中南大学 机械制造工艺学实验报告一 实验一 加工误差的统计分析

《机械制造工艺学》课程实验报告

实 验 名 称:          实验一     加工误差的统计分析      

姓    名:          班    级:          学  号:          

实 验 日 期:        日 指导教师:       成  绩:     

一、实验目的

(1)掌握加工误差统计分析方法的基本原理和应用。

(2)掌握样本数据的采集与处理方法,要求:能正确地采集样本数据,并能通过对样本数据的处理,正确绘制出加工误差的实验分布曲线和图。

(3)能对实验分布曲线和图进行正确地分析,对加工误差的性质、工序能力及工艺稳定性做出准确的鉴别。

(4)培养对加工误差进行综合分析的能力。

二、实验环境

设备:无心磨床

量仪:0~25mm数显千分尺一把

试件:φ24(±0.01)×32的45钢(淬火)100件

三、实验原理

在实际生产中,为保证加工精度,常常通过对生产现场中实际加工出的一批工件进行检测,运用数理统计的方法加以处理和分析,从中寻找误差产生的规律,找出提高加工精度的途径。这就是加工误差统计分析方法。加工误差分析的方法有两种形式,一种为分布图分析法,另一种为点图分析法。

1.分布图分析法

分布图分析法是通过测量一批加工零件的尺寸,把所测到的尺寸范围分为若干个段。画出该批零件加工尺寸(或误差)的实验分布图。其折线图就接近于理论分布曲线。在没有明显变值系统误差的情况下,即工件的误差是由很多相互独立的微小的随机误差综合作用的结果,则工件尺寸分布符合正态分布。利用分布曲线图可以比较方便地判断加工误差性质,确定工序能力,并估算合格品率,但利用分布图分析法控制加工精度,必须待一批工件全部加工完毕,测量了样本零件的尺寸后,才能绘制分布图,因此不能在加工过程中及时提供控制精度的信息,这在生产上将是很不方便的。

2.点图法

在生产中常用的另一种误差分析方法是点图法或图法。点图法是以顺序加工的零件序号为横坐标,零件的加工尺寸为纵坐标,把按加工顺序定期测量的工件尺寸画在点图上。点图可以反映加工尺寸和时间的关系,可以看出尺寸变化的趋势,找出产生误差的原因。

图称为平均尺寸——极差质量控制图。一般是在生产过程开始前,先加工一批试件(本实验中即用本批加工的零件作为试件),根据加工所得的尺寸,求出平均值和极差R而绘制成的。

点图:中线                                         

       上控制线                                    

       下控制线               

R点图:中线                                         

       上控制线                Rs = D1                                     

     下控制线                Rx = D2   

是将一批工件依照加工顺序按n个分为一组第i组的平均值,共分成k组;

是第i组的极差;

式中A2、D1、D2的数值根将生产中定期抽样的尺寸结果,点在图上,从点子在图中的位置便可看出和R的波动,它反映了工件平均值的变化趋势和随机误差的分散程度。图上的控制界限线,就是用来判断工艺是否稳定的界限。因此图是用来判断工艺过程的稳定性的。

据数理统计原理而定出

将生产中定期抽样的尺寸结果,点在图上,从点子在图中的位置便可看出和R的波动,它反映了工件平均值的变化趋势和随机误差的分散程度。图上的控制界限线,就是用来判断工艺是否稳定的界限。因此图是用来判断工艺过程的稳定性的。

四、实验过程

1.  按无心磨床的操作方法,加工一批零件(本实验为100件)。加工完的零件,擦洗干净,按加工顺序放置好。

2.  按加工顺序测量工件的加工尺寸,记录测量结果。

3.  绘制直方图和分布曲线

1)找出这批工件加工尺寸数据的最大值xmax和最小值xmin,按下式计算出极差R。

R=xmax一xmin

2)确定分组数K(K一般根据样本容量来选择,建议可选在8~11之间)。

3)按下式计算组距 d。

 

4)确定组界(测量单位:微米)。

5)做频数分布表。

6)计算

7)画直方图
      以样本数据值为横坐标,标出各组组界;以各组频率密度为纵坐标,画出直方图。

8)画分布曲线
      若工艺过程稳定,则误差分布曲线接近正态分布曲线;若工艺过程不稳定,则应根据实际情况确定其分布曲线。画出分布曲线,注意使分布曲线与直方图协调一致。

