機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制課件(2)

1、第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制第一節(jié) 機(jī)械加工精度第二節(jié) 工藝過程的統(tǒng)計分析第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量第四節(jié) 機(jī)械加工過程中的振動第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制產(chǎn)品質(zhì)量包括三層含義：設(shè)計質(zhì)量：產(chǎn)品設(shè)計與用戶期望之間的符合程度制造質(zhì)量：產(chǎn)品制造與設(shè)計的符合程度（分與零件制造質(zhì)量和產(chǎn)品的裝配質(zhì)量有關(guān)）服務(wù)質(zhì)量：售前服務(wù)，售后培訓(xùn)、維修、安裝。 零件制造質(zhì)量：包括零件幾何精度和表面層物理機(jī)械性能兩方面第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制幾何形狀誤差：機(jī)械制造質(zhì)量尺寸精度位置精度宏觀幾何形狀精度表面粗糙度波度表面層材料物理力學(xué)性能加工精度表面質(zhì)量幾何形狀誤差第一節(jié) 機(jī)械加工精度一、概述1. 加工精度與加工誤差

2、加工精度：零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。加工誤差：零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的偏離程度。三點注意！理想幾何參數(shù)的正確含義加工精度與加工誤差的關(guān)系包含的三個方面內(nèi)容一、概述2. 加工經(jīng)濟(jì)精度對于一種加工方法，在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度。經(jīng)濟(jì)加工精度為一個范圍，在此范圍內(nèi)是經(jīng)濟(jì)的，且可隨工藝水平的提高而變化。一、概述3. 原始誤差 工藝系統(tǒng)存在著誤差是引起加工誤差的根本原因，將工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。包括幾何誤差、定位誤差、受力變形引起的加工誤

3、差、受熱變形引起的加工誤差、內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形以及原理誤差、調(diào)整誤差和測量誤差等。 原理誤差 工件裝夾誤差 調(diào)整誤差 機(jī)床誤差 夾具誤差 刀具制造誤差刀具磨損工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受熱變形內(nèi)應(yīng)力引起的變形測量誤差加工前加工中加工后與初始狀態(tài)有關(guān)與工藝過程有關(guān)工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)動誤差一、概述4.誤差敏感方向例：車削外圓時RYRRR =X顯然： 工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對加工精度的影響程度也不同。對加工精度影響最大的方向，稱為誤差敏感方向。誤差敏感方向YR0Xa）YR0Xb） 誤差敏感方向一般為加工表面過切削點的法線方向。一、概述5. 研究機(jī)械加工精度的方法在掌握各原始誤差對加工精度

4、影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析加工中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一個或哪幾個主要原始誤差所引起的，并找出原始誤差與加工誤差之間的影響關(guān)系，進(jìn)而通過估算來確定工件的加工誤差的大小，再通過試驗測試來加以驗證。對具體加工條件下加工得到的幾何參數(shù)進(jìn)行實際測量，然后運用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)方法對這些測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質(zhì)，進(jìn)而控制加工質(zhì)量。分析計算法統(tǒng)計分析法各項原始誤差單獨的變化規(guī)律各項誤差綜合的變化規(guī)律二、工藝系統(tǒng)幾何誤差1、機(jī)床的幾何誤差機(jī)床、刀具、夾具的幾何誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差、傳動鏈誤差（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差：主軸各瞬間實際回轉(zhuǎn)軸線對其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動量。可分解為徑向圓跳動、軸向竄動和角

5、度擺動三種形式。1、機(jī)床的幾何誤差（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生徑向回轉(zhuǎn)誤差的原因：主軸軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸撓度等。產(chǎn)生軸向竄動的原因：主軸軸肩端面和軸承承載端面對主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。注意：車床和鏜床主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響因素的差別1、機(jī)床的幾何誤差（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差提高機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度的措施：提高主軸及箱體的制造精度、選用高精度的軸承、提高主軸部件的裝配精度、對高速主軸部件進(jìn)行平衡、對滾動軸承進(jìn)行預(yù)緊等。此外，還可從工藝方面采取轉(zhuǎn)移主軸回轉(zhuǎn)誤差的措施。1、機(jī)床的幾何誤差（2）導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌副運動件實際運動方向與理想運動方向的偏差此外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝

