doe案例minitab实验设计)

1、DOE试验案列（提高金属热处理后的强度）作者：龙骏元【应用示例】目的：提高金属材料热处理后的强度经与工程部、品质部及生产部的技术工程师、品质工程师和现场调机人员 的充分讨论，影响金属材料热处理后的强度主要有以下4因子，即：恒温时 间、热处理温度、升温时间、处理时间。决定采用4因子2水平的全因子试验来进行分析。确定响应变量、试验因子和因子水平，编制因子水平表，见表11庆I子水平-1+ 1A （恒温时间）/min5060B （热处理温度）/（ ° ）820860C （升温时间）/min23D （处理时间）/h1.41.6表1 -1按4因子2水平的全因子试验编制试验计划表（考虑中心点重复和

2、随 机化）得 到下述试验计划（采用Mini tab软件）见表1-2。（3） 按计划表完成试验并将试验结果填入表中。（4） 利用Minitab软件，对结果做因子主效图、交互效应图和立方图。如图 1-1 （a）、（b）、所示：点类型角点中心图可以看出：A （热处理温度）、B （升温时间）及D （恒温时间时间）主效应显 着。（b）强度交互作用A （热处理温度）弋2.02.53,0图I.41.51.65055601III560- 520 *< B （升温时间"min徉<L5晚一-520二C （处理时间"h560迪 I - < A （热处理 温度）C点类型820角点

3、840中心86。角点B （升温时 间）/min点类型2.1 角点2.5 中心3.1 角点C （处理 时间）/h点类型3.2 角点3.3 中心L6角点D （恒温时间）/min从(b)图可以看出B （升温时间）跟D （恒温时间）存在明显交互作用强度MPa的立方图（数据均值）金中心点因子点这个值取大|15芍町601.6二，处理时间）/hp3 p等 21.4820860A（热处理温度）°C50B（升温时间）D （恒温时间）/min从 可以看出强度的最大值为574.5MPa,它对应的各因素水平分别是：热处理温度860C、处 理时间1.6h、升温时间3min、恒温时间60min；即：当选择热热处

4、理 温度860 C、处理时 间1.6h、升温时间3min、恒温时间60min，可获得较好的强 度结果。（5）作标准化效应的Pareto图和正态图，如图1-2 （a）、（b）所示标准化效应的Pareto图（响应为强度 MPa, Alpha = 0.05）从上两图可以看出A、B、D显着，C不显着，BD交互作用处于临界点，做显着处理。（6）作残差图，如图13所示（图1-3）强度MPa残差图与拟合值正态概率图从上图可以看出：残差满足正态分布和随机波动的要求。无异常现象。（7）增加B*D项，对实验结果最方差和回归分析。如图>4所示回归分析:强度MPa与A （热处理温度）C , B （升温时间）/m

5、in, C （处理时间） /h, D （恒温时间）/min, B*D回归方程为一强度MPa = 192 + 0.496 A （热处理温度）C - 63.SB J .4A温时间）/球三度不显着从上图可以看出C处处理时间A5不显着恒温需重）新后俞函:0自变量系效系数怀/住俣I r1-5所示。C,B （升温时间）/min, D图1 5（8）量去掉1©项，作再次回归分析。如图回归分析:强度MPa与A （热处理温度）A 处理温度）C 0.496250.06324 7.85 0.000必； 施温时间）/min, B*DB （升温H）/min -63.6027.94 -2.28 0.0401-51

6、 -6所示。间）回“渴呈为/ 他殖时间）/h 20.0012.65 1.58 0.138图（9赣度MPa = 222 + 0.496 A （热处理温度）C - 63.6 B （升温时间）/min）BW对修订回归方程再做残差诊断，残插图如图 1.46000.5059 2.89 0.013S = 5自变下图可以看出R的工服从正态误分布，无异状。221.55慧分髭热处 靠B（升温d93.50 2.37 0.0330.06654 7.46 0.000 FP29.40 -2.16 0.0485 3479.57 695.91 27.19 0.000D （恒温时间）/min 25201.357-1.86 0

7、.085残差误差13 332.7225.59B*D1.46000.5323 2.74 0.016合 十 18 3812.29 S = 5.32325 R-Sq = 89.6% R-Sq果源自由度Seq SS（调整）=86.6%方差分析热处理温度）c 1 1576.09来源自由度SS MS F PB （升温时间）/mini 1115.56 回归 4 3415.57 853.89 30.13 0.000处理时间）阳164.00残差误差14 39672 28.3499强度MPa残差图正态概率图-10-50510残差9050O比分百10,与拟合侑520540560拟合值5 O差残5 直方图残差与顺序10.5-差残0.524681012141618观测值顺序图1-6修订后残插图残差1的概率图正态9995-9080706050 40-30-20-105均值-2.99176E-14标准差3.8