误差统计实验报告

机械制造技术基础实验指导书1实验一 加工误差统计分析一、实验目的1、学会用点图法研究被加工零件尺寸的变化规律和控制被加工零件尺寸2、在已调整好的机床上加工一批零件，鉴定该机床的工艺能力。3、掌握绘制xR点图的方法，能根据xR点图分析工艺过程的稳定性，计算工序能力系数等。二、实验使用的设备和工具1、机床：斯来福临精密数控平面磨床K-P36Compact2、量具：螺旋测微仪、千分仪三、实验内容在数控磨床上加工一批零件,依次测量出其高度尺寸，然后绘制被加工零件尺寸的xR图，分析被加工零件尺寸的变化规律，从中找出误差的性质和原因，并计算机床的工艺能力系数、确定机床的工艺能力等级。四、实验原理和方法在磨床上用磨削45HRC59~62工件一批，做出xR控制图。应用数理统计方法对加工误差（或其他质量指标）进行分析，是进行过程控制的一种有效方法，也是实施全面质量管理的一个重要方面。其基本原理是利用加工误差的统计特性，对测量数据进行处理，作出xR点图，据此对加工误差的性质、工序能力及工艺稳定性等进行识别和判断，进而对加工误差作出综合分析。详见教材相关章节。1、xR图绘制：确定样组容量，对样本进行分组样组容量一般取m=2～10件，通常取4或5。按样组容量和加工时间顺序，将样本划分成若干个样组。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：xx1nxi m ijj1i iiin式中 x——第i个样组的平均值；i2Ri——第i个样组的极差；x——第i个样组第j个零件的测量值；ijx ——第iimaxx ——第iiminxR图控制限xR图的控制限为：kk中线x1mxkmi上控制线x=xARi1U2上控制线x=xARL 2中线R1 Rkkmi上控制线上控制线R=DRU 1R=Di1L 2式中A、D、D——常数，可由表1.2查得；2 1 2K--样组个数。m表3.2d、a、A2、D1、D2值N（件）dN（件）daA2D1D2n40.8800.4860.732.28050.8640.4300.582.11060.8480.3950.482.000xR图3x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xR 图，并在图上标出中心线和上、下控制限。2、直方图和分布曲线绘制1）初选分组数K一般应根据样本容量来选择，参见表3.1.1.1K的选定n25~4040~6060~100100100~160160~250k6781011122)确定组距找出样本数据的最大值Ximax和最小值Ximin，并按下式计算组距：dd'k1R x xmax mink1选取与计算的 d'值相近的且为测量值尾数整倍数的数值为距。RkRk 1d确定组界x (i1)dx (i1)dmind2即落在各组组界范围内的样件个数）6）画直方图以样本数据值为横坐标，标出各组组界；以各组频数为纵坐标，画出直方图。7)计算总体平均值与标准差xx1xnn i14式中x－第i个样件的测量值；inni1(xx)2in标准差的计算公式为：画分布曲线若研究的质量指标是尺寸误差，且工艺过程稳定，则误差分布曲线接近正态分布曲线；若研究的质量指标是形位误差或其他，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。画公差带在横轴下方画出公差带，以便与分布曲线相比较。nni1(xx)2in标准差的计算公式为：式中x－第i个样件的测量值；in－样本容量。工序能力系数CCTp p 4、判别工艺过程稳定性3.33定。表3.3正常波动与异常波动标志正正 常 波 动异 常 波 动51、没有点子超出控制线2、大部分点子在平均线上下波动，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、点子密集在平均线上下附近3、点子密集在控制线附近4、连续7点以上出现在平均线一侧5、连续11106、连续14127、连续17148、连续20169、点子有上升或下降的倾向10、点了有周期性的波动四、实验步骤1K-P365011.307±0.06形工件。2、在加工过程中用千分尺依次测量各个零件的，以5个零件为一组记录于报告内的原始数据记录表（见附表）上。3、计算出每组零件尺寸平均值x和极差R，再依次记录在实验报告内的原始数据记录表上。xRxR。5、计算xR图控制线。6、绘制xR控制图。7、分析xR图的点子是否为正常波动，以判断工艺是否稳定8、绘制分布图。9能力等级。五、分析判断实验结果1、通过对实际分布图及xR控制图分析、判断影响该批零件加工精度的主要误差因素。2、推断该工序的工艺能力，确定工艺等级。3、判断工艺是否稳定。4、试提出解决上述工艺问题的措施。六、思考题1、分布图主要说明什么问题？在什么情况下分布曲线接近于正态曲6线？在什么情况下分布曲线与正态曲线偏离较远？2、xR图主要说明什么问题？分布图与xR图关系如何？3、分析产生加工误差的主要因素有哪些？其中哪些是常值系统误xR加以判断？4、分析工艺过程稳定性（或不稳定性）的原因？附表：测量值记录表尺寸（mm)小样本小样本样本组编号12345均值x极差R111.29411.29311.29911.29311.28811.2930.011211.28611.28911.29011.28511.28111.2860.009311.30711.29311.29811.29211.28711.2950.02411.29511.28711.29311.26711.26111.2810.034511.28911.28811.29011.28111.27911.2850.011611.29011.29111.28911.28911.28511.2890.006711.28411.28811.29011.28611.28211.2860.008811.29011.28711.28611.28211.28111.2850.009911.29311.29211.29411.28611.28611.2900.0081011.29111.28811.29011.28611.28511.2880.006x11.288R0.01227计算xR图控制线xR图的控制线为：中线灵＝11.文图｛ 上控制线又u=11下控制线囡＝1';中线R=0.021R｛上控制线Ru0.O丑下控制线R1=04)绘制xR图为了作图精确起见，借助matlab工具作图，将作图程序附于最后。图1129511.2881x2 图1129511.2881x组次 8据点子正常波动和异常波动判断方法，可以发现x图中没有1个数据点超出控制线，而且所有点在平均线上下无规律波动，R图中也没有1个点超出控制线，大多分布在中线与下控制线之间，说明了工艺是稳定的。绘制分布图1）初选分组数K503.12)确定组距组距为：确定分组数9确定组界x (i1)dx (i1)dmind2则各组组界如下表组数 1 2 3 4 5 6 7 8组界上组界下5)统计各组频数ni（即落在各组组界范围内的样件个数）组数12345678频数110102710016）画直方图，分布曲线，及公差带以样本数据值为横坐标，标出各组组界；以各组频数为纵坐标，画出直方图，并描出分布曲线，在横坐标下方加上公差带便于与分布曲线进行比较。107)计算总体平均值与标准差x