6、質(zhì)量也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌精度要求包括：在水平面內(nèi)的直線度；在垂直面內(nèi)的直線度；前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）；導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度（或垂直度）等。1、機(jī)床的幾何誤差 導(dǎo)軌水平面內(nèi)的直線度誤差 導(dǎo)軌誤差對加工精度的影響 導(dǎo)軌垂直面內(nèi)的直線度誤差 導(dǎo)軌扭曲對加工精度的影響，誤差敏感方向，影響最大，誤差非敏感方向，影響小，影響顯著 導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線位置誤差對加工精度的影響1、機(jī)床的幾何誤差成形運動間位置誤差對外圓和端面車削的影響fZzzc）HyR0fXZLfdDdxa）b）1、機(jī)床的幾何誤差（3）傳動鏈誤差指傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對運動的誤差。主要影響刀具與工件之間速比關(guān)系的準(zhǔn)確

7、性（如螺紋、齒輪加工時），一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。以滾齒機(jī)為例減小傳動鏈誤差的措施:1）盡可能縮短傳動鏈，減少誤差源數(shù)2）盡可能降速傳動，并使末端傳動副采用大的降速比，且要提高末端傳動件的精度3）提高傳動元件的制造精度和裝夾精度，減小誤差源，特別是升速傳動元件。此外，還可采用傳動誤差補(bǔ)償裝置42（5-2） 2、刀具的幾何誤差 定尺寸刀具的尺寸和形狀誤差影響加工尺寸和形狀精度 成形刀具的形狀誤差和安裝誤差影響加工形狀精度 展成刀具的尺寸、形狀及安裝誤差影響加工形狀精度 一般刀具的制造誤差不直接影響加工精度 刀具磨損對加工精度的影響三個階段：初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段刀具正

8、常磨損量 （5-3）O l0 l l切削路程 l / m0尺寸磨損量/m圖5-9 刀具的尺寸磨損與切削路程的關(guān)系3、夾具的幾何誤差 夾具誤差影響加工位置精度。 與夾具有關(guān)的影響位置誤差的因素包括：1）定位誤差；2）刀具導(dǎo)向（對刀）誤差；3）夾緊誤差；4）夾具制造誤差；5）夾具安裝誤差； 通常取精加工夾具公差為工件上相應(yīng)尺寸公差的1/21/3，粗加工夾具則取1/51/10 。三、調(diào)整誤差1、試切法調(diào)整調(diào)整機(jī)床、刀具、夾具的過程中產(chǎn)生的誤差度量誤差、加工余量的影響、微進(jìn)給誤差2、按定程機(jī)構(gòu)調(diào)整3、按樣件或樣板調(diào)整四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差1、基本概念機(jī)械加工工藝系統(tǒng)在力的作用下產(chǎn)生變形，破壞了

9、工件與刀具之間正確的相對位置，產(chǎn)生加工誤差。四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差1、基本概念工藝系統(tǒng)剛度：加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受徑向切削分力與變形量之比式中 Fp徑向切削分力，又可稱吃刀抗力； y 工藝系統(tǒng)在切削合力作用下的變形。四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差2、工件剛度工件剛度對加工精度的影響細(xì)長軸加工四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差3、刀具剛度刀具剛度對加工精度的影響內(nèi)孔加工四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差4、機(jī)床部件剛度（1）機(jī)床部件剛度及其特點 非線形關(guān)系，不完全是彈性變形 加載和卸載曲線不重合，所圍面積表示克服摩擦和接觸塑性變形所作功 存在殘余變形，反復(fù)加載卸載后殘余變形0 機(jī)床部件剛

10、度比按實體估算值小許多，表明其變形受多種因素影響四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差4、機(jī)床部件剛度（2）影響機(jī)床部件剛度的因素1）結(jié)合面接觸變形的影響2）摩擦力的影響3）低剛度零件的影響4）間隙的影響表面粗糙度、宏觀幾何形狀誤差、材料硬度、紋理方向四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差5、工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于各組成部分剛度的倒數(shù)之和。工藝系統(tǒng)受力變形等于工藝系統(tǒng)各組成部分受力變形之迭加：由此可導(dǎo)出工藝系統(tǒng)剛度與工藝系統(tǒng)各組成部分剛度之間的關(guān)系：一般情況下，常見工藝系統(tǒng)的低剛度環(huán)節(jié)如下：1）對于車床，k頭架 k尾架 k刀架；車細(xì)長軸時，k工件最小。2）對于臥式銑床， k升降

