加工误差综合分析简介

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的工件尺xx曲线以x直线为轴左右对称靠近x的工件尺寸概率较小对x加工误差的统计分析法6的大小代表了某种加工方法在一定条件如毛坯余量切削用量正常的机床夹具刀具等下所能达到的加工精度所以在一般情况下应该使所选择的加工方法的标准偏差与公差带宽度t之间具有下列关系6t但考虑到系统性误差及其它因素的影响应当使6小于公差带宽度t才能可靠地保证加工精度
正态分布曲线
1)正态分布曲线的方程
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
y
1

( x x )2 2 2
2
e
( x , 0)
x —工件尺寸的平均值(分散中心),
1 n x xi n i 1
σ —工序的标准偏差,

1 n ( xi x ) 2 n i 1
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
(4)分布图分析法的应用
计算一批零件的合格率和废品率的步骤:
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
已知:被加工零件尺寸:
D
es ei

xmax=x2=D+es xmin=x1=D-ei 中心偏差Δ为 “+”表示分布 中心比公差带 中心大。
不可修复 废品
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
(2)理论分布图——正态分布曲线
大量实践证明:在用调整法加工时,当所取工件
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
数量足够多,尺寸间隔非常小,且无某种占优势的因
素的影响,则所得一批工件尺寸的实际分布曲线便非
常接近正态分布曲线。在研究加工误差时,通常用正 态分布曲线代替实际分布曲线,这样可使问题的研究 大大简化。
(3) 非正态分布曲线
偏态分布曲线
加 工 误 差 的 统 计 分 当用调整法加工,刀具热变形显著时,也呈偏态 析 法 分布。
(4)分布图分析法的应用
1)判别加工误差的性质
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
如果加工过程中没有变值系统性误差(或影响
很小),那么其尺寸分布应服从正态分布。这时就
x 是否与公差带中心重合来判断是否 存在常值系统性误差( x 与公差带中心不重合就说
(2)理论分布图——正态分布曲线
1)正态分布曲线的方程
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
y
1

