基于DOE方法分析和優(yōu)化蓋板玻璃邊緣磨削工藝

四點(diǎn)抗折強(qiáng)度是手機(jī)蓋板玻璃材料的一個重要強(qiáng)度指標(biāo)，玻璃邊緣加工質(zhì)量對四點(diǎn)抗折強(qiáng)度值有很大影響，磨削后的崩邊情況可以直觀地反應(yīng)磨削質(zhì)量，如圖1所示。另外，利用有限元對蓋板玻璃的四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真分析，從應(yīng)力云圖分布可以發(fā)現(xiàn)，四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)時玻璃下表面的邊緣處受到最大拉應(yīng)力，導(dǎo)致邊緣微裂紋發(fā)生擴(kuò)展而引起玻璃失效。圖2是對蓋板玻璃進(jìn)行四點(diǎn)抗折實(shí)驗(yàn)時形成的裂紋，可以看出裂紋的初始點(diǎn)和擴(kuò)展情況。在玻璃邊緣磨削加工時，其加工質(zhì)量與玻璃特性、磨輪特性、進(jìn)給速率等多種因素有關(guān)，這些因素對玻璃邊緣磨削過程的影響是一個復(fù)雜的交互作用過程。如何優(yōu)化這些工藝參數(shù)，以減少崩邊，得到較大的四點(diǎn)抗折強(qiáng)度，獲得最佳的邊緣質(zhì)量，就成為控制手機(jī)蓋板玻璃邊緣磨削質(zhì)量的關(guān)鍵。圖1崩邊照片圖2邊緣微裂紋擴(kuò)展照片實(shí)驗(yàn)設(shè)計：實(shí)驗(yàn)設(shè)計（DOE）是按照統(tǒng)計學(xué)方法對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析的一種方法，適用于系統(tǒng)地調(diào)查影響產(chǎn)品質(zhì)量的過程變量或產(chǎn)品變量，有針對性地進(jìn)行改進(jìn)，以增強(qiáng)產(chǎn)品的可制造性、可靠性、質(zhì)量和現(xiàn)場性能。為了研究玻璃邊緣加工參數(shù)對玻璃四點(diǎn)抗折強(qiáng)度的影響，選取市場上常見堿鋁硅酸鹽蓋板玻璃，按照DOE方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計，本實(shí)驗(yàn)以粗磨進(jìn)給、精磨進(jìn)給、主軸轉(zhuǎn)速作為優(yōu)化的參數(shù)，以四點(diǎn)抗折強(qiáng)度值作為指標(biāo)設(shè)計了3參數(shù)2水平3個中心點(diǎn)的全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計方案，見表1，每個運(yùn)行序制備30片樣片。其中3個中心點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安排在實(shí)驗(yàn)順序的初始、中間、末尾（運(yùn)行序1、5、11）是在監(jiān)測實(shí)驗(yàn)條件在整個實(shí)驗(yàn)過程是否有統(tǒng)計意義上的變化。表1DOE實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)分析：采用DOE方法進(jìn)行分析因子設(shè)計，確定3個因子對四點(diǎn)抗折的影響，從而確定最佳控制方案。應(yīng)用統(tǒng)計軟件minitab進(jìn)行分析因子設(shè)計并繪制因子圖，可以得到標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)的Pareto圖和主效應(yīng)、交互作用圖，進(jìn)行影響因素的顯著性分析，如圖3、圖4、圖5所示。圖3標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)的Pareto圖使用主效應(yīng)圖比較各個因子中效應(yīng)的相對強(qiáng)度，圖4中每個因子水平的擬合均值連線的斜率表明：主軸轉(zhuǎn)速對四點(diǎn)抗折和標(biāo)準(zhǔn)差的影響較大，與圖3一致。圖4主效應(yīng)圖交互作用的效應(yīng)可度量一個因素不同水平的效應(yīng)變化依賴于另一個或幾個因素的水平的程度。使用交互作用圖比較各個因子中效應(yīng)的相對強(qiáng)度。如圖5所示，比較圖中擬合均值連線的位置，兩條連線偏離平行狀態(tài)的程度越大，則交互作用越明顯。對四點(diǎn)抗折的影響因子中，主軸與精磨間的交互作用較強(qiáng)，已可以看出在四點(diǎn)抗折水平在中心點(diǎn)區(qū)域的值均高于角點(diǎn)，呈非線性關(guān)系。在實(shí)際控制中控制好主軸轉(zhuǎn)速，保持在中心點(diǎn)附近，可以取得較大的四點(diǎn)抗折強(qiáng)度，考慮生產(chǎn)節(jié)拍和交互作用，可以適當(dāng)提高粗磨進(jìn)給，降低精磨進(jìn)給。而標(biāo)準(zhǔn)差在中心點(diǎn)區(qū)域可以取得居中效果，呈線性關(guān)系的可能性較大，同時降低主軸轉(zhuǎn)速、精磨進(jìn)給、粗磨進(jìn)給可以使標(biāo)準(zhǔn)差取得較好效果。圖5交互作用圖通過分析，確定優(yōu)化后的參數(shù)為1250/800/36000，進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，由表1第12組實(shí)驗(yàn)看出，四點(diǎn)抗折強(qiáng)度值取得了較高、且穩(wěn)定的水平。DOE是一個很好的實(shí)驗(yàn)工具，與統(tǒng)計軟件配合可以使科學(xué)實(shí)驗(yàn)取得事半功倍的效果。通過二者的配合，對邊緣加工工藝的改