11、臺 k工作臺 k主軸 k刀桿。3）對于鏜床， k鏜桿最小。4）對于內(nèi)圓磨床， k磨桿最小。工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（1）由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差即比較式（5-6）工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（1）由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差【例5-1】 經(jīng)測試，某車床的k主=300000N/mm，k尾56600N/mm，k刀架30000N/mm，在加工長度為 l 的剛性軸時，徑向切削分力Fp400N，試計算該軸加工后的圓柱度誤差。 令a = k主/k尾，則x = l/(1+a)時，y系最?。汗に囅到y(tǒng)剛度對加工精度的影響（1）由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差考慮工件變形時的工藝系統(tǒng)總變形工藝系統(tǒng)剛度則

12、為工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（2）由于切削力變化引起的誤差利用誤差復(fù)映系數(shù)可由毛坯誤差估算加工后的工件誤差機(jī)械加工中，誤差復(fù)映系數(shù)通常小于1，定量地反映了毛坯誤差經(jīng)加工后減小的程度。可通過多次走刀，消除誤差復(fù)映的影響。工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響（2）由于切削力變化引起的誤差【例5-2】具有偏心e=1.5mm的短階梯軸裝夾在三爪自定心卡盤中，分兩次進(jìn)給粗車小頭外圓，設(shè)兩次進(jìn)給的復(fù)映系數(shù)均為=0.1，試計算加工后階梯軸的偏心量是多大？誤差復(fù)映概念的推廣：1）每一件毛坯的誤差都會因切削余量不均勻而復(fù)映2）工藝系統(tǒng)剛度低的場合，誤差復(fù)映現(xiàn)象較明顯3）大批量生產(chǎn)中，有必要查明誤差復(fù)映的大小工藝系統(tǒng)剛

13、度對加工精度的影響（3）由于夾緊變形引起的誤差（4）其它作用力的影響如：重力、慣性力、傳動力等四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差6、減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑（1） 提高工藝系統(tǒng)的剛度 1）提高工件和刀具的剛度 2）提高機(jī)床的剛度 3）采用合理的裝夾方式和加工方式（2）減小切削力及其變化五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差1、工藝系統(tǒng)的熱源（1）內(nèi)部熱源 1）切削熱 2）摩擦熱和能量損耗 3）派生熱源（2）外部熱源 1）環(huán)境溫度 2）輻射熱刀具、工件變形（切削熱的分配）某個關(guān)鍵部位變形機(jī)床其它部位變形在精密加工和大件加工中，工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總誤差的約4070%。五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤

14、差2、工件熱變形對加工精度的影響（1）工件均勻受熱（軸類零件處于相對穩(wěn)定的溫度場中） 5級絲杠累積誤差全長5m，可見熱變形的嚴(yán)重性式中 L， D 長度和直徑熱變形量； L，D 工件原有長度和直徑； 工件材料線膨脹系數(shù)； 溫升。 長度： 直徑： 例：長400mm絲杠，加工過程溫升1，熱伸長量為：五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差2、工件熱變形對加工精度的影響（2）工件不均勻受熱（板類工件單面加工時）式中 f 工件凸起量（變形撓度） ； L，H 工件原有長度和厚度； 工件材料線膨脹系數(shù)； 上下表面之間的溫差。圖5-24 平面加工熱變形 f/ 4LH結(jié)果：加工時上表面升溫，工件向上拱起，磨削時將中凸部分

15、磨平，冷卻后工件上表面下凹。措施：控制上下表面的溫差。五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差3、刀具熱變形對加工精度的影響 體積小，熱容量小，達(dá)到熱平衡時間較短 溫升高，變形不容忽視（達(dá)0.03 0.05mm） 特點A連續(xù)切削變形曲線B冷卻變形曲線C間斷切削變形曲線五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差4、機(jī)床熱變形對加工精度的影響結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熱源分布不均勻，工作條件變化大，機(jī)床各部分的溫升不同，影響加工精度。不同類型機(jī)床的熱變形車、銑、鉆、鏜等機(jī)床，主要熱源為主軸箱的發(fā)熱五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差4、機(jī)床熱變形對加工精度的影響牛頭刨、龍門刨、立車等機(jī)床，主要熱源為工作臺與床身導(dǎo)軌間的摩擦熱五、工藝系統(tǒng)受熱

