第章机械制造质量分析与控制ppt课件

1、第七章 机械制造质量分析与控制Analysis and Control of Machining Quality内容提要内容提要r 机械制造质量相关概念r 机械加工精度r 加工误差的统计分析r 机械加工外表质量r 机械加工过程中的振动7.1 7.1 概述概述n质量是企业的灵魂n质量的三层含义：设计质量、制造质量、效力质量204060080设计加工采购销售对成本的影响占成本的比重7.1 7.1 概述概述尺寸精度宏观几何外形精度：圆度、圆柱度、平面度等位置精度：同轴度、平行度、圆跳动等加工精度外表质量物理机械性能表层冷作硬化表层金相组织变化表层剩余应力制造质量微观几何外形误差：外表粗糙度波度波度介

2、于宏观与微观之间： 1000HL5022微观几何外形误差：外表粗糙度Ra/m： 50HL33宏观几何形精度：1000HL117.1 7.1 概述概述几何外形误差表示图7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 机械加机械加工精度概述工精度概述加工精度与加工误差加工精度与加工误差加工精度：指零件加工后的实践几何参数加工精度：指零件加工后的实践几何参数( (尺寸、外形尺寸、外形和位置和位置) )与理想几何参数的符合程度。与理想几何参数的符合程度。加工误差：指零件加工后的实践几何参数加工误差：指零件加工后的实践几何参数( (尺寸、外形尺寸、外形和位置和位置) )与理想几何参数的偏离程度。与理想几何参数

3、的偏离程度。关系：同一问题两种不同的说法：加工精度在数值上关系：同一问题两种不同的说法：加工精度在数值上经过加工误差的大小来表示，加工精度越高，误差经过加工误差的大小来表示，加工精度越高，误差越小，反之加工精度越低，误差就越大。越小，反之加工精度越低，误差就越大。7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 机械加机械加工精度概述工精度概述尺寸精度、外形精度和位置精度尺寸精度、外形精度和位置精度尺寸精度：加工后，零件的实践尺寸与零件尺寸公差尺寸精度：加工后，零件的实践尺寸与零件尺寸公差带中心的符合程度。带中心的符合程度。 外形精度：加工后，零件外表的实践几何外形与理想外形精度：加工后，零件外表的实

4、践几何外形与理想的几何外形的相符合程度。的几何外形的相符合程度。 位置精度：加工后，零件有关外表之间的实践位置与位置精度：加工后，零件有关外表之间的实践位置与理想位置的符合程度。理想位置的符合程度。 关系：关系： 三者之间是既有区别又有联络的。通常，外形三者之间是既有区别又有联络的。通常，外形公差应限制在位置公差之内，而位置误差又要限制公差应限制在位置公差之内，而位置误差又要限制在尺寸公差之内。在尺寸公差之内。7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 机械加工精度概机械加工精度概述述 获得加工精度的方法获得加工精度的方法试切法：适用于单件、小批消费调整法：适用于成批、大量消费定尺寸刀具法：常用

5、于孔、螺纹和成形外表的加工自动控制法：尺寸精度位置精度划线找正法获得加工精度的方法轨迹法：刀具与工件相对运动轨迹直接找正法外形精度夹具定位法成形刀具法：成形刀具展成法：刀具与工件作展成运动7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 机械加工精度概机械加工精度概述述影响加工精度的要素影响加工精度的要素工艺系统：机床、夹具、刀具和工件等组成的系统。工艺系统：机床、夹具、刀具和工件等组成的系统。 原始误差：工艺系统中直接引起加工误差的要素。原始误差：工艺系统中直接引起加工误差的要素。 测量误差内应力引起的变形加工后工艺系统受热变形工艺系统受力变形刀具磨损加工中刀具制造误差夹具误差机床误差调整误差装卡误

6、差原理误差加工前工艺系统静误差工艺系统动误差与初始形状有关与工艺过程有关原始误差原始误差7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统的几何工艺系统的几何误差误差机械加工工艺系统的几何误差包括机床、机械加工工艺系统的几何误差包括机床、夹具、刀具的误差，是由制造误差、安装误差夹具、刀具的误差，是由制造误差、安装误差以及运用中的磨损引起的误差等组成。以及运用中的磨损引起的误差等组成。7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统的几何工艺系统的几何误差误差 机床误差是由机床的制造误差、安装误差和运用中机床误差是由机床的制造误差、安装误差和运用中的磨损引起的的磨损引起的. . 对加工精度影响

