机械制造工艺学课件第13讲.ppt

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1、,第四章 机械加工精度,同一加工误差产生的原因可以是多种多样的，实际上分析误差问题总是从加工误差着手，根据原始误差作用规律寻找原始误差。现在一般采用统计分析的方法分析加工误差，找出规律，再从这些规律中寻找原始误差的影响，从而消除原始误差。,4-5 加工误差的统计分析,1、系统误差,在一定工艺条件下，顺序加工一批工件中，其大小和方向均不改变，或按一定规律变化的加工误差。,常值系统误差其大小和方向均不改变。如机床、夹具、刀具的制造误差，工艺系统在均匀切削力作用下的受力变形，调整误差，机床、夹具、量具的磨损等因素引起的加工误差。变值系统误差误差大小和方向按一定规律变化。如机床、夹具、刀具在热平衡前的

2、热变形，刀具磨损等因素引起的加工误差。,一、加工误差的性质,第四章 机械加工精度,在一定的工艺条件下，顺序加工一批工件中，其大小和方向随机变化（无变化规律）的加工误差。随机误差是工艺系统中大量随机因素共同作用而引起的。随机误差服从统计学规律。如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的随机变化而造成的加工误差；定位误差；夹紧误差；残余应力引起的变形等。,2、随机误差,第四章 机械加工精度,定义：以生产现场内对一批工件进行检查的数据为基础，运用数理统计的方法，从中找出规律性的东西，进而获得解决问题的途径。过程：,二、加工误差的统计分析法,第四章 机械加工精度,1、分布曲线法,基本概念：样本：用于抽取测量的

3、一批工件 样本容量n：抽取样本的件数；样本容量通常取 n=50200 随机变量x：任意抽取的零件的加工尺寸。极差R：抽取的样本尺寸的最大值和最小值之差。R=Xmax-Xmin 组距d：将样本尺寸按大小顺序排列，并分为k组，组距为d,第四章 机械加工精度,频数mi：同一尺寸或同一误差组的零件数量mi称为频数。频率fi：频数与样本容量的比值。,平均值：表示样本的尺寸分散中心。均方根差：反映了一批工件尺寸的分布范围,第四章 机械加工精度,分布曲线图绘制步骤(1)采集数据 测量样本零件尺寸，并做记录,第四章 机械加工精度,(5)画直方图：以工件尺寸（误差）为横坐标，以频数或频率为纵坐标。,第四章 机械

4、加工精度,第四章 机械加工精度,从本实验分布曲线可以看出：工件尺寸的分散范围是；有少量的过小废品；存在常值系统误差 本样本零件的尺寸基本符合正态分布规律。,第四章 机械加工精度,分布函数,其中x：为工件尺寸：为工件平均中心：均方根偏差；工件尺寸为x时出现的概率 n：工件总数,第四章 机械加工精度,正态分布曲线的特点,决定分布曲线的坐标位置，取决于常值误差，改变常值误差，曲线在横坐标上移动，但曲线形状不变。,第四章 机械加工精度,均方根偏差，是决定曲线形状的唯一参数，是决定分散范围的唯一参数 其大小决定了随机误差的影响程度。,第四章 机械加工精度,正态分布曲线下包含的面积代表了全部工件：(),图

5、中红色面积表示工件尺寸在到x间出现的概率。,第四章 机械加工精度,令：,将 z 代入上式，有：,称 z 为标准化变量,F（z）为图中剖面部分的面积对于不同Z值的F（z），可以查表得到,F(z)的意义,例：当,F=0.4772,F=0.49865,F=0.1915,F=0.3413,第四章 机械加工精度,第四章 机械加工精度,3的含义:,当z土3,即x一土3,查表得2F(3)0.4986529973。这说明随机变量落在土3 范围以内的概率为9973，落在此范围以外的概率仅0.27，此值很小。因此可以认为正态分布的随机变量的实用分散范围是6。这就是所谓的3原则。,右图中：,第四章 机械加工精度,确

