最新加工誤差分析教案

1、1主 要 內(nèi) 容n產(chǎn)品質(zhì)量賦予檢驗人員的要求n產(chǎn)品加工（測量）誤差的分類n隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律n產(chǎn)品生產(chǎn)過程能力分析n統(tǒng)計分析與產(chǎn)品生產(chǎn)過程控制2產(chǎn)品質(zhì)量賦予檢驗人員的要求n產(chǎn)品質(zhì)量：產(chǎn)品所應(yīng)具有的符合人們需要的各種特性，如適用性、安全性、可靠性等。產(chǎn)品質(zhì)量要求可以分為定性方面的質(zhì)量要求定性方面的質(zhì)量要求和定量方面的質(zhì)量要求定量方面的質(zhì)量要求。定性的質(zhì)量要求，如產(chǎn)品的造型、表面處理的均勻性、顏色、可靠性、安全性、服務(wù)質(zhì)量等。定量的質(zhì)量要求，如零件的尺寸精度、形位精度等幾何精度要求，又如零件的材料成份、硬度等物理性能要求等。n兩者關(guān)系：定性質(zhì)量要求和定量質(zhì)量要求一起綜合反映產(chǎn)品的質(zhì)量。兩者都是由設(shè)

2、計、生產(chǎn)、檢驗、銷售等過程完成。有些定性的質(zhì)量要求是通過定量的質(zhì)量要求來達(dá)到的，有些定性的質(zhì)量要求獨立于定量的質(zhì)量要求之外。3產(chǎn)品質(zhì)量賦予檢驗人員的要求 檢驗要求：對于定性的質(zhì)量要求對于定性的質(zhì)量要求，在檢驗工藝卡中必須列出檢驗項目的設(shè)計要求、合格性判定準(zhǔn)則、檢驗手段和判定結(jié)果等。檢驗手段一般是感官、綜合試驗等，檢驗場所一般在實驗室、零件生產(chǎn)現(xiàn)場或整機(jī)裝配現(xiàn)場；對于定量對于定量的質(zhì)量要求的質(zhì)量要求，在檢驗工藝卡中必須列出檢驗項目的設(shè)計要求、檢驗手段和檢驗結(jié)果等。檢驗手段必須明確，應(yīng)該根據(jù)具體的設(shè)計要求確定符合要求的量具，如千分尺、量規(guī)、專用檢具、硬度計等。有些檢驗項目，如果本企業(yè)沒有條件，如材

3、料成份化驗可以委外完成。檢驗對象一般都是零件，檢驗場所一般是在零件生產(chǎn)現(xiàn)場和檢驗科（入庫前驗收）。無論是對于定性的質(zhì)量要求還是定量的質(zhì)量要求，最終驗收一般都是采用抽樣，抽樣的比例應(yīng)嚴(yán)格按照國標(biāo)gb8802執(zhí)行。以下主要介紹定量質(zhì)量要求的統(tǒng)計分析方法、過程能力分析方法和工程控制方法。4產(chǎn)品加工誤差的分類概述n對于定量的質(zhì)量要求，如果撇開設(shè)計存在的問題和測量過程的誤差，則產(chǎn)品的質(zhì)量問題主要來源于加工制造誤差。那么，加工誤差分為哪幾類呢？我們首先來回答這個問題。n誤差是指實際值與理論值之差，對于零件尺寸（也可以是形位）而言，實際值就是加工后形成的實際尺寸，理論值就是設(shè)計要求的尺寸。加工誤差是指加工后

4、得到的零件實際尺寸與設(shè)計要求的理論尺寸之差。設(shè)計零件時，之所以要給定尺寸公差，一方面考慮到零件的工作精度需要，另一方面考慮加工誤差存在的必然。根據(jù)誤差的性質(zhì)和加工誤差的產(chǎn)生原因，可以將（加工）誤差分為以下三種：系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差，粗大誤差。5產(chǎn)品加工誤差的分類系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差（systematic errorsystematic error） 定義定義特征特征 在相同條件下，多次加工同一尺寸時，所得加工誤差的絕對值和符號保持不變，或者在條件改變時，按某一確定規(guī)律變化的誤差。 在重復(fù)性條件下，對同一零件相同尺寸進(jìn)行無限多次加工所得的實際尺寸平均值與理論值之差。 6產(chǎn)品加工誤差的分類系統(tǒng)誤