7、较大的有对加工精度影响较大的有: :机床误差机床误差 1 1主轴回转误差主轴回转误差 2 2导轨误差导轨误差 3 3传动链误差传动链误差7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 主轴回转误主轴回转误差差1 1机床主轴是决议工件机床主轴是决议工件( (或刀具或刀具) )位置的重要部件；位置的重要部件； 主轴主轴回转误差直接影响被加工零件的外形、位置精度和外表粗糙回转误差直接影响被加工零件的外形、位置精度和外表粗糙度度. .2 2主轴回转误差：主轴的实践回转轴线对其理想回转轴主轴回转误差：主轴的实践回转轴线对其理想回转轴线各瞬时回转轴线的平均位置的变动量。线各瞬时回转轴线的平均位置的变动量。 即要

8、求主轴即要求主轴回转时能坚持轴线的位置稳定不变回转时能坚持轴线的位置稳定不变. . 3 3主轴回转误差主要包括：主轴回转误差主要包括： 端面圆跳动、径向圆跳动、角度摆动端面圆跳动、径向圆跳动、角度摆动 7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 主轴回转误主轴回转误差差端面圆跳动：影响车端面时工件端面的垂直度、平面度和工端面圆跳动：影响车端面时工件端面的垂直度、平面度和工件的轴向尺寸；影响车螺纹时的螺距。件的轴向尺寸；影响车螺纹时的螺距。径向圆跳动：影响工件圆柱面的圆度和圆柱度。径向圆跳动：影响工件圆柱面的圆度和圆柱度。角度摆动角度摆动 ：影响工件圆柱面的圆柱度和端面的外形。：影响工件圆柱面的圆

9、柱度和端面的外形。主轴回转误差实践上是上述三种误差方式的合成。主轴回转误差实践上是上述三种误差方式的合成。7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 主轴回转误主轴回转误差差影响主轴回转误差的要素：主轴支撑轴颈的误差、轴承的误影响主轴回转误差的要素：主轴支撑轴颈的误差、轴承的误差、轴承的间隙、箱体支撑孔的误差、与轴承相配合零件的差、轴承的间隙、箱体支撑孔的误差、与轴承相配合零件的误差及主轴刚度和热变形等。对于不同类型的机床，其影响误差及主轴刚度和热变形等。对于不同类型的机床，其影响要素也是不一样的。要素也是不一样的。 分析主轴采用滑动轴承时主轴的径向圆跳动：分两种情况：分析主轴采用滑动轴承时主轴

10、的径向圆跳动：分两种情况：工件回转型车床工件回转型车床刀具回转型镗床刀具回转型镗床提高主轴回转精度的措施：提高轴承精度，提高主轴轴颈、提高主轴回转精度的措施：提高轴承精度，提高主轴轴颈、箱体支撑孔及与轴承相配合零件有关外表的加工精度和装配箱体支撑孔及与轴承相配合零件有关外表的加工精度和装配精度，对高速主轴部件进展动平衡，对滚动轴承进展预紧等。精度，对高速主轴部件进展动平衡，对滚动轴承进展预紧等。 7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 导轨误差导轨误差 机床导轨副是机床中确定各主要部件位置关系的机床导轨副是机床中确定各主要部件位置关系的基准，是实现直线运动的主要部件。基准，是实现直线运动的主

11、要部件。机床导轨的精度要求主要有以下三个方面：机床导轨的精度要求主要有以下三个方面： 导轨在程度面内的直线度误差导轨在程度面内的直线度误差 1 1 导轨在垂直面内的直线度误差导轨在垂直面内的直线度误差 2 2 前后导轨的平行度误差扭曲度前后导轨的平行度误差扭曲度 3 37.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 导轨误差导轨误差导轨在程度面内的直线度误差导轨在程度面内的直线度误差1此项误差使刀尖在程度面内产生移y,呵斥工件在半径方向的误差Ry(这时Ry=y),使工件外表产生圆柱度误差.7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 导轨误差导轨误差导轨在垂直面内的直线度误差导轨在垂直面内的直线度误差2

12、2020202202)(zZzRRRRRRzR Rzz2(2R0), 定义工件加工外表法线方向叫做误差定义工件加工外表法线方向叫做误差的敏感方向的敏感方向. 设设y= z=0.1mm, R=20mm, 那么那么Ry= y=0.1mm, Rz=0.00025mm, Ry400Rz. 7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 导轨误差导轨误差 前后导轨的平行度误差扭曲度前后导轨的平行度误差扭曲度3 由于导轨发生了扭曲由于导轨发生了扭曲, , 使使刀尖相对于工件在程度和垂直刀尖相对于工件在程度和垂直两个方向上产生偏移两个方向上产生偏移. . 设车床设车床中心高为中心高为H, H, 导轨宽度为导轨宽度