6、定工序能力及其等级 所谓工序能力是指工序处于稳定状态时，加工误差（随机误差）正常波动的幅度。当加工尺寸服从正态分布时，其实用尺寸分散范围是6，所以工序能力就是6。实用尺寸分散范围6反映一批零件工序加工精度的高低和随机误差的大小。工序能力等级是以工序能力系数来表示的，它代表该工序能满足加工精度要求的程度。当工序处于稳定状态时，工序能力系数 Cp按下式计算:,第四章 机械加工精度,y,工艺能力系数符号含义,x,0,3,3,公差带,T,第四章 机械加工精度,工序能力等级,第四章 机械加工精度,.,当 时，过大废品、过小废品相等（如下页左图所示）,计算一批零件的合格率和废品率的方法,合格率：式中：查表

7、可得F(Z)则废品率：且,过小的废品轴和过大的废品孔工件，都不可修复。,图：计算合格率、废品率,第四章 机械加工精度,.,当 时，合格率和废品率的计算（如上右图所示）（过大废品与过小废品应分别计算）过小废品率：式中:,根据Z的大小，查表可得合格率，代入上式即可算得,第四章 机械加工精度,.,同理：过大废品率：式中：=则总合格率或：总合格率+,根据Z的大小，查表可得合格率，代入上式即可算得。,第四章 机械加工精度,在一般情况下，应使公差带的宽度。但考虑到常值系统性误差（如刀具磨损、对刀误差）以及其它因素的影响，至少应使。从上图分析可知：,保证加工系统不出废品的充分、必要条件是：,第四章 机械加工

8、精度,计算例题一：加工一批零件的外圆，图纸要求的尺寸为 200.07 mm，若加工后的尺寸服从正态分布，并发现有4.58的废品，且其中一半废品的尺寸小于零件的下偏差。试确定该工序所能达到的加工精度。,例题,.,解：根据题意画尺寸分布曲线图,.,求均方根差已知 则 故 F(Z)=0.4771查表可知，式中：=2 该工序的加工精度为,.,镗削一批零件的内孔(计1000件)，测得其最大尺寸 mm；mm;若整批零件呈正态分布，图纸要求该孔的直径为。求这批零件的常值系统误差和随机误差的大小，废品有多少件？能否修复？并分析产生废品的原因，提出减少废品的措施。,计算例题二,.,解：求随机误差的大小 根据已知

9、条件可知：则均方根误差 mm即随机误差为,.,求常值系统误差 平均尺寸：公差带分布中心：故,.,画尺寸正态分布图计算各坐标点：；根据各坐标点作图：,.,判断有无废品：无过小废品；存在过大废品。（过大的工件孔不能修复）,.,计算废品率式中：故当 时，查表得 则废品数量：,.,加工误差分析 而,即 工艺系统必出少量废品。而 工艺能力系数,减少废品的措施：采用精度更高的工艺装备。,可见：产生废品的主要原因是：该加工方法的工序精度不足。,分布曲线的缺点,分布曲线法未考虑零件的加工先后顺序，不能反映出系统误差的变化规律及发展趋势；只有一批零件加工完后才能画出，不能在加工进行过程中提供工艺过程是否稳定的必

10、要信息；发现问题后，对本批零件已无法补救。,单值点图,2、点图分析法,1、单值点图,平均值曲线OO：瞬时分散中心变值系统误差起始点O：常值系统误差AA，BB：每一瞬时分散范围。受随机误差的影响。,第四章 机械加工精度,将一批工件的尺寸按加工顺序分为k组，每组有m个工件，表示某一组的平均值，表示该组最大尺寸与最小尺寸之差：以组序号为横坐标，以 与 为纵坐标，就可作出其相应的 的点图，如图所示。,2、组值点图,由于 在一定程度上代表了瞬时的分散中心，故 点图可以反映系统误差的变化趋势；在一定程度上代表了瞬时的尺寸分散范围，R点图可反映出随机误差及其变化趋势。,点图与R点图是加工误差分析中常用的两种点图。,第四章 机械加工精度,