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庄万玉 电子科技大学 2005.11 机床误差 机床导轨在水平面内 的直线度误差△y △R’引起的加工误差：（纵向车削时） 若导轨在水平面内向前凸起，工件为腰鼓形； 若导轨在水平面内向后凸起，工件为马鞍形。 在精密加工中引起的加工误差 占总加工误差的40~70% 在大型零件的加工中对精度的影响显著 在自动化生产中使加工精度不稳定 机床热变形： 磨床：外圆磨床的主要热源——砂轮主轴的摩擦热、液压系统的发热，对加工精度影响较大。 其他机床：主要热源——主轴箱，导致主轴抬高并倾斜，使床身凸起（在垂直面内）： 刀具热变形 特点：刀体小、热容量小、温升高（例：高速钢车刀切削时，刀刃温度达700~800 oC,刀具伸长量达0.03~0.05mm） 工件热变形 工件受热膨胀均匀：引起尺寸变化 工件受热膨胀不均匀：引起形状变化 加工平面（铣、刨、磨等）：工件单侧受热→工件向上凸起→凸起部分被切除→冷却后→平面呈凹形 退火 ——将钢制零件加热到临界温度附近，保持一些时间，再缓慢冷却的一种工艺过程。目的：消除内应力，使之达到稳定状态。 减小内应力的措施： 合理设计零件结构； 粗、精加工分开； 粗、精加工分开，且在其间安排退火或时效工序以减少或消除内应力。 6.2 机械加工误差的综合分析方法 6.2.1 误差的性质 （1）系统误差常值系统误差变值系统误差 误差处理的方法 常值系统误差： 若能掌握其大小和方向，可通过调整解决。 变值系统误差： 若能掌握其大小和方向随时间变化的规律，可通过自动补偿消除。 随机误差： 只能缩小其变动范围，可由概率论与数理统计方法估计误差变动范围。 机械制造中常见的误差分布规律（随机误差） 正态分布（满足三点假设）： 无变值系统误差 各随机误差相互独立 各随机误差中没有一个起主导作用 平顶分布 加工中刀具线性磨损影响显著，工件尺寸误差呈现平顶分布。 双峰分布 将两台机床所加工的工件（同一图纸）混在一起，工件的尺寸误差呈双峰分布。 偏态分布 用试切法车削时，为避免产生不可修复废品，主观地使孔偏向Dmin，使轴偏向Dmax, 则孔轴的尺寸误差呈偏态分布.6.2.2 加工误差的分布曲线分析法 1.实际分布曲线（作图方法及应用） 例：批量精镗活塞销孔，尺寸要求： 废品： 28.000 ＜ 工件尺寸 ≤ 28.004即： 废品率=18%（图中阴影部分） 已知：分散范围中心与公差带中心不重合 ，不重合的部分即为Δ系统 （镗刀的调整误差）： Δ系统 = |分散范围中心－公差带中心|=27.9979 － 27.9925=0.0054（mm）（常值系统误差） 结论：虽然公差范围（0.015）＞分散范围（0.012），但由于存在Δ系统 ，仍产生废品，其废品率达18%，故应重新调整镗刀的位置，将镗刀伸出量调小0.0054mm（直径量），使分散范围中心与公差带中心重合。 2.理论分布曲线 统计表明：工件数n无限增大，尺寸间隔无限减小，实际分布折线 → 光滑曲线 → 正态分布曲线 正态分布曲线的特点： 参见P138 查表练习:（F——概率函数积分） 加工中，一般取±3σ为工件尺寸的分散范围 工艺能力分析：已知：工件尺寸的分散范围为±3σ工件公差带 T≥6σ 工艺能力——工序处于稳定状态时，加工误差（随机误差）正常波动的幅度。（用6σ表示） 工艺能力系数Cp——工艺能力满足加工精度要求的程度。当工序处于稳定状态时，可计算： P137例题： 工件公差带范围0.0015mm工件尺寸分散范围0.0012mm工艺能力系数 Cp = T／6σ= 0.0015／0.0012= 1.25 （二级） 分布曲线法的特点： 分布曲线法采用大样本，故能接近实际地反映工艺过程总体。 能把工艺过程中存在的常值系统误差从误差中区分开。 只有一批工件加工完毕后才能绘制分布曲线，故不能在工艺过程中及时地提供工艺过程精度的信息。 计算较复杂。 只实用于工艺过程稳定的场合。 6.2.3 点图法—— 采用顺序小样本（每隔一定时间抽检 m=5~10个工件作为小样本），计算各小样本的算术平均值及极差：——样本平均值的均值线 VCL、LCL：样本均值的上、下控制线 ——样本极差R的均值线 VCL、LCL：样本极差R的上、下控制线 点子的波动： 正常波动——只有随机的波动→工艺过程稳定 异常波动—— →工艺过程不稳定 点图分析法的特点： 所采用的样本为顺序小样本 能在工艺过程的进行中，及时发现常值系统误差、变值系统误差和随机误差的分散情况，提供主动控制的资料。 计算简单 式中: σ——均方差 ——工件尺寸 ——工件分散范围中心（平均值） ⑴ F=49.865%, P=99.73% ⑵ F=47.720%, P=95.44%