13、为B, B, 那那么导轨扭曲量么导轨扭曲量引起工件半径引起工件半径的变化量的变化量RyRy为为: : BHRBHRyy: 通常通常, 车床车床H/B2/3；外圆磨床；外圆磨床H/B1, 可见此项误差对可见此项误差对加工精度影响很大加工精度影响很大, 会导致工件产生圆柱度误差会导致工件产生圆柱度误差. 7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 导轨误差导轨误差 影响导轨误差的其它要素：导轨导向精度影响导轨误差的其它要素：导轨导向精度, 除除受导轨制造误差的影响外受导轨制造误差的影响外, 还受机床安装能否正还受机床安装能否正确确, 地基能否巩固地基能否巩固, 导轨的光滑情况导轨的光滑情况, 磨损的

14、均匀磨损的均匀性性, 导轨的热变形以及运动部件的重心挪动和过导轨的热变形以及运动部件的重心挪动和过大切削力引起的导轨弹性变形等要素的影响大切削力引起的导轨弹性变形等要素的影响. 提高机床导轨精度的措施：提高机床导轨、溜提高机床导轨精度的措施：提高机床导轨、溜板的制造精度及安装精度，采用耐磨合金铸铁、板的制造精度及安装精度，采用耐磨合金铸铁、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动导轨、静压导轨、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动导轨、静压导轨、导轨外表淬火等措施提高导轨的耐磨性，正确导轨外表淬火等措施提高导轨的耐磨性，正确安装机床和定期检修安装机床和定期检修 等。等。7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 机床传动链

15、误机床传动链误差差 传运链的传动误差传运链的传动误差: : 指内联络的传动链中首、末两端传指内联络的传动链中首、末两端传动元件之间相对运动的误差动元件之间相对运动的误差. . 传动链传动误差传动链传动误差, , 普通不影响圆柱面和平面的加工精度，普通不影响圆柱面和平面的加工精度， 但在加工工件运动和刀具运动有严厉内联络的外表但在加工工件运动和刀具运动有严厉内联络的外表, , 如车如车削、磨削螺纹和滚齿、插齿、磨齿时削、磨削螺纹和滚齿、插齿、磨齿时, , 那么是影响加工精那么是影响加工精度的重要要素度的重要要素. . 7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 机床传动链误机床传动链误差差减小传动

16、链误差的措施：减小传动链误差的措施： 减少传动环节，缩短传动链，以减少误差减少传动环节，缩短传动链，以减少误差来源。来源。 提高传动元件，特别是末端传动元件的制提高传动元件，特别是末端传动元件的制造精度和装配精度。造精度和装配精度。 传动链中按降速比递增的原那么分配各传传动链中按降速比递增的原那么分配各传动副的传动比。动副的传动比。 采用误差校正机构。采用误差校正机构。7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统的几何工艺系统的几何误差误差夹具误差：主要是指夹具的定位元件、导向元件及夹详细等零件夹具误差：主要是指夹具的定位元件、导向元件及夹详细等零件的加工与装配误差。的加工与装配误差。

17、它将直接影响到工件加工外表的位置精度或尺寸精度，对被它将直接影响到工件加工外表的位置精度或尺寸精度，对被加工工件的位置精度影响最大。加工工件的位置精度影响最大。 在设计夹具时，凡影响工件精度的有关技术要求必需给出严在设计夹具时，凡影响工件精度的有关技术要求必需给出严厉的公差。粗加工用夹具普通取工件相应尺寸公差的厉的公差。粗加工用夹具普通取工件相应尺寸公差的1/51/51/101/10。精加工用夹具普通取工件相应尺寸公差的精加工用夹具普通取工件相应尺寸公差的1/21/21/31/3。 夹具磨损将使夹具的误差增大，从而使工件的加工误差也相夹具磨损将使夹具的误差增大，从而使工件的加工误差也相应增大。

18、为了保证工件的加工精度，除了严厉保证夹具的制造精应增大。为了保证工件的加工精度，除了严厉保证夹具的制造精度外，还必需留意提高夹具易磨损件的耐磨性，当磨损到一定限度外，还必需留意提高夹具易磨损件的耐磨性，当磨损到一定限制以后，必需及时予以改换。制以后，必需及时予以改换。夹具误差与装夹误差夹具误差与装夹误差7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统的几何工艺系统的几何误差误差刀具误差：是由于刀具制造误差和刀具磨损所引起的。刀具误差：是由于刀具制造误差和刀具磨损所引起的。机械加工中常用的刀具有：普通刀具、定尺寸刀具和成形刀具。机械加工中常用的刀具有：普通刀具、定尺寸刀具和成形刀具。普通刀具的