( x x )2 2 2
2
e
( x , 0)
当采用该曲线代表加工 尺寸的实际分布曲线时,上 式各参数的意义为: y—分布曲线的纵坐标, 表示工件的分布密度或频率 密度; x—分布曲线的横坐标, 表示工件的尺寸;
(1)实际分布图——直方图 如果以工件尺寸为横坐标,以频数或频率为纵坐 标,就可作出该工序工件加工尺寸的实际分布图—— 直方图。 例:检查一批精后的活塞孔直径,规定尺寸公差 为φ28-0.015 ,检查100件,按尺寸分组,尺寸间隔为 0.002mm,下表中n—工件总数100,m—每组的件 数—频数,频率m/n=m/100。
工序能力等级是以工序能力系数来表示的,即工 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 Cp =T/6σ
(4)分布图分析法的应用 3)确定工序能力及其等级
根据工序能力系数的大小,工序能力可分为五个 加 工 等级,如下表所示。 表 工序能力等级 误 工序能力 工序能力 差 说 明 系数 等级 的 工艺能力过高,可以允许有异常波动,不一 Cp>1.67 特级 统 定经济 计 1.67≥Cp>1.33 一级 工艺能力足够,可以允许有一定的异常波动 二级 工艺能力勉强,必须密切注意 分 1.33≥Cp>1.00 三级 工艺能力不足,可能出现少量不合格品 析 1.00≥Cp>0.67 0.67≥Cp 四级 工艺能力很差,必须加以改进 法 一般情况下、工艺能力不应低于二级。
(4)分布图分析法的应用
4)估算工件尺寸合格率和废品率 正态分布曲线与x轴之 间所包含的面积代表一批 工件的总数。如果尺寸分 散范围超出零件的公差带 时,则肯定有废品产生。 如图所示,图中阴影部分 的面积代表合格率,空白 部分的面积代表废品率。 当加工外圆表面时,左边空白部分为不可修复的 废品,而右边空白部分则为可修复废品;加工孔时, 恰好相反。
分散范围中心=∑xi/n=29.9979mm 公差带中心=(28-0.015/2)=27.9925mm
活塞销孔直径尺寸实际分布曲线图
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
分析: (1)分散范围 0.012<公差带0.015, 表明本工序能满足 加工精度要求。 (实际加工尺寸的 变动范围0.012小于 公差范围0.015)
平顶分布曲线
加 工 误 差 的 统 在活塞销贯穿磨削中,如果砂轮磨损较快且没有 计 分 自动补偿,则工件的实际尺寸分布将成平顶分布,如 析 图所示。它实质上是正态分布曲线的分散中心在不断 法 地移动,也即在随机性误差中混有变值系统性误差。
(3) 非正态分布曲线
偏态分布曲线
加 工 误 差 的 统 用试切法加工轴颈或孔时,由于操作者为了避免 计 分 产生不可修复的废品,主观地(而不是随机的)使轴 析 颈加工得宁大勿小,使孔径加工得宁小勿大,则它们 法 的尺寸就呈偏态分布。
②曲线与横坐标所围成的面积包括了全部工件数( 即100%),故其面积等于l;其中 x x 3 (即在 x 3 )范围内的面积占99.73%。即99.73% 的工件尺寸落在±3σ的范围内,仅有0.27%的工件 尺寸落在±3σ范围之外(可忽略不计)。因此,一 般取正态分布曲线的分布范围为±3σ ,工艺上称之 为6σ原则。
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
(1)实际分布图——直方图 表 活塞销孔直径测量结果
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
活塞销孔直径尺寸实际分布曲线图
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
活塞销孔直径尺寸实际分布曲线图
加 工 误427.992=0.012mm
可进一步根据 明存在常值系统性误差)。如果实际分布与正态分 布有较大出入,可根据直方图初步判断变值系统性 误差的类型。
(4)分布图分析法的应用 2)确定各种加工方法所能达到的精度
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
由于各种加工方法在随机性因素影响下所得的加 工尺寸的分散规律符合正态分布,因而可以在多次统 计的基础上,为每一种加工方法求得它的标准偏差值 σ ,然后,按分布范围等于6σ的规律,即可确定各种
正态分布曲线
n—样本的工件总数。
2)正态分布曲线的特征参数 平均值 x 和标准差σ是正态分布曲线的两个特征参数 加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
平均值 x 决定了曲 线的位置,即表示 了尺寸分散中心的 位置。x 不同,分
布曲线沿x轴平移
而不改变其形状, 如图所示。
2)正态分布曲线的特征参数
二、加工误差的统计分析法
在生产实际中,常用统计分析法研究加工精度。 加 统计分析法是以现场观察所得资料为基础的,主要有 工 分布图分析法和点图分析法。 误 差 的 统 计 分 析 法
1.分布图分析法 (1)实际分布图——直方图
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
检查某一工序加工出来的一批工件,由于存在各 种误差,加工尺寸的实际数值是各不相同的,这种现 象称为尺寸分散。 一批工件中加工尺寸的最大值减去最小值,称为 尺寸的分散范围。 按一定的尺寸间隔(组距)将整批工件进行分组, 则它们将分属于不同的组。 每组内的工件数目称为频数。 频数与这批工件总数之比称为频率。
第七节 加工误差的综合分析
本节教学重点:
本 节 教 学 重 点 加工误差的综合分析方法。
第七节 加工误差的综合分析
一、加工误差的性质
加 工 误 差 的 性 质
在顺次加工一批工件中,其大小和方向 保持不变,或按一定规律变化的误差。 常值系统 性误差 变值系统 性误差 随机性 误差 大小和方向保持不 变的误差。
2
x1
e
dx