150x50 ii1式中xi－第i个样件的测量值；i1i1(xx)i2n3、工序能力系数计算

6.99103工序能力系数 按下式计算:实验结果分析判断：工零件放于其上，导致了加工误差。该工序的工艺等级为特级，工艺能力过高，不一定经济。该工艺稳定。后在进行加工。思考题：11将按正态分布曲线分布，当随机性误差中混入了系统性误差时或加工工艺未达到热平衡前，分布图与正态曲线偏离较远。 xR图主要用于判定工艺稳定性以及用于工序质量控制明了工件平均值的变化趋势和随机误差的分散程度xR图xR误差的分散程度，而且计算方便，能及时提供主动控制的资料。产生加工误差的主要因素有原理误差，机床误差，调整误差，热变形原理误差，机床，刀具，夹具，量具的制造误差，调整误差，工艺系统的静力变形，机床，夹具和量具的磨损值在一定时间内是常值系统误差。机床和刀具的热变形，刀具的磨损是变值系统误差。毛坯误差的复映，定位误差，夹紧误差，多次调整的误差，内应力引起的变形xR分如xR据曲线的走势和分散程度判断出随机误差的可能类型。工艺过程不稳定性的原因有热变形等。12实验心得体会在第一个实验中，张老师带我们参观了一批机床和立式加工中心。张老师首先向我们介绍了一些机械式加工机床，铣床，牛头刨床等，虽然以前在金工实习中已经使用过其中的部分机床，但在系统性的学习了它们的构造，以及上面的一些结构后，再来看实物，来进行细致的观察，还是颇有同时张老师还结合了书本上面的所学的知识，给我们讲解了各个机床分别是几自由度定位，在实验的同时，加深了我们对知识的理解运用。但是让我最感到震撼的还是那些数控机床和立式加工中心，真的让我大开眼界。尤其是立式加工中心，