25 Pr>F <0.0001 Corrected Total 11

表3 回归分析结果 Variable Intercept X1 X2 Parameter Estimate Standard Error 1.68767 0.00187 0.00287 0.01203 0.00010915 0.00014946 T Value 140.27 17.10 19.24 Pt> |t| <0.0001 <0.0001 <0.0001 从以上分析情况可得以下信息:

(a)回归方程为:

Y = 1. 69 + 0. 0018X1 + 0. 0028X2

其中: Y为垫片厚度,X1 为注塑压力,X2 为模具温度。从回归方程可知, 若模具温度不变, 注塑压力增加10MPa,则厚度增加0.0018 ×10 = 0.018mm;若注塑压力不变,温度每升高10℃,则厚度增加0.1028mm。

(b)回归方程的显著性检验

方差分析给出了对回归方程进行检验的方差分析表,因为F值大于其临界值,且P = 0.1000 < 0.105,所以回归方程拟合良好,线性回归模型适合对本次试验垫片厚度、注塑压力及模具温度之间的关系进行描述。

(c)回归参数的显著性检验

回归方程下面给出的是对回归参数的检验结果。因为回归系数对应的T值都足够大,说明回归系数都是显著的,又P值都小于0.105,以95%的置信度认为注塑压力及模具温度都为显著项。

三、结束语

通过实验,在塑料原料、注塑机和模具确定的情况下,从统计过程控制的观点出发,建立了注塑成型中注塑压力、模具温度与垫片厚度之间的线性回归方程,这是一种找出变量相关关系的统计方法,只要用生产原始数据经过回归分析得出接近生产实际的回归方程,就能确定变量之间的相关关系和主要影响因素,为调整工艺参数、进行优化控制、指导生产提供理论依据,而且运用其预测结果来调整和设定工艺参数,无论从人力、物力还是精确度来考虑,对工业界来说都是极为有益的。

本文建立了注塑压力和模具温度与成型品几何尺寸之间关系的回归模型,其实注塑成型中的许多工艺参数都对成型品尺寸有重要影响,只是影响的程度不同而已;另外,注塑制品的其他质量特性也与注塑工艺参数有着直接关系,关于这方面的工作还有待进一步的反复试验与分析,但其分析方法都是通用的。