Xmin
z2 2

0
e
dz
X
Xmax
(4)分布图分析法的应用
z2 2

加 工 z z 1 e 2 dz 误 F ( zb ) 2 0 差 的 合格率 F ( z ) F ( z ) a b 统 计 可修复废率 0.5 F ( za ) 分 析 法 不可修复废率 0.5 F (zb )
标准差σ决定了曲线的形状,它表示了尺寸分散
加 范围的大小,如图所示。 工 误 差 的 统 计 分 析 法
3)正态分布曲线的特点 ①曲线以x= x 直线为轴左右对称,靠近
x 的工件尺
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
寸出现概率较大,远离 x 的工件尺寸概率较小,对 x 的正偏差和负偏差其概率相等。
加工方法所能达到的加工精度。
(4)分布图分析法的应用
3)确定工序能力及其等级
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
工序能力即工序处于稳定状态时,加工误差正常 波动的幅度。由于加工时误差超出分散范围的概率极 小,可以认为不会发生超出分散范围的加工误差,因 此可以用该工序的尺寸分散范围来表示工艺能力。当 加工尺寸分布接近正态分布时,工序能力为 6σ。
解决(减小误差)的途径
加 工 误 差 的 性 质
1)对常值系统性误差,可以在查明其大小和方 向后,通过相应的调整或检修工艺装备的办法来解决, 有时还可以人为地用一种常值误差去抵偿本来的常值 误差。 2)对变值系统性误差,可以在摸清其变化规律 后,通过自动连续补偿等到办法来解决。 3)对随机性误差没有明显的变化规律性,很难 完全消除,只能对其产生的根源采取适当的措施,以 缩小其影响。例如:对毛坯带来的误差,可从缩小毛 坯本身的误差和提高工艺系统刚度两方面来减少其影 响。
加 工 误 差
系统性 误差
大小和方向按一定 规律变化的误差。
在顺次加工一批工件中,其大小 和方向呈无规律变化的误差。
一、加工误差的性质
如加工原理误差;机床、夹具、刀具 的制造误差;一次调整误差;工艺系 统因受力点位置变化引起的误差等。
常值系统 性误差
加 工 误 差 的 性 质
变值系统 性误差
如机床、刀具和工件的热变形误差,刀 具磨损引起的误差等。
3)正态分布曲线的特点 6σ的大小代表了某种加工方法在一定条件(如 毛坯余量,切削用量,正常的机床、夹具、刀具等) 下所能达到的加工精度,所以在一般情况下,应该 使所选择的加工方法的标准偏差与公差带宽度T之间 具有下列关系 6σ ≤T
加 工 误 差 的 统 计 分 但考虑到系统性误差及其它因素的影响,应当使6σ小 析 于公差带宽度T,才能可靠地保证加工精度。 法
LOGO
机械制造技术
第十四章
机械加工精度
机制教研室
LOGO
第十四章
机械加工精度
第七节 加工误差的综合分析
第七节 加工误差的综合分析
本 节 教 学 内 容


加工误差的性质 加工误差的综合分析方法

第七节 加工误差的综合分析
本节教学要求:
本 节 教 学 要 求 熟知各种原始误差的性质,掌握加工误差综 合分析方法。
活塞销孔直径尺寸实际分布曲线图
(2)废品率 18%(28.00~28.004) 其原因为尺寸分散范 围中心(27.9979)与公 差带中心(27.9925)不 重合
加 工 误 差 的 统 计 分 析 法
表明存在常值系统性误差 (27.9979-27.9925)mm=0.0054mm。
活塞销孔直径尺寸实际分布曲线图 主要是由于刀 具镗刀刀头伸出量 过多造成的,可将 镗刀伸出量缩短 0.0054/2=0.0029m m,使尺寸分散范 围与公差带中心重 合,便解决了废品 问题。
随机性 误差
如毛坯误差(余量大小不一、硬度不均匀 等)的复映、定位误差、夹紧误差、多次 调整的误差、内应力引起的变形误差等。
一、加工误差的性质
在不同场合下,误差的表现性质也有不同。例如 ,机床在一次调整中加工一批工件时,机床的调整误 差是常值系统误差,但是,当多次调整机床时,每次 加 工 调整时发生的调整误差就不可能是常值,变化也无一 误 定规则,故调整误差又成为随机性误差了。 差 的 性 质
(3) 非正态分布曲线
机械加工中,工件的实际分布,有时并不近于正 加 态分布。 工 双峰分布曲线 误 差 的 统 计 将在两台机床上分别调整加工出的工件混在一起 分 析 测定,就会得到双峰曲线。实际上是两组正态分布曲 法 线(如虚线所示)的叠加,也即随机性误差中混入了 常值系统性误差。
(3) 非正态分布曲线
Xmin x1 x2
可修复 废品
X
Xmax
(4)分布图分析法的应用
1 y 2
加 工 xx z 误 令: 差 x2 x 的 x za a 统 计 x1 x xb 分 zb 析 法 z 1
F ( z) 2

x2

( x x )2 2
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