19、制造误差，对加工精度没有直接影响；定尺寸刀具的普通刀具的制造误差，对加工精度没有直接影响；定尺寸刀具的尺寸误差直接影响被加工工件的尺寸精度；成形刀具和展成刀具尺寸误差直接影响被加工工件的尺寸精度；成形刀具和展成刀具的制造误差，直接影响被加工工件外表的外形精度。的制造误差，直接影响被加工工件外表的外形精度。刀具的磨损，除了对切削性能、加工外表质量有不良影响外，也刀具的磨损，除了对切削性能、加工外表质量有不良影响外，也直接影响加工精度。直接影响加工精度。刀具误差刀具误差7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 定位误差定位误差定位误差：定位误差： 是指一批工件采用调整法加工时因定位不准确而引起是指

20、一批工件采用调整法加工时因定位不准确而引起的尺寸或位置的最大变化量，定位误差主要有两种：的尺寸或位置的最大变化量，定位误差主要有两种： 基准不重合误差基准不重合误差 定位副制造不准确误差定位副制造不准确误差7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统受力变形引起工艺系统受力变形引起的误差的误差工艺系统刚度：工艺系统刚度：加工外表法向切削力加工外表法向切削力与工艺系统的法向变与工艺系统的法向变形形的比值的比值 pFk工艺系统的总变形量：工艺系统的总变形量：工件夹具刀具机床系工艺系统的刚度计算：工艺系统的刚度计算：工工件件夹夹具具刀刀具具机机床床系系kkkkk111117.2 7.2 机械加

21、工精度机械加工精度 工艺系统受力变形引起工艺系统受力变形引起的误差的误差工艺系统刚度的计算工艺系统刚度的计算 工件、刀具的刚度可按资料力学进展计算；夹工件、刀具的刚度可按资料力学进展计算；夹具普通总是固定在机床上运用，可视为机床的一部具普通总是固定在机床上运用，可视为机床的一部分；分； 机床有许多零部件组成，其刚度迄今尚无适宜机床有许多零部件组成，其刚度迄今尚无适宜的计算方法，目前主要经过实验方法来丈量机床部的计算方法，目前主要经过实验方法来丈量机床部件刚度。静测定法是一种最简单的测定方法。件刚度。静测定法是一种最简单的测定方法。7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统受力变形引起工

22、艺系统受力变形引起的误差的误差机床部件静刚度的测定机床部件静刚度的测定主主2yFpk主轴箱刚度：尾座刚度：尾尾2yFpk刀架刚度：刀架刀架2yFpk7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统受力变形引起工艺系统受力变形引起的误差的误差工艺系统刚度对加工精度的影响：工艺系统刚度对加工精度的影响：1由于工艺系统刚度变化引起的由于工艺系统刚度变化引起的误差误差 刀架尾主刀架系klxkxlkFyx11l122思索工件刚度情况：思索工件刚度情况：2222111()()( )3pxlxxlxxFklklkEIL7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统受力变形引起工艺系统受力变形引起的误差

23、的误差工艺系统刚度对加工精度的影响：工艺系统刚度对加工精度的影响：2由于切削力变化引起的误差由于切削力变化引起的误差原始误差 毛工件的圆度误差工 毛越大，工也越大。这种景象称为加工过程中的毛坯误差复映景象。 毛与工之比值，称为误差复映系数，它是误差复映的度量。 7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统受力变形引起工艺系统受力变形引起的误差的误差减少工艺系统受力变形的措施：减少工艺系统受力变形的措施： 提高工艺系统刚度提高工艺系统刚度 提高接触刚度提高接触刚度 提高零件的刚度提高零件的刚度 提高机床部件的刚度提高机床部件的刚度 合理的装夹方式和加工方法合理的装夹方式和加工方法 减小切削

24、力及其变化减小切削力及其变化改善毛坯制造工艺、合理选择刀具的几何参数、改善毛坯制造工艺、合理选择刀具的几何参数、增大前角和主偏角、合理选择刀具资料、增大前角和主偏角、合理选择刀具资料、对工件资料进展适当的热处置以改善资料对工件资料进展适当的热处置以改善资料的加工性能的加工性能7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统受热变形引起工艺系统受热变形引起的误差的误差 工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精细加工和大件加工中，热变形所引起的加工误差有时可占总误差的40%70% 工艺系统的热源 内部热源切削热磨擦热和能量损耗 派生热源 外部热源 环境温度 辐射热7.2 7.2 机械加工

25、精度机械加工精度 工艺系统受热变形引起工艺系统受热变形引起的误差的误差切削热是切削加工中最主要的热源，它对工件加工精度的影响最为直接 切削热7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统受热变形引起工艺系统受热变形引起的误差的误差工件热变形对加工精度的影响 工件热变形的热源主要是切削热，对于精细件，环境温度也有很大的影响。传入工件的热量越多、工件的质量越小测热变形越大。LL假设工件受热不均匀，那么工件的热变形计算公式为：8HLf2假设工件均匀受热，那么工件的热变形计算公式为：7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统受热变形引起工艺系统受热变形引起的误差的误差刀具热变形对加工精度的

