《机械制造工艺学》课程实验报告

实 验 名 称：        加 工 误 差 的 统 计 分 析                                                                

姓 名：  * * *  班 级： 机械13**班  学 号： 080113****                 

实验日期：2015年10月 22 日 指导教师：何老师 成 绩：                 

1. 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。

2. 实验内容与实验步骤

（一）实验内容：在调整好的无心磨床上连续加工一批同样尺寸的试件，测量其加工尺寸，对测得的数据进行不同的处理，以巩固机制工艺学课程中所学到的有关加工误差统计分析方法的基本理论知识，并用来分析此工序的加工精度。

（二）原理分析：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                R_s = D₁                                     

     下控制线                R_x = 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的数值根据数理统计原理而定出（见表1）。

表1

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。

（三）实验步骤：

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x_max和最小值x_min，按下式计算出极差R。

R＝x_max一x_min

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）计算和。

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．   绘制图

    (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) 绘制图
　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；表中右列条件之一不满足，即表示工艺过程不稳定。

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。

3. 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

4. 实验过程与分析

表1-3   实验数据

表1-4  实际分布曲线图（直方图）

表1-5  -R控制图数据

-R控制图

5. 实验结果总结

1．本工序的实验分布曲线图是否接近正态分布曲线?为什么?

答：本工序的实验分布曲线图接近正态分布曲线

2．根据工序能力系数Cp，本工序属哪一级?如果出现了废品，试分析产生废品的原因

答：σ=0.0157mm

     T=0.02mm  

     =0.1308

所以:工序等级属于四级  

工件要求最大尺寸:=24.01mm ,最小尺寸 =23.99mm

可能出现的最大尺寸=x+3δ=23.995+3*0.0157=24.0421mm   

     最小尺寸=x-3δ=23.995-3*0.0157=23.9479mm  

所以>会出现可修复的废品,<会出现不可修复废品。

原因：①可修复废品原因：刀具进给量不足

      ②不可修复废品原因：进刀量过大

3．从图看，本工序的工艺过程稳定吗？如果不稳定，试分析其原因。

答：从图上可以看出，点不在中心线附近波动，有连续多个的点出现在中心线上侧或下侧，说明分布中心不稳定，有明显的变值系统误差影响；

    原因：刀具热变形及刀具尺寸磨损

 

第二篇：机械制造工艺学(补考)中南大学试卷

中南大学考试试卷(2010补考)

机械制造工艺学  课程   48 学时   3 学分  考试形式  闭 卷

专业年级：  机械20##级    总分 100 分， 占总评成绩 100 %

学生姓名                 学号            记分          

一、       填空题（20分，每空1分）

1. 某机床厂年产CA6140车床2000台，已知机床主轴的备品率为14%，机械加工废品率为4%，则机床主轴的年生产纲领为（       ）。

2．工件在机床上或夹具中装夹有三种主要的方法，即（              ）、（              ）和（                 ）。

3．轴类零件常用顶尖孔定位，顶尖孔就是专为机械加工工艺而设计的（            ）基准。

4．单件时间由（         ）、（         ）、（         ）和（           ）四部分组成，加工时采用复合工步可缩短其中的（              ）。

5．在工件的定位中，辅助支承限制工件的（               ）个自由度。

6．零件的加工精度包含三方面的内容：（             ）、（            ）和（             ）。

7．当工件毛坯有形状误差或相互位置误差时，加工后仍然会有同类的加工误差出现，这种现象叫做（                 ）。

8．在一般情况下，应使所选择的加工方法的标准差σ与公差带宽度T之间有下列关系：（               ）。

9．（         ）残余应力使零件的耐疲劳强度下降，（            ）残余应力使零件的耐疲劳强度提高。

10．根据零件的互换程度不同，互换装配法又可分为（                 ）和（              ）。

二、       判断题（10分，每题1分。对的写“√”，错的写“×”）

1、如果一个工序只有一个安装，并且该安装中只有一个工位，则工序内容就是工位内容。（    ）

2、工件加工中，与机床工作台面相接触的面就是定位基面。（     ）

3、定位支承点不超过六个，就不会出现重复定位。（     ）

4、为了改善切削性能而进行的热处理工序如退火、正火、调质等，应安排在切削加工之前。（      ）

5、由于采用近似的成形运动或近似的刀刃轮廓会带来加工原理误差，所以在生产中这种方法应尽量避免应用。（      ）

6、在车床上车削轴，采用双顶针定位，如果轴产生鞍形误差，则说明工艺系统中工件的刚度不足。（      ）

7、－R图主要用来判断工艺过程的稳定性。（     ）

8、磨削加工中，砂轮和工件的速度越高，则被磨表面的粗糙度值就越小。（       ）

9、工件磨削后，如果表面没有烧伤色，也就说明工件表面层没有发生磨削烧伤。（     ）

10、            采用修配法装配时，选择的补偿环不能为公共环。（     ）

三、       计算题（30分，每小题15分）

1、如图3-1所示小轴的部分工艺过程为：车外圆至mm，铣键槽深度为，热处理，磨外圆至mm。设磨后外圆与车后外圆的同轴度公差为mm，求保证键槽深度为mm的铣槽深度。

                                   图3-1

2、如下图3-2所示，以A 面定位加工φ20H8孔，试计算工序尺寸40±0.1mm的（1）基准不重合误差为多少？（2）基准位置误差为多少？（3）定位误差为多少？

 (15分)

`

                                         图 3-2

四、       简答题（20分，每小题10分）

1．分别判断a、b和c、d两组结构的合理性，并简单说明理由。

                    

a)                                                                                                                                    b)

                

              c)                                    d)

2、为什么普通车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求？

五、分析题（20分，每小题10分）

1．车阶梯轴外圆，采用如图5-1所示的定位方案。①分别指出各定位元件所限制的自由度；②判断有无欠定位或过定位；③对不合理的定位方案提出改进意见。

  

                         

                                图5-1

2、根据工件加工面的技术条件，指出工件定位应限制的自由度。

 

      （1）钻2—φ6H7孔，各平面已加工           （2）镗φ30H7孔，A面已加工