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DOE实验波峰炉最佳参数研究
DOE實驗--波峰爐最佳參數研究
DOE(Design of Experiment)試驗設計,一種安排實驗和分析實驗資料的數理統計方法;試驗設計主要對試驗進行合理安排,以較小的試驗規模(試驗次數)、較短的試驗週期和較低的試驗成本,獲得理想的試驗結果以及得出科學的結論。實驗設計源於1920年代研究育種的科學家Dr. Fisher的研究, Dr. Fisher是大家一致公認的此方法策略的創始者, 但後續努力集其大成, 而使DOE在工業界得以普及且發揚光大者, 則非Dr. Taguchi (田口玄一博士) 莫屬。本文以波峰爐最佳參數的研究為例﹐直觀簡捷地向大家介紹實驗的方法及實驗的過程。
隨著無鉛物料及工藝的導入﹐帶來諸多的品質缺陷﹐其中波峰焊接過程是影響品質的重要環節﹐可以使用DOE實驗方法來確定波峰焊接的最佳參數﹐驗証最佳參數的合理化。
一﹐實驗架構如下﹕
圖1 實驗架構
二﹐實驗材料選擇﹕
根據實際需求﹐選擇實驗材料如表1
錫 巴 ShenMao Sn96.43Ag3.0Cu0.5Ni0.06Ge0.01 Flux Euro NL6836 Products A產品 Equipment SELL- 450-CTV 表1
三﹐確定實驗組數與樣本數﹕
1確定實驗組數﹕
L2n+1( 3 )
其中n為控制因子數﹐2n+1為正交行數(實驗分組數)。本次實驗中﹐n=4,所以實驗分為9組。
2確定每組的樣本數﹕
Rc = (1-C)
其中C為信賴性等級﹐Rc為在信賴性C的可靠度。n為每組實驗的樣本數。
n=logRc
本次實驗我們基于 90%信賴性C=0.9和 90%可靠度Rc=0.9計算出每組實驗樣本數n=22。
有以下經驗值可供參考
C信賴性等級 Rc可靠度 n樣本數 90% 90% 22 90% 80% 16 80% 90% 11 80% 80% 7 表2
四﹐實驗LAYOUT
圖2 樣板layout
五﹐參數設計
1﹐控制因子
控制因子是參數設計中實驗者可以控制的因子。若該因子在變動水準時,品質特性的變異維持不變,則稱為調整因子,可藉此作為為輸出值微調之用。本次實驗選取如下四個控制因子﹐每個因子選取三個不同等級進行實驗。
控制可變量 Level 1 Level 2 Level 3 松香噴量(ml/min) 80 120 160 預熱溫度 (℃) 110-120℃ 120-130℃ 130-140℃ 鏈速 (m/min) 1 1.1 1.2 錫溫 (℃) 260 265 270 表3
2﹐Responses
不同的調校參數,將得到不同的質量特性及不同的品質結果,我們將列入最能反映調校不同參數而帶來的品質結果,以作為實驗分析手段的一種具體方法﹐本次驗証實驗及使用儀器如下。
項目 Responses 量測設備 設備型號 1 切片實驗
研磨拋光機 PHOENIX BETA 精密切割機 ISOMET 1000 立體顯微鏡 SMZ1500 立體顯微鏡 ECLIPSE 自動研磨機 PHOENIX 4000 2 拉力實驗 Bonding Tester SERIES 4000 3 不良率 放大鏡(Microscope) NIKOM 表4
3﹐干擾因子的處理
我們盡可能最大程度來適應噪音因子的自然狀態來進行實驗.如果噪音因子直接影響反應結果或過程,采取以下辦法﹕
1.盡可能合并到實驗中。
2.盡可能使噪音因子保持在一定水平上。
3.在進行實驗時,盡量排配消弱噪音影響因素。
在本次實驗中我們對噪音因子進行限制, 冷卻斜率 ±10%﹐確保實驗順利進行。
六﹐Taguchi方法﹕
1﹐Responses的類型
由於各種Responses中的要求不同﹐在 Taguchi 方法中已經總結了三種類型﹐每一種類型都有它的唯一公式計算。
望小型 (S.B)
公式:S/N = -10 log MSD ; MSD= 1/n ( (Yi)2
望大型 (B.B)
公式:S/N = -10 log MSD; MSD= 1/n ( (1/Yi)2
望均行(N.B)
公式﹕S/N= 10 log[ 1/n(Sm-Ve)/Ve]; S=10Log [1/n
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