5、差 加工過程中系統(tǒng)誤差產(chǎn)生原因加工過程中系統(tǒng)誤差產(chǎn)生原因：總的來說，加工過程中系統(tǒng)誤差來源于以下四個大的方面，其一是加工設(shè)備的因素，其二是加工方法的因素，其三是加工環(huán)境的因素，其四是加工操作人員的因素。在針對一個具體零件而言，應(yīng)該根據(jù)實際情況分析系統(tǒng)誤差是否存在？系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的確切原因是什么？ 存在系統(tǒng)誤差零件的處置：存在系統(tǒng)誤差零件的處置：若系統(tǒng)誤差超出設(shè)計公差要求，且有返修的可能，應(yīng)該組織返修；否則拒絕接收。7產(chǎn)品加工誤差的分類隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差（random errorrandom error） 加工所得單個零件的實際尺寸值與在重復(fù)性條件下對同一零件相同尺寸進(jìn)行無限多次加工所得的實

6、際尺寸平均值之差。又稱為偶然誤差。 在相同加工條件下，多次加工同一零件相同尺寸時，其中“任意一個零件的實際尺寸與實際尺寸平均值的差值”（即隨機(jī)誤差）的絕對值和符號以不可預(yù)定方式變化的誤差。 定義定義特征特征 8產(chǎn)品加工誤差的分類隨機(jī)誤差 加工過程中隨機(jī)誤差產(chǎn)生原因加工過程中隨機(jī)誤差產(chǎn)生原因：任何一個加工過程都不可避免要存在隨機(jī)誤差，只不過不同加工過程的隨機(jī)誤差大小可能不同而已?？偟膩碚f，加工過程中隨機(jī)誤差來源于以下四個大的方面，其一是加工設(shè)備的因素，其二是加工方法的因素，其三是加工環(huán)境的因素，其四是加工操作人員的因素。在針對一個具體零件而言，應(yīng)該根據(jù)測量數(shù)據(jù)分析隨機(jī)誤差的大小，并判定隨機(jī)誤差產(chǎn)

7、生的確切原因。 存在隨機(jī)誤差零件的處置：存在隨機(jī)誤差零件的處置：若隨機(jī)誤差超出一定范圍且使零件實際尺寸較大概率地超出設(shè)計公差要求，應(yīng)該拒絕接收。隨機(jī)誤差一旦超出設(shè)計要求，不存在返修的可能。（過程能力不夠）9產(chǎn)品加工誤差的分類系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差比較 下面以射擊打靶為例對系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差作一比較下面以射擊打靶為例對系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差作一比較(b)(a)(b)彈著點全部在靶上，但分散。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差小而隨機(jī)誤差大。彈著點集中，但偏向一方，命中率不高。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差大而隨機(jī)誤差小。彈著點集中靶心。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差均小。10產(chǎn)品加工誤差的分類粗大誤差粗大誤差粗大誤差（gross errorgr

8、oss error） 定義定義指明顯超出統(tǒng)計規(guī)律預(yù)期值的誤差。又稱為疏忽誤差、過失誤差或簡稱粗差。 粗大誤差在加工中一般是由于加工設(shè)備操作者粗心大意，或由于加工設(shè)備的明顯故障造成的。零件驗收時，不允許有存在粗大誤差的零件被接收入庫。特征特征 11隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律下面以加工為例說明隨機(jī)誤差及其特性20.00020.01120.021iix采用鉸孔的方法加工直徑為20（h7）的孔。加工過程中不存在加工的系統(tǒng)誤差和粗大誤差。今對加工的150件零件的孔徑進(jìn)行測量，孔徑的測量結(jié)果見右圖（不存在測量的系統(tǒng)誤差和粗大誤差），其中 為測量次數(shù)， 為孔徑的測量結(jié)果。ixi12隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律從測量數(shù)據(jù)可以看