16、變形引起的誤差4、機(jī)床熱變形對加工精度的影響磨床的主要熱源為磨頭軸承和液壓系統(tǒng)的發(fā)熱五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差5、減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑 將熱源分離出去 結(jié)構(gòu)設(shè)計上改善摩擦條件 隔離熱源減少發(fā)熱和隔熱五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差5、減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑減少發(fā)熱和隔熱 采用風(fēng)扇、散熱片、循環(huán)潤滑冷卻系統(tǒng)等措施改善散熱條件五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差5、減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑減少發(fā)熱和隔熱改善散熱條件均衡溫度場五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差5、減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑減少發(fā)熱和隔熱改善散熱條件均衡溫度場改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差5、減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑減少發(fā)熱和

17、隔熱改善散熱條件均衡溫度場改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)加快溫度場的平衡 預(yù)熱機(jī)床，甚至人為供熱五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差5、減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑減少發(fā)熱和隔熱改善散熱條件均衡溫度場改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)加快溫度場的平衡控制環(huán)境溫度 主要針對精密加工機(jī)床六、內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差1、基本概念內(nèi)應(yīng)力：沒有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力2、內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生（1）熱加工中內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生（2）冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力六、內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差3、減小內(nèi)應(yīng)力變形誤差的途徑（1）改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)（2）增設(shè)消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序（3）合理安排工藝過程七、提高加工精度的途徑1、減小原始誤差2、轉(zhuǎn)移原始誤差3、均分原始誤差4、均化原始誤差5、

18、誤差補(bǔ)償?shù)谖逭?機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制第一節(jié) 機(jī)械加工精度第二節(jié) 工藝過程的統(tǒng)計分析第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量第四節(jié) 機(jī)械加工過程中的振動第二節(jié) 工藝過程的統(tǒng)計分析工藝過程質(zhì)量狀態(tài)的兩個方面1、生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性穩(wěn)定性說明生產(chǎn)過程中所表征的狀態(tài)特征數(shù)據(jù)是否在受控條件下。過程穩(wěn)定性可用生產(chǎn)過程統(tǒng)計數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)期望來表示。第二節(jié) 工藝過程的統(tǒng)計分析工藝過程質(zhì)量狀態(tài)的兩個方面2、過程能力生產(chǎn)過程能力說明生產(chǎn)過程處于穩(wěn)定的條件下特征值在控制界限內(nèi)分布的范圍。第二節(jié) 工藝過程的統(tǒng)計分析一、誤差統(tǒng)計性質(zhì)的分類系統(tǒng)誤差 常值系統(tǒng)誤差在順序加工一批工件中，其大小和方向均不變。如機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差，工藝系統(tǒng)在

19、均勻切削力作用下的受力變形，調(diào)整誤差等。 變值系統(tǒng)誤差在順序加工一批工件中，其大小和方向按一定規(guī)律變化。如機(jī)床、夾具、刀具在熱平衡前的熱變形，刀具磨損等因素引起的加工誤差。加工誤差系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差常值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差一、誤差統(tǒng)計性質(zhì)的分類 在順序加工一批工件中，其大小和方向隨機(jī)變化的加工誤差。如加工余量或材料硬度不均勻引起的加工誤差；夾緊誤差；殘余應(yīng)力引起的變形等。 隨機(jī)誤差是工藝系統(tǒng)中大量隨機(jī)因素共同作用而引起的，服從統(tǒng)計學(xué)規(guī)律。 常值系統(tǒng)誤差，可通過調(diào)整消除。 變值系統(tǒng)誤差，可通過自動補(bǔ)償消除。 隨機(jī)誤差，不能完全消除，只能根據(jù)其概率分布進(jìn)行控制，從而縮小其變動范圍。隨機(jī)誤差二、工藝過

20、程的分布圖分析實踐證明：在調(diào)整好了的機(jī)床（例如自動機(jī)）上加工，引起誤差的因素中沒有特別顯著的因素，而且加工進(jìn)行情況正常（機(jī)床、夾具、刀具在良好的狀態(tài)下），則一批工件的實際尺寸分布可以看作是正態(tài)分布。也就是說，若引起系統(tǒng)性誤差的因素不變，引起隨機(jī)性誤差的多種因素的作用都微小且在數(shù)量級上大致相等，則加工所得的尺寸將按正態(tài)分布曲線分布。二、工藝過程的分布圖分析1、正態(tài)分布的基本概念（1）正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型、特征參數(shù)和特殊點 概率密度函數(shù) 特征參數(shù)二、工藝過程的分布圖分析1、正態(tài)分布的基本概念（1）正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型、特征參數(shù)和特殊點的偏移只影響曲線的位置，而不影響曲線的形狀；值的變化只影響曲線的形狀