9)画公差带
      在横轴下方画出公差带,以便与分布曲线相比较。

4.   绘制

1)确定样组容量,对样本进行分组

样组容量m通常取4或5件。按样组容量和加工时间顺序,将样本划分成若干个样组。

2)计算各样组的平均值和极差

对于第i个样组,其平均值和极差计算公式为:

             

式中  ——第i个样组的平均值;
           ——第i个样组的标准差;
           ——第i个样组第j个零件的测量值;
           ——第i个样组数据的最大值;
           ——第i个样组数据的最小值

3)计算图控制限(计算公式见实验原理)

4)绘制
 以样组序号为横坐标,分别以各样组的平均值和极差R为纵坐标,画出图,并在图上标出中心线和上、下控制限。

5.   按下式计算工序能力系数Cp

6.   判别工艺过程稳定性

可按下表所列标准进行判别。注意,同时满足表中左列3个条件,工艺过程稳定;表

表1-3   实验数据



表2

7.   加工误差综合分析

通过对分布图和图的分析,可以初步判断误差的性质。进而结合具体加工条件,分析影响加工误差的的各种因素,必要时,可对工艺系统的误差环节进行测量和实验

五、实验结果分析与讨论

1.查表得,=4;0.880;0.486;0.73;=2.28;=0

2. 计算1.18μm;9.72μm;的上控制线=8.27μm;的下控制线=-5.92μm;R的上控制线22.2μm;R的下控制线0。

3.

 

第二篇:机械制造工艺学加工精度统计分析实验报告

机械制造加工精度的统计分析

一、    实验目的:

1.通过实验掌握加工精度统计分析的基本原理和方法,运用此方法综合分析零件尺寸的变化规律。

2.掌握样本数据的采集与处理方法,正确的绘制加工误差的实验分布曲线和-R图并能对其进行正确地分析。

3.通过实验结果,分析影响加工零件精度的原因提出解决问题的方法,改进工艺规程,以达到提高零件加工精度的目的,进一步掌握统计分析在全面质量管理中的应用。

二、    实验用材料、工具、设备

1.50个被测工件;

2.千分尺一只(量程25~50);

3.记录用纸和计算器。

三、    实验原理:

生产实际中影响加工误差的因素是复杂的,因此不能以单个工件的检测得出结论,因为单个工件不能暴露出误差的性质和变化规律,单个工件的误差大小也不能代表整批工件的误差大小。在一批工件的加工过程中,即有系统性误差因素,也有随机性误差因素。

在连续加工一批零件时,系统性误差的大小和方向或是保持不变或是按一定的规律而变化,前者称为常值系统误差,如原理误差、一次调整误差。机床、刀具、夹具、量具的制造误差、工艺系统的静力变形系统性误差。如机床的热变形、刀具的磨损等都属于此,他们都是随着加工顺序(即加工时间)而规律的变化着。

在加工中提高加工精度。

常用的统计分析有点图法和分布曲线法。批零件时,误差的大小和方向如果是无规律的变化,则称为随机性误差。如毛坯误差的复映、定位误差、加紧误差、多次调整误差、内应力引起的变形误差等都属于随机性误差。

鉴于以上分析,要提高加工精度,就应以生产现场内对许多工件进行检查的结果为基础,运行数理统计分析的方法去处理这些结果,进而找出规律性的东西,用以找出解决问题的途径,改进加工工艺,提高加工精度。

四、    实验步骤:

1.对工件预先编号(1~50)。

2.用千分尺对50个工件按序对其直径进行测量,

3. 把测量结果填入表并将测量数据计入表1。

表内的实测值为测量值与零件标准值之差,单位取µm

表1  工件轴径尺寸实测值                 (单位:µm)

五、    数据处理并画出分布分析图:

组    距:    µm  µm

      各组组界:   

      各组中值:   

      µm      

表2     频数分布表

六、    误差分析

1.加工误差性质

样本数据分布与正态分布基本相符,加工过程系统误差影响很小。

2.工序能力及其等级

1)  


2)   工序能力系数Cp:
              
Cp<1表明该工序工序能力不足,产生不合格率是不可避免的。

3.估算合格率和不合格率Q

1)   工件要求最小尺寸mm,最大尺寸mm

2)   工件可能出现的极限尺寸为

,故会产生不可修复的废品。
,故将产生可修复的不合格产品。

3)   不合格品率:

                  


查表得:z=2.8时, F(z)=0.4974

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