26、影响： 主要热源是切削热。刀头体积小,热容量小，温度高, 部分温度可达1000摄氏度以上. 粗加工时, 刀具热变形量可达0.030.05mm, 对加工精度影响普通可以不思索. 延续切削时, 刀具有短暂的冷却时间, 热变形量还要小一些. 但在车削长轴时, 刀具的热伸长, 会使工件产生锥度误差.7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 工艺系统受热变形引起工艺系统受热变形引起的误差的误差减小工艺系统热变形减小工艺系统热变形的途径的途径 减少发热和隔热减少发热和隔热 改善散热条件改善散热条件 平衡温度场平衡温度场 改良机床构造改良机床构造 控制环境温度控制环境温度7.2 7.2 机械加工精度机械加工

27、精度 工艺系统受热变形引起工艺系统受热变形引起的误差的误差隔热罩平衡前后壁温度7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 内应力重新分布引起的内应力重新分布引起的误差误差 内应力或剩余应力概念 是在外部载荷去除以后，仍残存在工件内部的应力。它是由于工件在冷、热加工中，金属内部相邻的宏观或微观组织发生了不均匀的体积变化而产生的。 内应力的变化会使零件产生相应的变形，原有的加工精度遭到破坏。用这些零件装配成机器，在机器运用中也会逐渐产生变形，从而影响整台机器的质量。因此，必需采取措施消除内应力对零件加工精度的影响 7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 内应力的产内应力的产生生 毛坯制造中产生的内

28、应力铸件因剩余应力引起的变形 7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 内应力的产内应力的产生生 冷校直带来的内应力7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 内应力的产内应力的产生生 切削加工中产生的内应力 工件在进展切削加工时，在切削力和摩擦力的作用下，使表层金属产生塑性变形引起体积改动，从而产生剩余应力。这种剩余应力的分布情况由加工时的工艺要素决议。内部有剩余应力的工件在切去外表的一层金属后，剩余应力要重新分布，从而引起工件的变形。为此，在拟定工艺规程时，要将加工划分为粗、精等不同阶段进展，以便把粗加工后剩余应力重新分布所产生的变形在精加工阶段去除。 在大多数情况下，切削热的作用大于切削力

29、的作用。特别是高速切削、强力切削、磨削时，切削热的作用占主要位置。在磨削加工中，表层拉力严重时会产生裂纹。7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 减少或消除内应力的减少或消除内应力的措施措施r 合理设计零件的构造r 合理安排时效处置r 合理安排工艺过程. r 尽量不采用冷校直工艺, 对精细零件应严禁运用冷校直7.2 7.2 机械加工精度机械加工精度 保证和提高机械加工精度保证和提高机械加工精度的主要途径的主要途径r 直接减少或消除误差法 r 误差转移法 r 误差分组法 r 就地加工法 r 误差平均法 r 误差补偿法 7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 在实践消费中，影响加工

30、精度的要素错综复杂，加工误差往往是多种要素综合影响的结果，而且其中的不少要素对加工影响是带有随机性的。因此，在很多情况下单靠单要素分析方法来分析加工误差是不够的。 运用数理统计的方法对加工误差数据进展处置和分析，从中发现误差构成规律，找出影响加工误差的主要要素，这就是加工误差的统计分析法。7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 加工误差的性质加工误差的性质项目系统性误差随机性误差常值性系统性误差变值性系统性误差定义连续加工一批零件时，误差的大小和方向保持不变或基本不变连续加工一批零件时，误差的大小和方向按一定的规律变化连续加工一批零件时，误差的大小和方向是随机变化的特点与加工顺序

31、无关； 预先可以估计； 较易完全消除； 不会引起工件尺寸波动；不会影响尺寸分布曲线的形状与加工顺序有关； 预先可以估计； 较难完全消除； 会造成工件尺寸的增大或缩小；影响尺寸分布曲线的形状预先不能估计； 不能完全消除，只能减小； 工件尺寸忽大忽小，造成一批工件的尺寸分散；7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 加工误差的分布规加工误差的分布规律律正态分布平顶分布双峰分布偏态分布7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 正态分布正态分布机械加工中，工件的尺寸误差是由很多相互独立的随机误差综协作用的结果，假设其中没有一个随机误差是起决议作用的，那么加工后工件的尺寸将呈正态

32、分布 nxxi2)（均方根偏向)(21)x(2)(22xeyxxniixnx11算术平均值x7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 正态分布正态分布、x对正态分布曲线的影响 7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 规范正态分布规范正态分布规范正态分布: 当 =0，=1时的正态分布称为规范正态分布，其概率密度为：在实践消费中，经常需求把非规范正态分布进展转化，以便于查表计算。 令 ，可得x2x2e21)x(y/ )xx(z)z(y1)x(y7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 规范正态分布规范正态分布 为规范正态分布的积分，可经过查表求得。工件尺寸在某