9、出以下幾個特點單峰性：孔徑集中在20.011附近；有界性：孔徑分布在20.000至20.021之間，即可確定誤差分布的大致范圍；對稱性：正負(fù)誤差的數(shù)目大致相同；抵償性：誤差的總和大致趨于零，它是判定隨機(jī)誤差最本質(zhì)的一個統(tǒng)計特征。13隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律我們再來對孔徑數(shù)據(jù)做如下處理（1）按孔徑大小分組，分組數(shù)=11，組距=0.002mm；（2）依次定各組的頻數(shù)、頻率和頻率密度；（3）以數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，頻率密度為縱坐標(biāo)，在橫坐標(biāo)上劃出等分的子區(qū)間，劃出各子區(qū)間的直方柱，即為所求統(tǒng)計直方圖。720.00320.00620.00920.01220.015 20.018051015202514隨機(jī)誤差的統(tǒng)計

10、規(guī)律 把各直方柱頂部中點用直線連接起來，便得到一條由許多折線連接起來的曲線。當(dāng)測量樣本數(shù)n無限增加，分組間隔趨于零，圖中直方圖折線變成一條光滑的曲線，即測量總體的概率（分布）密度曲線，記為。這就是用實驗方法由樣本得到的概率密度分布曲線。 ( )f x( )f x720.00320.00620.00920.0212 20.01520.018051015202515隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律123123三條誤差分布曲線的正確度相同， 但精密度不同 反映隨機(jī)誤差特征的兩個重要參數(shù)1、數(shù)學(xué)期望（算術(shù)平均值）-反映加工尺寸的正確程度2、標(biāo)準(zhǔn)差-反映加工尺寸的分散程度，即精密度116隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律123三條誤

11、差分布曲線的精密度相同，但正確度不同 17隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律在應(yīng)用隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律來解決加工或測量中的問題之前，必須回答以下三個問題。1、如何判定加工過程是否是隨機(jī)的呢？2、隨機(jī)誤差服從怎樣的分布呢？3、從實際的加工測量數(shù)據(jù)中如何得到反映隨機(jī)誤差的特征參數(shù)呢？18隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律我們首先來回答前兩個問題以鏜孔為例，現(xiàn)批量對某一零件上的直徑為50mm、精度為h7的孔進(jìn)行鏜孔。若鏜孔設(shè)備處于穩(wěn)定正常工作狀態(tài)，工藝系統(tǒng)穩(wěn)定，操作工人的技術(shù)水平穩(wěn)定，則加工后孔徑誤差是隨機(jī)的，且加工誤差一般服從正態(tài)分布正態(tài)分布。反映正態(tài)分布的特征參數(shù)也是算術(shù)平均值算術(shù)平均值 和標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差接下去回答第三個問題119

12、隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律 若加工的零件無限增多，且無系統(tǒng)誤差下，由概率論的大數(shù)定律知，各孔孔徑測量結(jié)果的算術(shù)平均值以概率為1趨近于理論值因為011nniiiixnx根據(jù)隨機(jī)誤差的抵償性，當(dāng)n充分大時，有 011niixxxn1-算術(shù)平均值計算公式20隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律標(biāo)準(zhǔn)差的計算可以套用著名的貝塞爾公式，即：2111niisxxn式中xi為各孔徑的加工后測量結(jié)果，n為加工測量的零件個數(shù)，x為算術(shù)平均值-標(biāo)準(zhǔn)差計算公式21隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律在正常生產(chǎn)條件下，“零件的加工誤差”這一隨機(jī)變量一般服從正態(tài)分布。正態(tài)分布的分布密度分布密度函數(shù)函數(shù)、正態(tài)分布的概率概率（又稱分布函數(shù)）；正態(tài)分布的數(shù)數(shù)學(xué)期望學(xué)期望

13、、正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差368.26% 95.45% 99.73% 322( )f x22產(chǎn)品生產(chǎn)過程能力分析產(chǎn)品的生產(chǎn)過程能力過程能力是指：處于穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)下的過程的實際加工能力。所謂穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)是指：原材料或上一道半成品按照標(biāo)準(zhǔn)要求供應(yīng)；本過程按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實施，并在影響過程質(zhì)量各主要因素?zé)o異常條件下進(jìn)行；過程完成后，產(chǎn)品檢驗按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。生產(chǎn)過程中，影響過程能力的因素主要有以下幾個：1、該過程所使用的設(shè)備、工裝、刀具、量具等的適應(yīng)性、精度和可靠性等；2、該過程使用的原材料或半產(chǎn)品的合理性和適應(yīng)性等；3、該過程選擇的工藝方法、工藝規(guī)范及操作程序等的正確性和嚴(yán)格性等；4、該過程的