21、，而不影響曲線的位置。反映工藝過程的穩(wěn)定性反映工藝過程能力二、工藝過程的分布圖分析1、正態(tài)分布的基本概念（1）正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型、特征參數(shù)和特殊點正態(tài)分布曲線的特點：1）曲線呈鐘形，中間高，兩邊低。說明尺寸靠近分散中心的工件占大部分，而尺寸遠(yuǎn)離分散中心的是極少數(shù)。2）工件尺寸大于 和小于 的頻率是相等的。3）表示正態(tài)分布的曲線形狀的參數(shù)是，越大，曲線越平坦，尺寸越分散，也就是加工精度越低；越小，曲線越陡峭，尺寸越集中，也就是加工精度越高。二、工藝過程的分布圖分析1、正態(tài)分布的基本概念（2）標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布可將非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布：令標(biāo)準(zhǔn)化變量通常只需要知道某偏差與的倍數(shù)關(guān)系即可知道該偏

22、差處的概率密度，而與偏差的具體值無關(guān)。二、工藝過程的分布圖分析1、正態(tài)分布的基本概念（3）工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率求得x2偏差與的倍數(shù)關(guān)系，即則x2與 之間的面積為：(Z2)。同樣，求得x1偏差與的倍數(shù)關(guān)系，即則x1與 之間的面積為：(Z1)。最后，工件尺寸落在x1與x2之間的概率為(Z1) + (Z2) 。二、工藝過程的分布圖分析1、正態(tài)分布的基本概念（3）工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率yx033“6原則”或“3原則”工件尺寸符合正態(tài)分布時，工件尺寸落在 范圍內(nèi)的概率為99.73%，而落在該范圍以外的概率只占0.27%，可忽略不計，因此可認(rèn)為，正態(tài)分布的分散范圍為 。當(dāng)z=3，即 時，二、工藝過程

23、的分布圖分析1、正態(tài)分布的基本概念（4）公差與6的關(guān)系yx033公差是綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量承諾與質(zhì)量經(jīng)濟(jì)性后確定的，總體上說，公差是市場對生產(chǎn)者的質(zhì)量要求。返修、報廢、服務(wù)承諾、市場占有率在制造過程中，生產(chǎn)者應(yīng)采取各種手段盡可能多地使產(chǎn)品指標(biāo)進(jìn)入公差范圍之內(nèi)。按照現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品制造的質(zhì)量指標(biāo)如能保證6的分布在公差帶范圍內(nèi)，則說明其過程能力是充足的。二、工藝過程的分布圖分析3控制界限的經(jīng)濟(jì)性（1）第一類錯誤的損失隨控制界限的減小而增大（2）第二類錯誤的損失隨控制界限的減小而減?。?）而在3處總損失可控制在最小二、工藝過程的分布圖分析例【5-3】 在車床上車一批軸，圖樣要求為 。已知軸徑尺寸誤差按正態(tài)

24、分布， mm，問這批加工件的合格品率是多少？不合格品率是多少？能否修復(fù)？二、工藝過程的分布圖分析2、機(jī)械制造中常見的誤差分布規(guī)律（a）正態(tài)分布且分散中心與公差帶中心重合但分散中心與公差帶中心不重合且分散中心與公差帶中心不重合加工條件正常，系統(tǒng)性誤差幾乎不存在。變值系統(tǒng)誤差幾乎不存在，有突出的常值系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差幾乎不存在，存在常值系統(tǒng)誤差，且隨機(jī)性誤差較大。二、工藝過程的分布圖分析2、機(jī)械制造中常見的誤差分布規(guī)律（b）平頂分布工件瞬時尺寸分布呈正態(tài)，其算術(shù)平均值近似成線性變化。隨機(jī)性誤差作用的同時有突出的變值系統(tǒng)誤差（如刀具或砂輪的均勻磨損） 。兩次調(diào)整下加工的工件或兩臺機(jī)床加工的工件混