33、区间范围内的频率: 消费上感兴趣的往往是工件为某一尺寸的概率是多大，而是加工工件尺寸落在某一区间x1xx2的概率是多大。dzezz0)22() x( F21(z)(z)7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 规范正态分布规范正态分布 6原那么: 曲线与轴之间所包含的面积为1，即包括了全部工件数。其中x=3范围内的面积约占99.73%，即工件尺寸约有99.73%在x= 3之内，只需0.27%在x= 3之外。故正态分布曲线的分散范围普通取3或6。 6的大小代表了某种加工方法在一定条件下能到达的加工精度。因此普通情况下，应使公差带的宽度6。但思索到变值系统误差如刀具磨损以及其他要素的影

34、响，必需使6。7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 运用举例运用举例1 10.080.07109.99x 0.03在车床上车削一批轴。图纸要求为知轴径尺寸误差按正态分布，mm，问这批加工工件的合格品率是多少？不合格品率是多少？废品率是多少？mm，7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 分布图分析分布图分析步骤步骤: : (1)(1)取样本丈量计算分布范围取样本丈量计算分布范围(2)(2)分组定组距计算组中值分组定组距计算组中值(3)(3)计算频率分布表计算频率分布表(4)(4)画直方图画直方图(5)(5)分析结果分析结果7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的

35、统计分析 运用举例运用举例2 2 现测现测100100件汽车活塞孔件汽车活塞孔, , 图纸要求图纸要求 实测范围实测范围27.99227.99228.004 28.004 (1) (1)计算得分布范围计算得分布范围: : R Rxmax-xmin =28.004-27.992=0.012xmax-xmin =28.004-27.992=0.012； (2)(2)分组分组, , 分分6 6组组, , 组距组距 h h0.012/6=0.0020.012/6=0.002；计算组中值；计算组中值； (3)(3)频率分布表频率分布表0015028。7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析

36、运用举例运用举例2 2组序 组间距 组中值 频数 频率 1 0.002 27.993 3 3% 2 0.002 27.995 17 17% 3 0.002 27.997 34 34% 4 0.002 27.999 25 25% 5 0.002 28.001 20 20% 6 0.002 28.003 1 1%7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 运用举例运用举例2 2尺寸尺寸频率频率27.98528分析分析: (1): (1)阴影部分为废品；阴影部分为废品； (2) (2)存在常值系统误差；存在常值系统误差；7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 工序才干系工序才

37、干系数数工序才干满足加工要求的程度，称为工序才干系数。当工序处于稳定形状时，工序才干系数Cp按下式计算： CpT6 T公差范围； 均方根偏向。根据Cp值的大小，可将工序才干分为五个等级 工序能力系数工序能力等级说 明Cp1.67特级工艺能力过高，可以允许有异常波动1.67Cp1.33一级工艺能力足够，可以有一定的异常波动1.33Cp1.00二级工艺能力勉强，必须密切注意1.00Cp0.67三级工艺能力不足，可能出少量不合格品0.67Cp四级工艺能力差，必须加以改进7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 分布图分析的分布图分析的特点特点r采用的是大样本，因此能比较接近实践地反映工艺

38、过程总体的尺寸分布情况；r能把工艺过程中存在的常值系统性误差从误差中区分开来，但不能把变值系统性误差从误差中区分开来；r只需等到一批工件加工终了后才干绘制分布图，因此不能在工艺过程进展中及时提供控制工艺过程精度的信息；r计算较复杂；r只适用于工艺过程稳定的场所。7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 点图分析法点图分析法 运用分布图分析工艺过程的前提是工艺过程必需是稳定的，假设工艺过程不稳定，继续用分布图分析讨论工艺过程就失去意义。 由于点图分析法可以反映质量目的随时间变化的情况，因此，它是进展统计质量控制的有效方法。这种方法既能用于稳定的工艺过程，也可用于不稳定的工艺过程。7.

39、3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 点图分析法点图分析法 点图分析法所采用的样本是顺序小样本，即每隔一定时间抽取样本容量n510的一个小样本，计算出各小样本的算数平均值 和极差Rx以样组序号为横坐标, 以 、R 为纵坐标, 分别作出 、R点图xx画出均值线公差带的上下限上下控制线7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 点图分析法点图分析法正 常 波 动异 常 波 动没有点子超出控制线2. 大部分点子在中线上下波动，小部分在控制线附近3. 点子没有明显的规律性1. 有点子超出控制线2. 点子密集在中线上下附近3. 点子密集在控制线附近4. 连续7点以上出现在中线一侧5

