铝合金精密压铸件机加工时表面孔洞控制的doe方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铝合金精密压铸件机加工时表面孔洞控制的DOE方法，属于铝合 金压铸质量控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 铝合金精密压铸是所有铸造汽车零件方法中生产效率最高的一种。它是在高压作 用下使液态或半液态金属高速填充铸型，并在压力下凝固成铸件的铸造方法。压铸件在充 填型腔时气孔难以避免，尤其当压铸工件表面出现孔洞时会严重影响其质量导致报废。因 此研宄控制减少压铸件加工表面孔洞的方法，对改善其力学性能，提高产品质量具有重要 意义。
[0003] 本发明以铝合金精密压铸零件中的孔洞为研宄对象，首次将DOE方法应用到铝合 金精密压铸零件机加工生产，从而控制零件表面孔洞的数量及尺寸（通过资料阅读以及专 利查询，国内目前对DOE方法的研宄刚刚起步，将其应用到机械加工中更是少之又少）。采 用DOE中的表面响应法（Response Surface Method, RSM)模块建立了孔洞的分布规律模 型，在满足铝合金精密压铸件装配等性能要求的前提下，通过孔洞分布模型，计算出实际机 加工中的加工余量，从而降低孔洞在最终产品的加工表面的概率，满足采购商日益严格的 表面质量要求。本发明在铝合金精密压铸件的孔洞质量问题分析优化上起到了很好的效 果。（在铸造行业中孔洞的出现是无法避免的。当孔径较小并出现在工件内部时，通常不会 对工件质量造成很大影响。但若出现在机加工表面就会直接影响零件的表面质量以及疲劳 性能。）
[0004] 铸造孔洞的数量和尺寸是衡量铸件加工表面质量的主要指标。影响孔洞的因素很 多，包括模具浇道设计、铸造工艺、铸造型腔尺寸等，而且这些因素彼此交互影响。奥地利学 者发现压铸零件的疲劳裂纹源90%以上产生于铸件的气孔，美国学者的研宄表明铸造气孔 是影响铸造零件延伸率的主要因素，且疲劳裂纹源往往首先出现在孔洞密集的区域。所以 压铸件内部的气孔是影响铸件机械性能的主要因素。气孔性质、大小和分布的差别，导致了 铸件力学性能的差异。零件在机加工时一旦出现超出图纸要求的孔洞。将导致零件报废。 由于当前的压铸零件孔洞分布形态评定只是对孔洞所占截面的面积，孔洞的半径尺寸，孔 洞之间的平均距离及铸件的密度进行评定，而对孔洞位置和大小数量的分布考虑得不是很 充分。因此，如何在此基础上通过控制加工余量减少产品加工面上的气孔外漏，是降低铝合 金精密压铸零件废品率的重要手段。目前工业上对铝合金精密压铸件的加工余量的控制往 往依据以往的经验，具有很大的随意性和不确定性，没有一个规范的加工余量的控制标准， 铸件的机加工废品率很高，产品的成本较高，这已成为了一个急需解决的难题。
[0005] Design-Expert (DOE)的特点是以高等数学规律计算和统计学原理为基础，从开发 方法学的角度对实验方法计划进行优化。DOE的主要优势体现在实验可以按照统计学的原 理安排，实验结果可以得到定量分析。此外与其它实验方法相比，实验费用的性价比高。目 前DOE在生物、医药等领域有着广泛应用，但国内对DOE方法的理解运用还有所局限，尤其 在材料生产制造领域的DOE优化使用几乎没有，这也是本发明的创新之处。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种铝合金精密压铸件机加工时表面孔洞控制的DOE方法， 克服现有对铝合金精密压铸件的加工余量的控制往往依据以往的经验，具有很大的随意性 和不确定性的不足，通过本发明在铝合金精密压铸生产工艺参数一定的前提下，提供控制 铝合金压铸件加工表面孔洞尺寸和数量的技术，从而解决在实际生产中因为孔洞外漏而导 致压铸件加工时废品率过高的问题，改善其力学性能，提高产品质量。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种铝合金精密压铸件机加工时表面 孔洞控制的DOE方法，其特征是，所述方法依据前期对铝合金压铸零件切割截面内部孔洞 尺寸数量的统计，在DOE软件的RSM模块下，以铝合金铸件的厚度和高度为参数，建立零件 典型截面的坐标系，以RSM模块提供的特定坐标点为圆心，在坐标系内选择相应的范围，通 过测量该范围内的孔洞数量与个数，填入相应的RSM任务栏，从而建立孔洞的分布规律模 型，模拟出特定生产工艺参数下的零件铸造孔洞分布规律，通过调整模型中的孔洞分布曲 线，测算出在图纸公差范围内可以满足实际生产质量要求的合理加工余量标准。
[0008] 所述方法的具体步骤依次是：
[0009] 1)选取部分铝合金精密压铸件，使用立式锯床将其切割成若干份，试样的切割截 面形状可简化为Design-Expert的选区截面；
[0010] 2)选取典型截面，通过观察的孔洞基本分布特点，选择合理区域，测得其几何尺 寸，建立相应的坐标系；
[0011] 3)选择Design-Expert中响应面法中的中心复合模块，将铸件高度与厚度设置为 两因素，根据alpha值选择坐标系中的选区原点，其体现在坐标系中，选区的标准为各区在 保证囊括足够的孔洞的前提下相互之间保持一定的适当间隔；
[0012] 4)使用光学显微镜测出各区内最大孔洞的尺寸，依次将其填入孔洞尺寸栏内，完 成该界面的数据采集；
[0013] 5)运行软件，通过分析模块的方差分析选项判断数据选取区域是否合理，只有当 模型判定为"明显"时，才能说明数据采集合理，建立模型有效；同理，当铸件高度和厚度的 假定概率小于〇. 05时，可以说明孔洞的尺寸与铸件的高度和厚度两设计参数之间存在很 大的相关性，而当模型判定为"非明显"或铸件高度和厚度的假定概率大于0. 05时，则需要 重新设定数据选取区域的范围，使数据选取满足相应的模型建立条件；
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