25、在一起。（c）雙峰分布二、工藝過程的分布圖分析2、機(jī)械制造中常見的誤差分布規(guī)律（d）偏態(tài)分布隨機(jī)誤差和突出的變值系統(tǒng)誤差共同作用的結(jié)果。如工藝系統(tǒng)存在顯著的熱變形，使軸的加工尺寸小的為數(shù)多，大的為數(shù)少，而使孔的尺寸大的為數(shù)多，小的為數(shù)少。再如試切法加工孔時寧小勿大，加工外圓時寧大勿小的主觀行為。二、工藝過程的分布圖分析3、工藝過程的分布圖分析（1）樣本容量的確定（2）樣本數(shù)據(jù)的測量（3）異常數(shù)據(jù)的剔除（4）實際分布圖的繪制（5）理論分布圖的繪制（6）工藝過程的分析n=(50200)按加工順序測量確定尺寸間隔數(shù)j確定尺寸間隔大小(區(qū)間寬度)x畫實際分布圖判斷加工誤差性質(zhì)確定工序能力及其等級確定不

26、合格品率實際分布圖與理論分布圖工序能力工序（過程）能力指數(shù)工序能力指數(shù)是指加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（通常是公差）與工序能力的比值雙側(cè)公差的情況：有偏情況下過程能力指數(shù)工序能力工序能力評價等級不合格率%過程能力判斷特級1.67P0.0006過程能力過于充足一級1.671.330.006P0.0006過程能力充足二級1.331.000.27P=0.006過程能力尚可三級1.000.674.55P=0.27過程能力不足四級4.55P=4.55過程能力嚴(yán)重不足二、工藝過程的分布圖分析工藝過程的分布圖分析法的特點：1）分布圖分析法采用的是大樣本，能比較接近實際地反映工藝過程總體（母體）；2）能把工藝過程中存在的常值

27、系統(tǒng)誤差從誤差中區(qū)分開來，但不能把變值系統(tǒng)誤差從誤差中區(qū)分開來；3）只有等到一批工件加工完畢后才能繪制分布圖，因此不能在工藝過程進(jìn)行中及時提供控制工藝過程精度的信息；4）計算較復(fù)雜；5）只適用于工藝過程穩(wěn)定的場合。三、工藝過程的點圖分析1、工藝過程的穩(wěn)定性一般情況下，工藝過程穩(wěn)定性主要取決于變值系統(tǒng)誤差是否顯著。工藝過程穩(wěn)定是運用分布圖分析工藝過程精度的前提，對于不穩(wěn)定的工藝過程，點圖（質(zhì)量控制圖）分析法能夠反映質(zhì)量指標(biāo)隨時間變化的情況，是進(jìn)行統(tǒng)計質(zhì)量控制的有效方法。是指工藝過程在時間歷程上保持工件均值 和標(biāo)準(zhǔn)差 值穩(wěn)定不變的性能。三、工藝過程的點圖分析1、工藝過程的穩(wěn)定性對于一個不穩(wěn)定的工藝

28、過程，要解決的問題是：如何在工藝過程的進(jìn)行中，不斷地進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)的主動控制，工藝過程一旦出現(xiàn)被加工工件的質(zhì)量指標(biāo)有超出所規(guī)定的不合格品率的趨向時，能夠及時調(diào)整工藝系統(tǒng)或采取其它工藝措施，使工藝過程得以繼續(xù)進(jìn)行。對于一個穩(wěn)定的工藝過程，也應(yīng)該進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)的主動控制，使穩(wěn)定的工藝過程一旦出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢時，能夠及時發(fā)現(xiàn)并采取響應(yīng)措施，使工藝過程繼續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行下去。三、工藝過程的點圖分析2、點圖的基本形式采用順序小樣本（n=510），計算樣本平均值 和樣本極差R：點圖的基本形式是由小樣本均值 的點圖和小樣本極差R的點圖聯(lián)合組成的 、R點圖。三、工藝過程的點圖分析3、 點圖上下控制限的確定R 點圖：點圖

29、： 樣本均值 和樣本極差R近似服從正態(tài)分布：A2、D1、D2 數(shù)值見教材169頁表5-9。三、工藝過程的點圖分析4、 點圖分析（工藝過程穩(wěn)定性判斷）點子正常波動工藝過程穩(wěn)定；點子異常波動工藝過程不穩(wěn)定。正常波動異常波動1、沒有點子超出控制線2、大部分點子在中線上下波動，小部分在控制線附件3、點子沒有明顯的規(guī)律性1、有點子超出控制線2、點子密集在中線上下附近3、點子密集在控制線附近4、連續(xù)7點以上出現(xiàn)在中線一側(cè)5、連續(xù)11點中有10點出現(xiàn)在中線一側(cè)6、連續(xù)14點中有12點以上出現(xiàn)在中線一側(cè)7、連續(xù)17點中有14點以上出現(xiàn)在中線一側(cè)8、連續(xù)20點中有16點以上出現(xiàn)在中線一側(cè)9、點子有上升或下降趨勢