40、. 连续11点中有10点以上出现在中线一侧6. 连续14点中有12点以上出现在中线一侧7. 连续17点中有14点以上出现在中线一侧8. 连续20点中有16点以上出现在中线一侧9. 点子有上升或下降倾向10. 点子有周期性波动7.3 7.3 加工误差的统计分析加工误差的统计分析 点图分析法点图分析法 点图法能明显表示出系统误差和随机误差的大小和变化规律；从而指明改良加工过程的方向； 及时防止废品的发生；可以判别加工过程的稳定性. 特点： 以加工顺序为采样方法； 能及时发现加工过程中存在的问题； 计算简单。 适用于稳定的工艺过程，也适用于不稳定的工艺过程。 7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工

41、外表质量 机器零件的破坏，普通都是从外表层开场的，这阐明零件的外表质量至关重要，它对产质量量有很大影响。 研讨外表质量的目的，就是要掌握机械加工中各种工艺要素对外表质量影响的规律，以便运用这些规律控制加工过程，最终到达提高外表质量、提高产品运用性能的目的。7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 外表质量对产品运外表质量对产品运用性能的影响用性能的影响外表粗糙度对耐磨性的影响 普通情况下，外表粗糙度值越小，外表耐磨性越好。但是外表粗糙度值太小，接触外表分子亲和力大，且光滑液不易储存，磨损反而加剧。 外表粗糙度的最正确值与零件的工况有关，任务载荷加大时，初期磨损量增大，外表粗糙度的最正确

42、值也增大。7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 外表质量对产品运外表质量对产品运用性能的影响用性能的影响外表纹理对耐磨性的影响 外表纹理的外形及刀纹方向对耐磨性也有一定影响。缘由在于纹理外形及刀纹方向影响有效接触面积和光滑液的存留。圆弧状、凹状外表纹理的耐磨性好。尖峰状接触面压强大，耐磨性差。 运动方向与刀纹方向一样时，耐磨性好，垂直时，耐磨性最差。7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 外表质量对产品运外表质量对产品运用性能的影响用性能的影响外表冷作硬化对耐磨性的影响 冷作硬化使金属表层变硬, 分子间的亲和力减小, 可以降低磨损；但是硬度过高, 外表易零落, 零落的小硬

43、质点充任磨料, 反而加剧磨损。7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 外表质量对零件配外表质量对零件配合性质的影响合性质的影响 外表粗糙度值的大小将影响配合外表的配合质量。对于间隙配合，粗极度值大会使磨损加大，间隙增大，破坏了要求的配合性质。对于过盈配合，装配过程中一部分外表凸峰被挤平，易使工件发生变形, 影响配合质量.实践过盈量减小，降低了配合件间的衔接强度。 外表物理力学性能的变化易使工件发生变形, 影响配合质量.7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 外表质量对零件疲外表质量对零件疲劳性能的影响劳性能的影响外表粗糙度对疲劳强度的影响 外表的凹谷部位容易产生应力集中，出

44、现疲劳裂纹，加速疲劳破坏。工件外表粗糙度越小、缺陷越少, 抗疲劳性越好； 外表粗糙度对耐疲劳性的影响与资料对应力集中的敏感程度和强度极限有关，钢材的强度极限越高，对应力集中越敏感，铸铁和有色金属对应力集中的敏感性较弱。 外表纹理为圆弧的优于尖峰、凹坑状的；受力方向与纹理方向垂直的耐疲劳性降低；7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 外表质量对零件疲外表质量对零件疲劳性能的影响劳性能的影响物理力学性能疲劳强度的影响 剩余拉应力将使疲劳裂纹扩展，剩余压应力能阻止裂纹扩展，延缓疲劳破坏； 冷作硬化普通伴有剩余压应力的产生，可以防止裂纹产生并阻止已有裂纹的扩展，有利于提高零件抗疲劳强度； 外

45、表渗碳、淬火等使金属外表产生压应力，对疲劳强度有利； 镀铬、镍等使金属外表产生拉应力，对疲劳强度不利。7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 外表质量对零件抗腐外表质量对零件抗腐蚀性能的影响蚀性能的影响 零件外表粗糙度值越大，潮湿空气和腐蚀介质越容易堆积在零件外表四处而发生化学腐蚀，或在凸峰间产生电化学作用而引起电化学腐蚀，故抗腐蚀性能越差。 外表冷硬和金相组织变化都会产生内应力。零件在应力形状下任务时，会产生应力腐蚀，假设有裂纹，那么更添加了应力腐蚀的敏感性。因此外表内应力会降低零件的抗腐蚀性能。 外表层的剩余压应力能防止腐蚀开裂，剩余拉应力降低耐腐蚀性7.4 7.4 机械加工外表

