机械制造技术基础—第5章.ppt

第五章 机械制造质量分析与控制 机床传动链误差 三、调整误差 五、工艺系统热变形引起的加工误差 机床的热变形及其对加工精度影响 减小机床热变形对加工精度影响的措施 为了减少工件热变形，可以采取下列措施： 在切削区域施加充分的冷却液。 提高切削速度或进给量。 工件在精加工前得到足够的冷却。 刀具和砂轮不能过分磨钝。 使工件在夹紧状态下有伸缩的自由。 再如在无心磨床上用贯穿法磨削活塞销，其公差为 ， 公差范围为0.009mm。设加工后量得的工件尺寸分布如图。 点图的用法有多种，下面主要阐述点图在工艺稳定性的判定和工序质量控制方面的应用。 所谓工艺的稳定，从数理统计的原理来说，一个工序的质量参数的总体分布，其平均值 和均方根差 在整个工序中若能保持不变，则工艺是稳定的。为了验证工艺的稳定性，需要应用 和 两张点图。 是将一批工件依照加工顺序分成m个为一组、第i组的平均值，共K组； 是第i组数值的极差 。两张图常常合在一起应用，通称为 图，如图示。 四、机械加工后表面物理力学的性能 检查一批精镗后的活塞销孔直径，抽查件数为100，测量的结果如表所示。图纸规定的尺寸及公差为 。 分布曲线法 二、加工误差的统计分析方法 表中n是测量的工件数。如果用每组件数的频率作为纵坐标，以尺寸范围的中点x为横坐标，就可以作成如图所示的折线图。 活塞销孔实际直径尺寸分布折线图 分散范围=最大孔径-最小孔径=(28.004-27.992)mm=0.012mm; 问题：分散范围0.012mm比公差范围0.015mm小，但还是有18%的工件超出了公差上限。 解决方法：消除常值系统性误差，即镗孔时将镗刀伸出量调整得短一些。 活塞销实际直径尺寸分布折线图 尺寸分散范围0.016大于公差范围0.009，常值系统误差27.9980-27.9945=0.0035mm，即使把分散范围中心调整到与公差范围中心重合,也还是要产生不合格品。 要解决这类精度问题，不但要把系统误差减小，而且还要设法减小随机性误差。 式中 n—工件的数目（应足够多）。 —工件的平均尺寸（分散中心）， σ—均方根差， 正态分布曲线方程： 正态分布曲线下面所包含的全部面积代表了全部工件，即100%。 图中阴影部分的面积F为尺寸从 到X间的工件的频率： 均方根误差σ决定了分布曲线的形状和分散范围。σ值越小则曲线形状越陡，尺寸分散范围越小，加工精度越高； 算术平均值 正态分布曲线的特征参数 正态分布曲线的特征参数有两个，即 和σ 是确定曲线位置的参数。它决定一批工 件尺寸分散中心的坐标位置，如图a所示。使 产生变化 的主要原因是常值系统误差的影响。 正态分布曲线的特点 表中可以查出， 时，F=49.865%，2F=99.73%。即工件尺寸在±3σ以外的频率只占0.27%,可以忽略不计。因此，一般都取正态分布曲线的分散范围为±3σ。 ±3σ (或6σ)的的大小代表了某一种加工方法在规定的条件下所能达到的加工精度。所以在一般情况下我们应该使公差带的宽度T 和均方根误差σ之间具有下列关系: T≥ 6σ 考虑到变值系统性误差(如刀具磨损)及其他因素的影响，总是使公差带的宽度大于6σ。 通常就以0.0134作为在正常生产条件下（一次调整、同一机床、同一切削用等）整批活塞销孔的尺寸分散范围。试比较一下上面所抽查100件测量的结果，尺寸分散范围为，可见是颇为接近的。 在上述检查活塞销孔的例子中，由所测量的数值来计算σ： 正态分布曲线除了用来进行加工误差性质的判断外，还常常用来进行工艺能力(工序能力)的计算。所谓工艺能力是用工艺能力系数Cp来表示的，它是公差范围T和实际加工误差之比（分散范围6σ），即： Cp=T/6σ 根据工艺能力系数Cp的大小，可以将工艺分为5个等级： Cp＞1.67，为特级，工艺力过高，不一定经济； 1.67≥Cp＞1.33，为一级，工艺能力足够，可以允许一定的波动； 1.33≥Cp＞1.00，为二级，工艺能力勉强，必须密切注意； 1.00≥Cp＞0.67，为三级，工艺能力不足，可能出少量不合格品； 0.67≥Cp，为四级，说明工艺能力不行，必须加以改进。 一般情况下，工艺能力不应低于二级。 (a)两次调整下加工的零 (b)砂轮磨损下加工的 (c)形位误差分布曲线 件的尺寸分布曲线 零件分布曲线 在机械加工中，工件实际尺寸的分布情况，有时也出现并不近似于正态的分布。 非正态分布曲线