30、10、點子有周期性波動三、工藝過程的點圖分析【例5-4】某小軸的尺寸為 mm，加工時每隔一定時間取出n=5的一個小樣本，共抽取20個樣本，每個樣本的 值見表5-10，試制定小軸加工的 點圖。5-10三、工藝過程的點圖分析特別說明： 工藝過程穩(wěn)定性與出不出廢品是兩個不同的概念。工藝的穩(wěn)定性用 圖判斷，而工件是否合格則用公差衡量。兩者之間沒有必然的聯(lián)系。 在一定程度上代表瞬時的分散中心， 點圖主要反映系統(tǒng)誤差及其變化趨勢；R在一定程度上代表了瞬時的尺寸分散范圍，R點圖可反映出隨機(jī)誤差及其變化趨勢。單獨的 點圖和R點圖不能全面反映加工誤差情況，二者必須結(jié)合起來應(yīng)用。三、工藝過程的點圖分析與工藝過程誤

31、差分布圖分析法比較，點圖分析法的特點是：1）所采用的樣本為順序小樣本；2）能在工藝過程進(jìn)行中及時提供主動控制的資料；3）計算簡單。第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制第一節(jié) 機(jī)械加工精度第二節(jié) 工藝過程的統(tǒng)計分析第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量第四節(jié) 機(jī)械加工過程中的振動第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工或特種加工后的表面，總存在一定程度的微觀不平度、冷作硬化、殘余應(yīng)力及金相組織變化等，對零件的使用性能，如配合精度、耐磨性、抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等有很大影響。研究目的：為了掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律，以便運用這些規(guī)律來控制加工過程，最終達(dá)到改善表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的。研究內(nèi)容：表

32、面粗糙度波度冷作硬化金相組織變化殘余應(yīng)力表面幾何形狀特性表面層物理、力學(xué)性能變化一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對機(jī)器使用性能的影響1、表面質(zhì)量對耐磨性的影響表面粗糙度對耐磨性的影響表面冷作硬化對耐磨性的影響一、機(jī)械加工表面質(zhì)量對機(jī)器使用性能的影響2、表面質(zhì)量對疲勞強(qiáng)度的影響表面粗糙度對疲勞強(qiáng)度的影響殘余應(yīng)力、冷作硬化對疲勞強(qiáng)度的影響3、表面質(zhì)量對耐蝕性的影響4、表面質(zhì)量對配合質(zhì)量的影響二、影響表面粗糙度的影響1、切削加工影響表面粗糙度的因素刀具幾何形狀的復(fù)映二、影響表面粗糙度的影響1、切削加工影響表面粗糙度的因素工件材料的性質(zhì)切削用量加工塑性材料時，發(fā)生塑性變形加工脆性材料時，切屑的崩碎二、影響表面粗糙

33、度的影響2、磨削加工影響表面粗糙度的因素磨削加工表面形成機(jī)理影響磨削表面粗糙度的主要因素1）砂輪粒度2）砂輪硬度3）砂輪的修整4）磨削速度5）磨削徑向進(jìn)給量與光磨次數(shù)6）工件圓周進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給量7）冷卻潤滑液三、影響加工表面層物理力學(xué)性能的因素1、表面層冷作硬化冷作硬化的評定參數(shù)機(jī)械加工中因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長和纖維化，甚至破碎，這些都會使表面層金屬的硬度和強(qiáng)度提高，此現(xiàn)象稱為冷作硬化（或強(qiáng)化）。1）表層金屬的顯微硬度 HV2）硬化層深度 h3）硬化程度 NN = (HV-HV0)/HV0)100三、影響加工表面層物理力學(xué)性能的因素2、

34、表面層材料金相組織變化磨削燒傷當(dāng)被磨工件表面層溫度達(dá)到相變溫度以上時，表層金屬發(fā)生金相組織的變化，使表層金屬強(qiáng)度、硬度降低，并伴隨有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，此現(xiàn)象稱為磨削燒傷。1）回火燒傷2）淬火燒傷3）退火燒傷三、影響加工表面層物理力學(xué)性能的因素2、表面層材料金相組織變化改善磨削燒傷的途徑： 盡可能地減少磨削熱的產(chǎn)生； 改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。1）正確選擇砂輪2）合理選擇磨削用量3）改善冷卻條件三、影響加工表面層物理力學(xué)性能的因素3、表面殘余應(yīng)力產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因：1）塑性變形2）切削熱3）金相組織變化三、影響加工表面層物理力學(xué)性能的因素3、表面殘余應(yīng)力零件主要工作