14、操作人員、輔助人員的思想狀態(tài)和技術(shù)水平等；5、該過程所處環(huán)境的恰當(dāng)性等。23產(chǎn)品生產(chǎn)過程能力分析過程能力的大小用過程能力指數(shù)表示，過程能力指數(shù)是：設(shè)計時對產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格的要求（即設(shè)計公差）與制造時過程所具有滿足要求能力（即加工誤差變動范圍）的比值。又稱工程能力指數(shù)、工節(jié)能力指數(shù)，用cp表示。以下圖為例對過程能力進(jìn)行進(jìn)一步說明。當(dāng)設(shè)計公差范圍為t1時，這時反映了質(zhì)量特性值分布比設(shè)計要求高，過程能力高；當(dāng)設(shè)計公差范圍為t2時，反映了質(zhì)量特性大致符合設(shè)計要求；當(dāng)設(shè)計公差范圍為t3時，反映了質(zhì)量特性分布超出了設(shè)計要求，過程能力不足。24產(chǎn)品生產(chǎn)過程能力分析t1 t3t2 ( )f x加工誤差分布密度函數(shù)

15、625產(chǎn)品生產(chǎn)過程能力分析過程能力指數(shù)計算公式：cp=例：某零件的屈服強(qiáng)度設(shè)計要求為5000-5400kg/cm2，從100個樣品中測得樣本標(biāo)準(zhǔn)差為62kg/cm2，求過程能力指數(shù)。解：當(dāng)過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，而樣本大小n=100也足夠大。過程能力指數(shù)可按下式計算。 cp= = =1.075。過程能力足夠6t6t5400-50006*6226統(tǒng)計分析與產(chǎn)品生產(chǎn)過程控制控制圖：是用于區(qū)分由異常或特殊原因所引起的波動和過程固有的隨機(jī)波動的一種工具。它主要是為了調(diào)查生產(chǎn)或工作過程中的失調(diào)情況。其工具就是統(tǒng)計分析。過程控制圖一般有以下幾種：單值（平均值）控制圖、平均值與極差控制圖、排列圖和調(diào)查表等。前兩種

16、主要用于定量控制；后兩者主要用于定性控制。下面介紹先前兩種控制圖的設(shè)計方法和控制原則。27統(tǒng)計分析與產(chǎn)品生產(chǎn)過程控制在制作單值（平均值）控制圖、平均值與極差控制圖之前，首先要設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表單值（平均值）控制圖控制圖順序點控制界限公差界限28統(tǒng)計分析與產(chǎn)品生產(chǎn)過程控制公差界限控制界限順序點控制圖29統(tǒng)計分析與產(chǎn)品生產(chǎn)過程控制和 控制圖順序點順序點極差 的控制界限控制界限平均值與極差控制圖30統(tǒng)計分析與產(chǎn)品生產(chǎn)過程控制n排列圖法 主要用于定性的質(zhì)量控制，也可用于發(fā)現(xiàn)裝配過程質(zhì)量問題的主要來源。它由意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家巴累托首先提出，后來由美國質(zhì)量管理專家引入質(zhì)量管理中。它簡單易行、一目了然。 其思路是將問題數(shù)據(jù)按項目分類，按每個項目所包括數(shù)據(jù)的多少，從大到小進(jìn)行項目排列，并以此作為橫坐標(biāo)，把各項數(shù)據(jù)發(fā)生的頻數(shù)和所占總數(shù)據(jù)的百分比作為縱坐標(biāo)，這樣做出的直方圖即為排列圖。下面以割草機(jī)在裝配過程中出現(xiàn)的問題為例，采用排列圖的方法對出現(xiàn)的問題的主要原因進(jìn)行查找。31問題次數(shù)5015010020030025020406080100