46、质量机械加工外表质量 影响外表影响外表粗糙度的要素粗糙度的要素刀具几何外形工件资料的性质影响外表粗糙度的要素切削用量其他要素7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响外表影响外表粗糙度的要素粗糙度的要素刀具角度对外表粗糙度的影响rrcotcotfH22(1cos )2sin28fHrrr7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响外表粗影响外表粗糙度的要素糙度的要素工件资料对外表粗糙度的影响 切削加工后外表粗糙度的实践轮廓之所以与纯几何要素所构成的实际轮廓有较大的差别，主要是由于切削过程塑性变形的影响。 加工塑性资料时，由刀具对金屑的挤压产生塑性变形，加之刀具迫使切屑与工

47、件分别的撕裂作用，使外表租糙度值加大。 工件资料韧性愈好金屑的塑性变形愈大，加工表而就愈租糙。 中碳钢和低碳钢资料的工件，在加工或精加工前常安排作调质或正火处置，就是为了改善切削性能，减小外表租糙度。7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响外表粗影响外表粗糙度的要素糙度的要素切削用量对外表粗糙度的影响切削速度：在2050m/min时，外表粗糙度最大。由于此时容易出现积屑瘤和鳞刺实践加工中，选择低速宽刀精切或高速精切，可使外表粗糙度明显减小。进给量：较小进给量f，可降低外表粗糙度背吃刀量：过小的背吃刀量将使刀具被加上外表上挤压和打滑。构成附加的塑性变形，会增大外表粗糙度值。7.4

48、7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响外表粗影响外表粗糙度的要素糙度的要素磨削加工中影响外表粗糙度的要素磨削用量砂轮影响外表粗糙度的要素工件资料切削液和其他7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响外表层物理机械影响外表层物理机械性能的要素性能的要素影响加工外表冷作硬化的要素冷作硬化的概念： 切削过程中产生的塑性变形，会使表层金属的晶格发生扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长，甚至破碎，这些都会使表层金属的硬度和强度提高，这种景象称作冷作硬化，亦称强化。 7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响外表层物理机械影响外表层物理机械性能的要素性能的要素影响加工

49、外表冷作硬化的要素切削用量的影响：7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响外表层物理机械影响外表层物理机械性能的要素性能的要素影响加工外表冷作硬化的要素刀具的影响 切削刀钝圆半径增大，对表层金属的挤压作用加强，塑性变形加剧，导致冷硬加强。 刀具后刀面磨损增大，后刀面与被加工外表的摩擦加剧，塑性变形增大，导致冷硬加强。工件资料的影响 被加工资料硬度愈低、塑性愈大，切削后的冷硬景象愈严重。有色金属的再结晶温度低，容易弱化，因此，切削有色合金工件时的冷硬倾向程度要比切削钢件时小。7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响外表层金影响外表层金相组织的要素相组织的要素 外表层的

50、金相组织变化： 加工外表温度超越相变温度时，表层金属的金相组织将会发生相变。 切削加工时，切削热大部分被切屑带走，因此影响较小，多数情况下，表层金属的金相组织没有质的变化。 磨削加工时，切除单位体积资料所需耗费的能量远大于切削加工，磨削加工所耗费的能量绝大部分要转化为热，磨削热传给工件，使加工外表层金属金相组织发生变化。7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响外表层金影响外表层金相组织的要素相组织的要素磨削烧伤： 当被磨工件外表层温度到达相变温度以上时，表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度、硬度降低，并仆随有剩余应力产生，甚至出现微观裂纹，称为磨削烧伤。回火烧伤： 磨削区温

51、度超越马氏体转变温度而未超越相变温度，那么工件外表原来的马氏作组织将产生回火景象，转化成硬度降低的回火组织索氏体或托氏体。 淬火烧伤： 假设磨削区温度超越了相变温度，在切削液急冷作用下，使表层金属发生二次淬火，硬度高于原来的回火马氏体，里层金属那么由于冷却速度慢，出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织退火烧伤： 假设工件表层温度超越相变温度，而磨削区又没有冷却液进入，表层金属产生退火组织，硬度急剧下降7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响外表层金影响外表层金相组织的要素相组织的要素控制磨削烧伤有两个途径：控制磨削烧伤有两个途径： 尽能够减少磨削热的产生；尽能够减少磨削热的产生； 改善冷却条件，尽量减少传人工件的热量。改善冷却条件，尽量减少传人工件的热量。详细措施：详细措施： 正确选择砂轮正确选择砂轮 合理选择切削用量合理选择切削用量 改善冷却条件改善冷却条件7.4 7.4 机械加工外表质量机械加工外表质量 影响加工外表剩影响加工外表剩余应力的要素余应力的要素引起加工外表剩余应力的缘由： 外表层金属的冷态塑性变形 外表层金属的热态塑性变形 外表层金属金相组织的变化7.5 7.5 机械加工过程中的振动机械加工过程中的振动 机械加工过程中产