35、表面最終工序加工方法的選擇表面強(qiáng)化工藝 利用淬硬和精細(xì)研磨過的滾輪或滾珠，在常溫狀態(tài)擠壓金屬表面，將凸起部分下壓下，凹下部分上凸，修正工件表面的微觀幾何形狀,形成壓縮殘余應(yīng)力，提高耐疲勞強(qiáng)度（圖b） 利用大量快速運動珠丸打擊工件表面, 使工件表面產(chǎn)生冷硬層和壓應(yīng)力,疲勞強(qiáng)度（圖a）噴丸強(qiáng)化圖b 滾壓加工原理圖 用于強(qiáng)化形狀復(fù)雜或不宜用其它方法強(qiáng)化的工件，例如板彈簧、螺旋彈簧、齒輪、焊縫等滾壓加工圖a 珠丸擠壓引起殘余應(yīng)力 壓縮拉伸塑性變形區(qū)域第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制第一節(jié) 機(jī)械加工精度第二節(jié) 工藝過程的統(tǒng)計分析第三節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量第四節(jié) 機(jī)械加工過程中的振動第四節(jié) 機(jī)械加工過程中的振

36、動一、機(jī)械加工過程中的強(qiáng)迫振動1、 強(qiáng)迫振動： 是由于工藝系統(tǒng)外界周期性干擾力的作用而引起的振動。機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動與一般機(jī)械中的強(qiáng)迫振動沒有什么區(qū)別，強(qiáng)迫振動的頻率與干擾力的頻率相同或是它的倍數(shù)。2、 強(qiáng)迫振動產(chǎn)生的原因： 強(qiáng)迫振動的振源又來自機(jī)床內(nèi)部的機(jī)內(nèi)振源和來自機(jī)床外部的機(jī)外振源兩大類。機(jī)外振源甚多，但它們都是通過地基傳給機(jī)床的，可通過加設(shè)隔振地基來隔離。機(jī)內(nèi)振源主要有：（1）機(jī)床電機(jī)的振動；（2）機(jī)床高速旋轉(zhuǎn)件不平衡引起的振動；（3）機(jī)床傳動機(jī)構(gòu)缺陷引起的振動，如齒輪的側(cè)隙、皮帶張緊力的變化等；（4）切削過程中的沖擊引起的振動；（5）往復(fù)運動部件的慣性力引起的振動 第四節(jié) 機(jī)械加工

37、過程中的振動一、機(jī)械加工過程中的強(qiáng)迫振動3、 強(qiáng)迫振動的特征：（1） 機(jī)械加工過程中的強(qiáng)迫振動，只要干擾力存在，其不會被衰減；（2） 強(qiáng)迫振動的頻率等于干擾力的頻率；（3） 在干擾力頻率不變的情況下，干擾力的幅值越大，強(qiáng)迫振動的幅值將隨之增大。4、 減少強(qiáng)迫振動的途徑：（1） 對工藝系統(tǒng)中的回轉(zhuǎn)零件進(jìn)行平衡處理；（2） 提高工藝系統(tǒng)中傳動件的精度：以減小沖擊；（3） 提高工藝系統(tǒng)的剛度；（4） 隔振：隔離機(jī)外振源對工藝系統(tǒng)的干擾。第四節(jié) 機(jī)械加工過程中的振動二、機(jī)械加工過程中的自激振動1、自激振動： 機(jī)械加工過程中，在沒有周期性外力作用下，由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)反饋產(chǎn)生的周期性振動，稱為自激振動，簡稱顫振。2、 自激振動的原理：（1） 電鈴自激振動：見下圖。 第四節(jié) 機(jī)械加工過程中的振動二、機(jī)械加工過程中的自激振動3、與強(qiáng)迫振動相比，自激振動具有以下特征：（1）機(jī)械加工中的自激振動是在沒有周期性外力（相對于切削過程而言）干擾下所產(chǎn)生的振動運動，這一點與強(qiáng)迫振動有原則區(qū)別。維持自激振